有机改性膨润土的生产工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种有机改性膨润±的生产工艺，属于化学原料领域。
【背景技术】
[0002] 膨润± @entonite)又称膨润岩或斑脱岩，是W蒙脱石为主要成分的黏±岩一一 蒙脱石黏±岩。我国出现的膨润±译名为斑脱岩、皂±、膨±岩等，准确的命名应为蒙脱石 黏±。
[0003] 膨润±是一种重要的非金属矿产，世界膨润±资源丰富，分布甚广，世界各大洲都 有膨润±矿分布。世界上分布较广的是巧基膨润±，而钢基膨润±则较为少见，且产地集中 在少数几个国家。
[0004] 美国目前膨润±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 加，预计今后美国的膨润±产品年销售量在600万吨左右。日本是膨润±资源不足的国家， 但膨润±加工业发达，主要采用进口原料±加工后返销国外。欧洲国家膨润±销量较大，但 主要膨润±资源靠进口。 阳0化]我国膨润±既有资源优势，又有品种优势。目前有关膨润±的主要研究方向为膨 润±提纯、人工合成低有序度的蒙脱石、人工改性儀蒙脱石、用膨润±制备高性能的娃侣 膜、膨润±的活化和有机化等。
[0006] 膨润± (蒙脱石）为侣氧八面体层与娃氧四面体层交替排列结构，运被看做八面 体层被夹在两层四面体层之间，所W运种结构称作2 :1型层状结构。由于八面体层部分A13+ 被Mg2+取代而带上负电荷，所W蒙脱石层间常带有化/ r、化/ 等离子，运些离子可与其 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。
[0007] 目前，无论是石油钻井还是地质勘探钻井，都大量采用膨润±配制钻井泥浆。膨润 ±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业用膨润±需求量逐年增加，膨润±在石油钻 井方面应用前景广阔。
[0008] 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±是增稠剂；另一类为油基泥浆，载体主要为柴油和原油，由于亲油性的要求，主要采 用有机改性膨润±。
[0009] 国内无机膨润±的有机化改性仅限于文献，目前尚无任何专利报道。
[0010] 朱利中等研究了漠化十六烷基Ξ甲锭（CTMAB)和氯化十六烷基化晚（CPC)对膨润 ±进行了改性。
[0011] 吴平霄等发现，利用长链季锭盐有机阳离子（如十六烷基Ξ甲基氯化锭）对膨润 ±改性后，阳离子的N端吸附在带负电的黏±表面，烷基链相互挤在一起形成有机相。
[0012] 王庆伟等指出，泥浆中的有机膨润±大都采用双十八烷基二甲基氯化锭盐与高效 膨润±反应而成，运种阳离子膨润±对油类具有良好的亲和性。
[0013] 王春艳指出，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±，运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W配制 成优良的油基泥浆和抗高溫解卡剂，大大提高钻井速度和减少事故的发生。
[0014] 目前查明的天然膨润±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巧基膨润±，约占探明储量的70-80%，而优质的 钢基膨润±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钢基膨润±资源的勘察。
[0015] 我国膨润±种类基本W巧基膨润±为主，兼有钢基及氨基、侣基膨润±。
[0016] 在油田钻井领域，钢基膨润±造浆率高，增粘性好，较巧基膨润±有天然的优势。 即便进行同样的有机化改性后，钢基膨润±在油基泥浆中的增稠性能也远好于巧基膨润 ±。
[0017] 由于我国膨润±基本W巧基为主，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W开展，只能从国外高价进口钢基膨润±。
【发明内容】
[001引根据W上现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种有机改性膨 润±的生产工艺，巧基膨润±经过普通的有机改性后，应用性较差，只能用于低要求行业。
[0019] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种有机改性膨润±的生产工 艺，采用双十八烷基二甲基氯化锭为有机改性剂，包括W下步骤：
[0020] a.将5~20重量份的硬脂酸类脂肪酸与10~30体积份的乙醇中制成溶液；
[0021] b.在反应器中加入500重量份的巧基膨润±和25~55重量份的硝酸钢，加30重 量份的水，充分揽拌20-60分钟；
[0022] C.加入50重量份双十八烷基二甲基氯化锭，继续揽拌，揽拌完毕后快速升溫，充 氮密闭反应；
[002引 d.反应结束后，W喷淋方式加入步骤a所配制的溶液，下料烘干。
[0024] 所述的硬脂酸类脂肪酸为硬脂酸、硬脂酸钢或硬脂酸巧。
[00巧]所述的多元脂肪酸为十八烧不饱和脂肪酸二聚物或Ξ聚物。
[00%] 所述的揽拌完毕后快速升溫到70-90°C。
[0027] 在有机改性过程中，巧基膨润±中的巧离子交换能力较差，不利于有机化改性，因 而在反
[0028] 应初始阶段，W硝酸钢中的钢离子预先置换出膨润±中的巧离子，提高了膨润± 的离子交换能力。置换出的巧离子可与碳酸根、硫酸根形成不易电离的碳酸巧、硫酸巧，促 使钢、巧的交换反应向着有利的方向进行。
[0029] 本发明所具有的有益效果是：通过生产过程中钢基盐的添加，改性后的普通国产 巧基膨润±，与美国天然钢基膨润±相比，在增粘效果上相当。
【具体实施方式】 阳〇3〇] 实施例1
[0031] 在反应器中投入500Kg国产巧基膨润±，并同时加入25Kg硝酸钢，W喷淋方式加 入30Kg水，充分揽拌30min后，加入50Kg双十八烷基二甲基氯化锭，继续揽拌30min。揽拌 完毕后，快速升溫至70°C，密闭反应20min。反应结束后，W喷淋方式加入上述预先配置的 硬脂酸溶液。下料，转入烘干程序。
[0032] 配置成油基泥浆体系，W Fann35粘度计分别测定R600、R300读数，按照YP = 2*R300-R600 计算 YP 值。 阳〇3引 实施例2
[0034] 在反应器中投入500Kg国产巧基膨润±，并同时加入40Kg硝酸钢，W喷淋方式加 入30Kg水，充分揽拌30min后，加入50Kg双十八烷基二甲基氯化锭，继续揽拌60min。揽拌 完毕后，快速升溫至90°C，密闭反应20min。反应结束后，W喷淋方式加入上述预先配置的 硬脂酸溶液。下料，转入烘干程序。
[0035] 配置成油基泥浆体系，W Fann35粘度计分别测定R600、R300读数，按照YP = 2*R300-R600 计算 YP 值。
[0036] 实施例3
[0037] 在反应器中投入500Kg国产巧基膨润±，并同时加入55Kg硝酸钢，W喷淋方式加 入30Kg水，充分揽拌30min后，加入50Kg双十八烷基二甲基氯化锭，继续揽拌lOmin。揽拌 完毕后，快速升溫至90°C，密闭反应20min。反应结束后，W喷淋方式加入上述预先配置的 硬脂酸溶液。下料，转入烘干程序。
[0038] 配置成油基泥浆体系，W Fann35粘度计分别测定R600、R300读数，按照YP = 2*R300-R600 计算 YP 值。
[0039] 表1.不同碳酸钢用量对产品性能的影响
[0040]
【主权项】
1. 一种有机改性膨润土的生产工艺，采用双十八烷基二甲基氯化铵为有机改性剂，其 特征在于以下步骤： a. 将5~20重量份的硬脂酸类脂肪酸与10~30体积份的乙醇中制成溶液； b. 在反应器中加入500重量份的钙基膨润土和25~55重量份的硝酸钠，加30重量份 的水，充分搅拌20-60分钟； c. 加入50重量份双十八烷基二甲基氯化铵，继续搅拌，搅拌完毕后快速升温，充氮密 闭反应； d. 反应结束后，以喷淋方式加入步骤a所配制的溶液，下料烘干。2. 根据权利要求1所述的有机改性膨润土的生产工艺，其特征在于所述的硬脂酸类脂 肪酸为硬脂酸、硬脂酸钠或硬脂酸钙。3. 根据权利要求1所述的有机改性膨润土的生产工艺，其特征在于所述的多元脂肪酸 为十八烷不饱和脂肪酸二聚物或三聚物。4. 根据权利要求1所述的有机改性膨润土的生产工艺，其特征在于所述的搅拌完毕后 快速升温到70-90 °C。
【专利摘要】本发明涉及一种有机改性膨润土的生产工艺，属于化学原料领域；采用双十八烷基二甲基氯化铵为有机改性剂，包括以下步骤：a.将5～20重量份的硬脂酸类脂肪酸与10～30体积份的乙醇中制成溶液；b.在反应器中加入500重量份的钙基膨润土和25～55重量份的硝酸钠，加30重量份的水，充分搅拌20-60分钟；c.加入50重量份双十八烷基二甲基氯化铵，继续搅拌，搅拌完毕后快速升温，充氮密闭反应；d.反应结束后，以喷淋方式加入步骤a所配制的溶液，下料烘干。通过生产过程中钠基盐的添加，改性后的普通国产钙基膨润土，与美国天然钠基膨润土相比，在增粘效果上相当。
【IPC分类】C01B33/44
【公开号】CN105712363
【申请号】CN201410719266
【发明人】沙作宏
【申请人】淄博龙沙高分子材料科技有限公司