一种海洋油气输送管道保温材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种海洋油气输送管道保温材料的制备方法，包括：（1）在0.05～1.0mol/L氢氧化钠溶液中，加入其3～7倍质量份焙烧后的硅藻土，边搅拌边滴加氯化镁溶液，过滤至中性，滤饼干燥后研磨得到载体；（2）将占载体30wt%～70wt%的有机相变材料加热至完全熔化，加入载体搅拌，制成相变储能材料；（3）把包括聚醚多元醇、去离子水、催化剂和匀泡剂的A组分和相变储能材料混合，随后添加B组分异氰酸酯搅拌均匀，迅速倒入发泡模具中，室温固化，脱模后入炉固化，制得具有相变调温功能的管道保温材料。本发明专利技术方法制备的保温材料不仅具有相变调温功能，并且成本低、稳定性好、可应对骤冷等突发状况、使用年限长，可用于近海和深海油气输送管道保温材料中。?

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，包括：（1）在0.05～1.0mol/L氢氧化钠溶液中，加入其3～7倍质量份焙烧后的硅藻土，边搅拌边滴加氯化镁溶液，过滤至中性，滤饼干燥后研磨得到载体；（2）将占载体30wt%～70wt%的有机相变材料加热至完全熔化，加入载体搅拌，制成相变储能材料；（3）把包括聚醚多元醇、去离子水、催化剂和匀泡剂的A组分和相变储能材料混合，随后添加B组分异氰酸酯搅拌均匀，迅速倒入发泡模具中，室温固化，脱模后入炉固化，制得具有相变调温功能的管道保温材料。本专利技术方法制备的保温材料不仅具有相变调温功能，并且成本低、稳定性好、可应对骤冷等突发状况、使用年限长，可用于近海和深海油气输送管道保温材料中。【专利说明】
本专利技术涉及海洋油气输送管道保温材料，更具体地说是关于一种具有相变调温功能的海洋输油输气管道保温材料的制备方法。
技术介绍
海底石油储量极为丰富，在海洋矿产资源中居首位。海底石油输送是海底油田开采的重要一环，其中以输油管道输送原油是最经济的方式。对一些较高稠度的原油(如含蜡、含胶质等高凝点原油)，在输送过程中，若不采取特殊措施，当油温降低到一定值时，会陆续析出高分子量及低分子量的蜡组分，原油黏度增大，流动性变差；或在高压长距离输送天然气时，使得天然气水合物以似松散冰的固态形状析出，严重时导致管道堵塞等，造成生产事故发生。因此，需要对海底输送管道进行有效的保温处理，以保证管道的正常运行。海底恶劣的服役环境对保温材料提出了更高的要求，这种保温材料必须具备以下特殊性能:低热传导系数、耐高静水压的能力、晶态-非晶态相转变温度接近25°C、高转变焓、密度小且材料容易找寻、价格低廉。相变储能材料作为一种新兴的功能材料，其工作原理是:利用其中的相变材料(PCM)的相变过程，吸收(或释放)相变潜热，来实现对环境中能量的吸收(或释放)，进而可以储热或制冷，从而实现储能的目标。若能利用相变储能材料自动吸收原油的热量，使得PCM液化，作为热量存储起来，则可以实现在管道停输期间或者此期间发生骤冷的情况下，PCM向管道释放储存的部分热量，智能化调控海底油气输送管道温度的目标。现有的油气输送管道材料以聚丙烯和聚氨酯类为主，通过向母体材料中添加空心微球以提高材料的理化性能。至于含有相变材料的管输材料还未见应用报道。CN101016366A`公开了一种适用于管道保温层的硬质聚氨酯泡沫的制备方法。该方法以复合聚醚、催化剂、泡沫稳定剂、蒸馏水和发泡剂构成原料的A组分，以多苯基多次甲基异氰酸酯为原料的B组分，经二者反应后得到硬质聚氨酯泡沫材料。由于此类材料中不含有相变材料，所以在海底复杂的环境下无法实现自动调温；还因为该泡沫的导热系数偏大(>0.02ff/m.K)，而抗压强度普遍不足(〈0.3MPa)，所以只能满足埋地管道需求，无法达到海洋输送管道的保温要求。周秋明等(聚氨酯工业，2002，17 (2):13~15)研究了加入空心玻璃微球后，硬质聚氨酯泡沫的泡孔结构、抗压性能等理化指标的变化，指出添加微球后的泡沫，其泡孔减小、抗压强度提高。但是，玻璃微球属于无机材料，对聚氨酯泡沫的连续结构容易造成破坏，使得泡沫的柔韧性下降、弹性降低；未添加相变材料的泡沫调温能力仍有待提高。此外，能够用于深海区域的管输保温泡沫及玻璃微球几乎都由国外公司生产(如美国3M公司)，其价格普遍较高，因此制约了大量推广应用的可能。
技术实现思路
鉴于现有技术的不足，本专利技术提供。本专利技术方法制备的管道保温材料不仅具有相变调温功能，并且成本低、稳定性好、可应对骤冷等突发状况、使用年限长，可用于近海和深海油气输送管道保温材料中。本专利技术海洋油气输送管道保温材料的制备方法，包括如下内容: (1)在0.05~1.0mol/L,优选0.1~0.7mol/L的氢氧化钠溶液中，加入其3~7倍质量份的焙烧后的硅藻土，然后边搅拌边滴加氯化镁溶液，过滤至滤液呈中性，滤饼干燥后研磨得到载体； (2)将占载体30wt%~70wt%的有机相变材料加热至完全熔化，加入载体搅拌，得到吸附了有机相变材料的载体，制成直径3~5 μ m的近球形相变储能材料； (3)采用硬质聚氨酯泡沫全水发泡基本配方，把包括聚醚多元醇、去离子水、催化剂和匀泡剂的A组分和相变储能材料充分混合，随后添加B组分异氰酸酯搅拌均匀，迅速倒入发泡模具中，室温固化，脱模后入炉固化，制得具有相变调温功能的海洋油气输送管道保温材料。步骤(1)中硅藻土的焙烧温度为400~600°C，时间3~7h。优选加入氢氧化钠溶液5倍质量份的焙烧后的娃藻土,更优选加入50~150质量份的娃藻土。氯化镁溶液的浓度为0.1~0.5mol/L,氯化镁溶液和氢氧化钠溶液的质量比为1:1。滴加氯化镁时在200~400rpm揽拌30~60min,过滤后的滤饼在80~150°C下干燥10~30h。步骤(2)中有机相变材料完全熔化后加入载体，在400~1000rpm搅拌30~120min。有机相变材料通常选自硬脂酸、棕榈酸、相变温度为40~80°C石蜡中的一种或多种，优选相 变温度40~80°C的石蜡。步骤(3)所述的聚醚多元醇选自聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇和四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇中的一种或多种，优选四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇。催化剂选自二甲基乙醇胺、二甲氨基环己胺、三丙胺、三丁胺和三乙醇胺中的一种或多种，优选三丁胺和三乙醇胺。匀泡剂选自二甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油和甲基含氢硅油中的一种或多种，优选二甲基硅油。异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、多亚甲基多苯基异氰酸酯(PAPI)中的一种或多种，优选PAPI。步骤(3)所述的相变储能材料的加入量为A组分和B组分总质量的5wt%~30wt%。A组分中催化剂的加入量为聚醚多元醇质量的0.3wt%~2.0wt%,匀泡剂加入量为聚醚多元醇质量的1.0wt%~4.0wt%,去离子水加入量为聚醚多元醇质量的2.0wt%~5.0wt%。聚醚多元醇和B组分的质量比是1: 1.2~1: 1.8。步骤(3)中加入B组分后在300~600rpm搅拌20~60s。步骤(3)所述的室温固化时间I~5h，入炉固化时间为2~IOh，炉温80~130°C。本专利技术提供的海洋油气输送管道保温材料具体如下优点: (I)采用硅藻土作为相变储能材料的载体，不仅来源广泛，而且价格低廉(硅藻土价格约为500元/吨)；在改善硅藻土的吸附性能过程中，一方面氢氧化钠溶液可以对硅藻土起到扩孔增容的效果，另一方面沉积在硅藻土表面的氢氧化镁与硅藻土之间形成了许多新的大孔结构，进一步提高了载体的吸附能力；硅藻土对熔融态石蜡的吸附率是40wt%，氢氧化镁表面沉积修饰后的硅藻土吸附率可提高到75wt%。(2)制得的相变储能材料由于吸附了熔融态的有机相变材料，因此表面呈亲油性，与空心玻璃微球相比，更容易与聚氨酯泡沫的基体材料结合，且不容易导致断层，保持了泡沫的连续结构即具有良好的柔韧性。此外，因为硅藻土的主要成分是二氧化硅，与空心玻璃微球类似，同样会起到提高硬质聚氨酯泡沫抗压强度的功效；还因为载体材料中含有部分氢氧化镁颗粒，而氢氧化镁也可以起到补强的效果，所以添加了此种相变储能材料的泡沫，其抗压强度要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵亮，方向晨，王刚，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：