高耐鹽高粘度羧甲基纖維素鈉的製備方法
2023-10-07 21:09:19 1
專利名稱：高耐鹽高粘度羧甲基纖維素鈉的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種羧甲基纖維素鈉的製備方法，尤其是一種高耐鹽高粘度羧甲基纖維素鈉的製備方法。
背景技術：
羧甲基纖維素鈉是天然纖維素經過化學改性後製得的一種水溶性好的陰離子型高分子化合物。通常以短棉絨或木漿為原料，經過氫氧化鈉處理後再與氯乙酸發生醚化反應製得。羧甲基纖維素鈉在石油鑽探中可用於保護油井作為泥漿穩定劑、保水劑，有很高的造漿量，同時在泥漿中有降失水能力，有明顯的穩產增產作用。高粘度、高取代度羧甲基纖維素鈉尤其在密度較小的泥漿中發揮著巨大的作用。據路透社報導，美國從事頁巖油氣開採的公司已對瓜爾豆膠形成了龐大的需求，瓜爾豆膠是從油頁巖中開採油氣的高壓水力壓裂法需要使用的主要成分之一。但是瓜爾豆膠短缺使得一些美國公司不得不停止高壓水力壓裂作業。價格暴漲和供應短缺令人們開始尋求其他替代品。人們把目光投向了在石油鑽探中具有優良性能的羧甲基纖維素鈉。欲替代瓜爾豆膠，羧甲基纖維素鈉必須具備高粘度，高耐鹽性，取代度0.9以上。目前國內使用捏合法生產的耐鹽性好的羧甲基纖維素鈉在BrookfieldLVDV-I+型粘度計上測量粘度1%水溶液只能做到3000mpa · s左右,而1%水溶液粘度在6000mpa · s以上的羧甲基纖維素鈉耐鹽性卻不好，目前國內羧甲基纖維素鈉生產廠家均未能突破此技術局限。
發明內容
本發明目的是提供一種高耐鹽高粘度，能代替瓜爾豆膠應用於從油頁巖中開採油氣的高壓水力壓裂法的羧甲基纖維素鈉產品的製備方法。本發明的技術方案是
一種高耐鹽高粘度羧甲基纖維素鈉的製備方法，該方法以精製棉為纖維素原料，包括的步驟有纖維素的鹼化，鹼纖維素的醚化；其特徵在於，所述精製棉的平均聚合度為3000^3300 ο上述技術方案的優選的技術方案是，所述纖維素的鹼化的反應溫度控制在15 30°C，在整個鹼化反應過程中充入氮氣作為保護氣氛；鹼化時間30-70min。上述技術方案的優選的技術方案是，鹼纖維素的醚化的反應過程分為兩步驟 步驟一、加入氯乙酸溶液先醚化反應30-60min，溫度控制住30-50°C ；
步驟二、升溫至75 80°C，繼續醚化反應40-80min。本發明的優點是
本發明所述的方法以高聚合度的特製精製棉(聚合度3000-3300)為纖維素原料，採用合適的溫度控制，鹼化反應時充加氮氣，合理的工藝配方和工藝時間設計等有效手段，使產品具有高耐鹽和高粘度，產品的粘度在BrookfieldLVDV-I+型粘度計上測量1%水溶液達到6000mpa · s以上，鹽粘比> O. 90，取代度> O. 90。應用本發明所述製備方法製得的高耐鹽高粘度羧甲基纖維素鈉可替代瓜爾豆膠，應用於從油頁巖中開採油氣的高壓水力壓裂法。用於提高支撐劑粘度，可壓入頁巖縫隙並擴大裂縫，從而進行石油和天然氣開採。還有助於降低摩擦力，能降低開採所消耗的能源。
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述
圖I為具體實施方式
中所述的高耐鹽高粘度羧甲基纖維素鈉的製備方法的流程圖。
具體實施方式
參見圖I。本具體實施方式
所述的高耐鹽高粘度羧甲基纖維素鈉的製備方法，以精製棉為纖維素原料，包括以下步驟
I )、預混預先把一定量的重量濃度為45-52%的氫氧化鈉溶液同重量濃度為86-96%的乙醇溶液按重量比1:1-3在混合容器中混合，並冷卻至10-30°C。2)、投料將預混後的氫氧化鈉乙醇溶液加入到具有一對沿軸線互相反向旋轉運動的「 S 」形軸的捏合機中，並將撕碎的精製棉均勻投入到捏合機中，投料時間5 15min，精製棉的平均聚合度300(Γ3300。精製棉與氫氧化鈉溶液的重量比控制在1:1-3，與乙醇溶液的重量比為1:1. 2-5。3)、纖維素的鹼化反應溫度15 30°C，在整個鹼化反應過程中充入氮氣作為保護氣氛，反應時間為30-70min。4)、鹼纖維素的醚化加入重量濃度為65-78%的氯乙酸溶液進行醚化反應，先醚化30-60分鐘，醚化溫度控制在30-50°C;精製棉與氯乙酸溶液的重量比為1:1-3 ;醚化結束後升溫至78-80°C，繼續醚化40-80分鐘。製得粗製的羧甲基纖維素鈉。5)、中和待反應物料冷卻至60°C後，放料至中和桶，用30-40%的鹽酸溶液中和至PH 值為 6. 5-7. 5。6)、洗滌中和後的反應物料用56-76%的乙醇溶液進行三次洗滌精製，壓幹回收乙醇。7)、產品的後處理再經過乾燥、粉碎等過程後製得精製的高耐鹽高粘度羧甲基纖維素鈉。本發明所得產品的粘度測定方法配製產品的質量分數為1%的水溶液，25°C下在BrookfieldLVDV-I+型粘度計上測定。具體測試方法參照GB1904-2005。取代度、PH值、純度、水分根據GB1904-2005測試標準進行測試。結合具體實施例對本發明作進一步的描述。實施例中原料的份數和比例均以重量計。實施例一
預先把重量濃度為49%的氫氧化鈉溶液I. 35份和重量濃度為92%的乙醇溶液I. 6份混合併冷卻至25°C以下，加入到捏合機中，然後投入I份特製精製棉，投好料後封閉捏合機投料口，充入氮氣至鹼化結束。鹼化反應30-70分鐘，鹼化溫度控制在15-30°C，鹼化結束後加入I. 08份重量濃度為65-78%的氯乙酸溶液，醚化30-60分鐘，醚化溫度控制在30_50°C。加完氯乙酸後升溫至75-80°C，繼續醚化40-80分鐘，醚化結束後放料並中和PH至6. 5-7. 5，再經過洗滌精製，耙式回收乙醇，乾燥、粉碎、過篩後製得高粘度高耐鹽的羧甲基纖維素鈉產品。粘度(1%水溶液)7120mpa · s』鹽粘比O. 913，取代度O. 915，純度99. 57%。實施例二
預先把重量濃度為50%的氫氧化鈉溶液I. 4份和重量濃度為94%的乙醇溶液I. 7份混合併冷卻至25°C以下，加入到捏合機中，然後投入I份特製精製棉，投好料後封閉捏合機投料口，充入氮氣至鹼化結束。鹼化反應30-70分鐘，鹼化溫度控制在15-30°C，鹼化結束後加入I. I份重量濃度為65-78%的氯乙酸溶液，醚化30-60分鐘，醚化溫度控制在30_50°C。加完氯乙酸後升溫至75-80°C，繼續醚化40-80分鐘，醚化結束後放料並 中和PH至6. 5-7. 5，再經過洗滌精製，耙式回收乙醇，乾燥、粉碎、過篩後製得高粘度高耐鹽的羧甲基纖維素鈉產品。粘度(1%水溶液)6780mpa · s，鹽粘比O. 93，取代度O. 923，純度99. 52%。實施例三
預先把重量濃度為50%的氫氧化鈉溶液I. 45份和重量濃度為93%的乙醇溶液I. 8份混合併冷卻至25°C以下，加入到捏合機中，然後投入I份特製精製棉，投好料後封閉捏合機投料口，充入氮氣至鹼化結束。鹼化反應30-70分鐘，鹼化溫度控制在15-30°C，鹼化結束後加入I. 13份重量濃度為65-78%的氯乙酸溶液，醚化30-60分鐘，醚化溫度控制在30_50°C。加完氯乙酸後升溫至75-80°C，繼續醚化40-80分鐘，醚化結束後放料並中和PH至6. 5-7. 5，再經過洗滌精製，耙式回收乙醇，乾燥、粉碎、過篩後製得高粘度高耐鹽的羧甲基纖維素鈉產品。粘度(1%水溶液)6330mpa · s，鹽粘比O. 94，取代度O. 934，純度99. 50%。以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。
權利要求
1.一種高耐鹽高粘度羧甲基纖維素鈉的製備方法，該方法以精製棉為纖維素原料，包括的步驟有纖維素的鹼化，鹼纖維素的醚化；其特徵在於，所述精製棉的平均聚合度為3000^3300 ο
2.根據權利要求I所述的高耐鹽高粘度羧甲基纖維素鈉的製備方法，其特徵在於，所述纖維素的鹼化的反應溫度控制在15 30°C，在整個鹼化反應過程中充入氮氣作為保護氣氛；鹼化時間30_70min。
3.根據權利要求I所述的高耐鹽高粘度羧甲基纖維素鈉的製備方法，其特徵在於，鹼纖維素的醚化的反應過程分為兩步驟 步驟一、加入氯乙酸溶液先醚化反應30-60min，溫度控制住30-50°C ； 步驟二、升溫至75 80°C，繼續醚化反應40-80min。
全文摘要
本發明公開了一種高耐鹽高粘度羧甲基纖維素鈉的製備方法，該方法以精製棉為纖維素原料，包括的步驟有纖維素的鹼化，鹼纖維素的醚化；其特徵在於，所述精製棉的平均聚合度為3000~3300。本發明所述的方法以高聚合度的特製精製棉為纖維素原料，採用合適的溫度控制，鹼化反應時充加氮氣，合理的工藝配方和工藝時間設計等有效手段，使產品的粘度在BrookfieldLVDV-I+型粘度計上測量1%水溶液達到6000mpa·s以上，鹽粘比≥0.90，取代度≥0.90。應用本發明所述製備方法製得的高耐鹽高粘度羧甲基纖維素鈉可替代瓜爾豆膠，應用於從油頁巖中開採油氣的高壓水力壓裂法。用於提高支撐劑粘度，可壓入頁巖縫隙並擴大裂縫，從而進行石油和天然氣開採。還有助於降低摩擦力，能降低開採所消耗的能源。
文檔編號C08B11/12GK102775503SQ201210287380
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月14日 優先權日2012年8月14日
發明者徐斌, 陳炳生 申請人:威怡化工(蘇州)有限公司, 常熟威怡科技有限公司