有机改性膨润土生产的新工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种有机改性膨润土生产的新工艺，其特征是，依次包括如下步骤：１）采用钠基盐对钙基膨润土进行钠化改性；２）采用季铵盐对步骤１）的膨润土进行有机化改性；３）采用硬脂酸类脂肪酸步骤２）的膨润土进行改性。通过本发明专利技术对普通钙基膨润土进行改性获得的最终产品与美国天然钠基膨润土相比，在增粘效果上相当。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种有机改性膨润土的生产工艺。
技术介绍
膨润土(Bentonite)又称膨润岩或斑脱岩，是以蒙脱石为主要成分的黏土岩—— 蒙脱石黏土岩。我国出现的膨润土译名为斑脱岩、皂土、膨土岩等，准确的命名应为蒙脱石 黏土。膨润土是一种重要的非金属矿产，世界膨润土资源丰富，分布甚广，世界各大洲都 有膨润土矿分布。世界上分布较广的是钙基膨润土，而钠基膨润土则较为少见，且产地集中 在少数几个国家。美国目前膨润土的年产量为400多万吨，随着石油危机的加剧，钻探工作量的增 力口，预计今后美国的膨润土产品年销售量在600万吨左右。日本式膨润土资源不足的国家， 但膨润土加工业发达，主要采用进口原料土加工后返销国外。欧洲国家膨润土销量较大，但 主要膨润土资源靠进口。我国膨润土既有资源优势，又有品种优势。目前有关膨润土的主要研究方向为膨 润土提纯，人工合成低有序度的蒙脱石，人工改性镁蒙脱石，用膨润土制备高性能的硅铝 膜，膨润土的活化和有机化等。膨润土(蒙脱石)为铝氧八面体层与硅氧四面体层交替排列结构，这被看做八面 体层被夹在两层四面体层之间，所以这种结构称作2 1型层状结构。由于八面体层部分 Al3+被Mg2+取代而带上负电荷，所以蒙脱石层间常带有Na+、K+、Ca+、H+等离子，这些离子可 与其它带正电荷的无机离子进行离子交换，也可与有机离子或分子进行反应。目前，无论是石油钻井还是地质勘探钻井，都大量采用膨润土配制钻井泥浆。膨润 土作为添加的增效剂可大大提高造浆率和钻井效益，有利于钻进各种复杂地质，预防井内 事故发生。由于我国石油工业的发展对钻井液用膨润土需求量逐年增加，膨润土在石油钻 井方面应用前景广阔。钻井泥浆在钻井中起着重要作用，钻浆分为两类一类是为泥浆，载体主要是水， 膨润土是增稠剂；另一类为油基泥浆，载体主要为柴油和原有，由于亲油性的要求，主要采 用有机改性膨润土。国内无机膨润土的有机化改性仅限于文献，目前尚无任何专利报道。《有机物在水_双阳离子有机膨润土界面的吸附贡献率研究》(沈学优、卢瑛莹、朱 利中，浙江大学学报(理学版)，第30卷第1期，69 74)以及《微波合成有机膨润土及其 吸附水中有机物的性能》(李济吾、朱利中、蔡伟健，中国环境科学，2004,24(6)665 669) 公开了溴化十六烷基三甲铵(CTMAB)和氯化十六烷基吡啶(CPC)对膨润土进行了改性。《101嫩_柱撑蒙脱石吸附硝基苯的实验研究》(吴伟民、吴平霄、党志、朱能武，矿物 岩石，第28卷第2期，17 21)发现，利用长链季铵盐有机阳离子(如十六烷基三甲基氯化 铵)对膨润土改性后，阳离子的N端吸附在带负电的黏土表面，烷基链相互挤在一起形成一有机相。《钻井液用膨润土的研制》(王庆伟、崔运成、宣立富，非金属矿，第23卷第6期， 29 30)指出，泥浆中的有机膨润土大都采用双十八烷基二甲基氯化铵盐与高效膨润土反 应而成，这种阳离子膨润土对油类具有良好的亲和性。《有机蒙脱土的制备与表征》(王春艳、李霞，哈尔滨师范大学自然科学学报，第19 卷第1期，63 69)指出，在石油钻井工业中，有机钻井泥浆中所含的泥浆增稠剂、乳胶稳定 剂即为有机膨润土，这类泥浆主要用于深井、超深井及海上钻井，因其具有较好的流变性和 携带性，故能有效地润滑钻井，防止腐蚀；同时，它也是一种很好的提黏、提切助剂，可以配 制成优良的油基泥浆和抗高温解卡剂，大大提高钻井速度和减少事故的发生。目前查明的天然膨润土矿储量近百亿吨，其中美国、前苏联和中国的储量占世界 地质储量的1/4。但世界上分布较广的是钙基膨润土，约占探明储量的70-80%，而优质的 钠基膨润土则较少见，且产地集中在美国的怀俄明州、南达科他州、北达科他州、蒙大拿州 等。因此，世界各国都十分重视钠基膨润土资源的勘察。 我国膨润土种类基本以钙基膨润土为主，兼有钠基及氢基、铝基膨润土。在油田钻井领域，钠基膨润土造浆率高，增粘性好，较钙基膨润土有天然的优势。 即便进行同样的有机化改性后，钠基膨润土在油基泥浆中的增稠性能也远好于钙基膨润 土。由于我国膨润土基本以钙基为主，应用性较差，只能用于油漆、涂料等要求低的行 业，在钻井领域的应用难以开产，或只能从国外高价进口钠基膨润土。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种有机改性膨润土生产的新工艺，简便易行，产品粘度 性能好。本专利技术采用的具体技术方案是本专利技术所述的一种有机改性膨润土生产的新工艺，其特征是，依次包括如下步 骤1)采用钠基盐对钙基膨润土进行钠化改性；2)采用季铵盐对步骤1)的膨润土进行有机化改性；3)采用硬脂酸类脂肪酸步骤2)的膨润土进行改性。具体是，依次包括如下步骤1)在反应器中投入150-250重量份钙基膨润土，加入25-55重量份钠基盐，以喷淋 方式加入25-35重量份水，搅拌均勻；2)加入40-60重量份季铵盐，搅拌均勻后，快速升温至80-95 °C，密闭反应 15_25min ；3)加入硬脂酸类脂肪酸的甲醇溶液，搅拌；4)下料、烘干得本专利技术的有机改性膨润土。本专利技术中采用的钠基盐，优选是氯化钠、碳酸钠、硫酸钠、碳酸氢钠等无机盐中的一种。所述季铵盐是四甲基溴化铵、四乙基溴化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵中的一种，优选双十八烷基二甲基氯化铵。所述硬脂酸类脂肪酸是硬脂酸、硬脂酸钠及硬脂酸钙中的一种。钙基膨润土中的钙离子交换能力较差，不利于有机化改性，因而在反应初始阶段， 以无机盐中的钠离子预先置换出膨润土中的钙离子，提高了膨润土的离子交换能力。尤其 在以碳酸钠、硫酸钠进行改性时，置换出的钙离子可与碳酸根、硫酸根形成不易电离的碳酸 钙、硫酸钙，促使钠、钙的交换反应向着有利的方向进行。本专利技术采用双十八烷基二甲基氯化铵为有机改性剂，以半干法为基础，通过生产 过程中添加钠基盐，对普通国产钙基膨润土进行改性，与美国天然钠基膨润土相比，在增粘 效果上相当。具体实施方式 实施例1在反应器中投入200Kg国产钙基膨润土，并同时加入25Kg碳酸钠，以喷淋方式加 入30Kg水，充分搅拌30min后，加入55Kg双十八烷基二甲基氯化铵，继续搅拌lOmin。搅拌 完毕后，快速升温至90°C，密闭反应20min。反应结束后，以喷淋方式加入硬脂酸的甲醇溶 液。下料，转入烘干程序。配置成油基泥浆体系，以Farm35粘度计分别测定R600、R300读数，按照YP = 2*R300-R600 计算 YP 值。实施例2在反应器中投入250Kg国产钙基膨润土，并同时加入40Kg碳酸钠，以喷淋方式加 入30Kg水，充分搅拌30min后，加入50Kg双十八烷基二甲基氯化铵，继续搅拌lOmin。搅拌 完毕后，快速升温至90°C，密闭反应20min。反应结束后，以喷淋方式加入硬脂酸的甲醇溶 液。下料，转入烘干程序。配置成油基泥浆体系，以Farm35粘度计分别测定R600、R300读数，按照YP = 2*R300-R600 计算 YP 值。实施例3在反应器中投入150Kg国产钙基膨润土，并同时加入55Kg碳酸钠，以喷淋方式加 入30Kg水，充分搅拌30min后，加入50Kg双十八烷基二甲基氯化铵，继续搅拌lOmin。搅拌 完毕后，快速升本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机改性膨润土生产的新工艺，其特征是，依次包括如下步骤：１）采用钠基盐对钙基膨润土进行钠化改性；２）采用季铵盐对步骤１）的膨润土进行有机化改性；３）采用硬脂酸类脂肪酸对步骤２）的膨润土进行改性。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李乐旭，王玉鹏，
申请(专利权)人：淄博联技化工有限公司，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]