BRPI0818704B1 - composição redutora de arraste e método para reduzir a queda de pressão associada ao fluxo turbulento de um fluido contendo hidrocarboneto através de uma tubulação - Google Patents

Abstract

redutores de arrasto híbrido de alto teor polimérico composição redutora de arrasto compreendendo partículas de pelo menos dois polímeros redutores de arrasto diferentes. os polímeros redutores de arrasto diferentes podem ser formados por dois processos diferentes, tais como, polimerização em volume ou polimerização em emulsão e as partículas dos polímeros redutores de arrasto diferentes podem apresentar tamanhos de partícula médios diferentes. as composições redutoras de arrasto podem ser adicionadas ao fluido contendo hidrocarboneto para diminuir a queda de pressão associada ao fluxo turbulento do fluido contendo hidrocarboneto através de um conduto.

Description

COMPOSIÇÃO REDUTORA DE ARRASTE E MÉTODO PARA REDUZIR A QUEDA DE PRESSÃO ASSOCIADA AO FLUXO TURBULENTO DE UM FLUIDO CONTENDO HIDROCARBONETO ATRAVÉS DE UMA TUBULAÇÃO

HISTÓRICO DA INVENÇÃO 1. Campo da Invenção [001] A presente invenção se refere, de modo geral, às composições redutoras de arraste compreendendo pelo menos dois polímeros diferentes para redução de arraste. Mais especificamente, a presente invenção se refere às composições redutoras de arraste compreendendo pelo menos um polímero redutor de arraste formado por polimerização em emulsão e pelo menos um polímero redutor de arraste formado por polimerização em massa. 2. Descrição da Técnica Anterior [002] Quando os fluidos são transportados por uma tubulação, uma queda na pressão do fluido ocorre tipicamente em razão da fricção entre a parede da tubulação e o fluido. Devido a esta queda de pressão, para uma dada tubulação, o fluido deve ser transportado com pressão suficiente para obter um rendimento desejado. Quando taxas de fluxo maiores através da tubulação são desejadas, mais pressão deve ser aplicada devido ao fato de que, uma vez que as taxas de fluxo são aumentadas, a diferença na pressão causada pela queda de pressão também aumenta. Contudo, limitações de projeto nas tubulações limitam a quantidade de pressão que pode ser empregada. Os problemas associados à queda de pressão são mais complexos quando os fluidos são transportados por longas distâncias. Tais quedas de pressão podem resultar em ineficiências que aumentam os custos operacionais e de equipamentos.

[003] Para aliviar os problemas associados à queda de pressão, muitas indústrias utilizam aditivos redutores de arraste no fluido de escoamento. Quando o fluxo do fluido em uma tubulação é turbulento, redutores poliméricos de arraste podem ser empregados para melhorar o fluxo. Um redutor de arraste é uma composição capaz de reduzir substancialmente a perda de fricção associada ao fluxo turbulento do fluido através da tubulação. O papel destes aditivos é suprimir o crescimento de redemoinhos turbulentos, o que resulta em taxa de fluxo mais alta em uma pressão de bombeamento constante. Polímeros de peso molecular ultra-alto são conhecidos por funcionarem bem como redutores de arraste, especificamente nos líquidos contendo hidrocarboneto. Em geral, a redução do arraste depende, em parte, do peso molecular do aditivo polimérico e sua capacidade de dissolver o hidrocarboneto sob fluxo turbulento. Polímeros redutores de arraste efetivos possuem tipicamente pesos moleculares superiores a cinco milhões.

[004] Alguns redutores de arraste convencionais são empregados na forma de partículas poliméricas suspensas em uma fase contínua. A maioria dos redutores de arraste típicos nesta forma pode conter apenas cerca de 23% em peso do polímero redutor de arraste, com base no peso total da composição redutora de arraste. Adicionalmente, a eficácia de muitos redutores de arraste pode ser muito inconsistente em relação à distância dos percursos em que o fluido escoa. Consequentemente existe a necessidade de redutores de arraste aperfeiçoados contendo uma porcentagem em peso maior dos polímeros redutores de arraste de ingrediente ativo e possuindo consistência de desempenho aperfeiçoada em relação ao comprimento de uma tubulação.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[005] Em uma concretização da presente invenção, é provida uma composição redutora de arraste compreendendo: (a) uma fase contínua; (b) várias partículas primárias compreendendo um primeiro polímero redutor de arraste disperso na fase contínua, onde as partículas primárias possuem um tamanho médio na faixa de cerca de 100 pm a 700 pm; e (c) várias partículas secundárias compreendendo um polímero redutor de arraste secundário disperso na fase contínua, onde as partículas secundárias possuem um tamanho de partícula médio inferior a cerca de 10 pm.

[006] Em outra concretização da presente invenção, é provida uma composição redutora de arraste compreendendo: (a) várias partículas primárias compreendendo um polímero de polialfaolefina redutor de arraste; e (b) várias partículas secundárias compreendendo um polímero de polialfaolefina redutor de arraste, onde o polímero diferente de polialfaolefina redutor de arraste é formado através da polimerização em emulsão.

[007] Ainda em outra concretização da invenção é fornecido um método para redução da queda de pressão associada ao fluxo turbulento de um fluido contendo hidrocarboneto através de uma tubulação. O método desta concretização compreende: (a) introduzir uma pluralidade de partículas primárias compreendendo um primeiro polímero redutor de arraste e várias partículas secundárias compreendendo um segundo polímero redutor de arraste ao fluido contendo hidrocarboneto; e (b) escoar o fluido contendo hidrocarboneto tratado resultante através da tubulação, onde as partículas primárias possuem um tamanho de partícula médio na faixa de cerca de 25 a cerca de 1.500 pm, onde as partículas secundárias possuem um tamanho de partícula médio de menos de 10 pm, onde as partículas primárias e as partículas secundárias são introduzidas no fluido contendo hidrocarboneto tanto em conjunto quanto separadamente.

[008] Ainda em outra concretização da presente invenção, é provido um método para produção de uma composição redutora de arraste. O método desta concretização compreende: (a) sujeitar um ou mais monômeros à polimerização em massa para desta forma produzir um primeiro polímero redutor de arraste; (b) moer criogenicamente pelo menos uma porção do primeiro polímero redutor de arraste para, desta forma, produzir uma pluralidade de partículas primárias compreendendo, pelo menos, uma porção do primeiro polímero redutor de arraste; (c) sujeitar um ou mais monômeros à polimerização por emulsão para desta forma produzir várias partículas secundárias compreendendo um segundo polímero redutor de arraste, onde pelo menos uma porção das partículas secundárias é dispersa em uma fase contínua; e (d) dispersar pelo menos uma porção das partículas primárias na fase contínua.

[009] Ainda em outra concretização da presente invenção é provido um método para redução da queda de pressão associada ao fluxo turbulento de um fluido contendo hidrocarboneto através de uma tubulação. O método desta concretização compreende: (a) introduzir uma pluralidade de partículas primárias compreendendo um polímero de polialfaolefina redutor de arraste e várias partículas secundárias compreendendo um polímero diferente de alfaolefina redutor de arraste no dito fluido contendo hidrocarboneto; e (b) escoar o fluido contendo hidrocarboneto tratado através da dita tubulação, onde pelo menos uma porção das ditas partículas secundárias é formada através da polimerização em emulsão, onde as ditas partículas primárias e secundárias são introduzidas no fluido contendo hidrocarboneto tanto em conjunto quanto separadamente.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FIGURAS DOS DESENHOS

[0010] Uma concretização preferida da presente invenção é descrita em detalhes a seguir, com referência às figuras de arraste anexadas, onde: [0011] A figura 1 é um diagrama esquemático de um aparelho de teste de recirculação em laço usado para medir a eficácia dos redutores de arraste;

[0012] A figura 2 é um gráfico da redução de arraste em percentual versus de tempo dos testes de redução de arraste realizados no aparelho de teste de recirculação em laço de engenharia comparando Redutor de Arraste A, LP 100 e Híbrido 1 em várias concentrações.

[0013] A figura 3 é um gráfico da porcentagem de redução do arraste versus tempo dos testes de redução de arraste realizados no aparelho de teste de recirculação em laço de engenharia comparando o Redutor de Arraste A, LP 100, Híbrido 1 e uma soma de LP 100 e Redutor de Arraste A em várias concentrações;

[0014] A figura 4 é um gráfico da porcentagem de redução de arraste versus tempo dos testes de redução de arraste realizados no aparelho de teste de recirculação em laço de engenharia comparando o Redutor de Arraste B, LP 100 e Híbrido 2 em várias concentrações; e [0015] A figura 5 é um gráfico da porcentagem de redução de arraste versus tempo dos testes de redução de arraste realizados no aparelho de teste de recirculação em laço de engenharia comparando o Redutor de Arraste B, LP 100, Híbrido 2 e a soma de LP 100 e Redutor de Arraste B em várias concentrações.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0016] De acordo com uma concretização da presente invenção, uma composição redutora de arraste (isto é, um redutor de arraste) é provida compreendendo partículas de pelo menos dois polímeros redutores de arraste diferentes, onde um dos polímeros redutores de arraste compreende pelo menos um tipo de mero que é diferente de todos os tipos de meros no outro polímero ou polímeros redutores de arraste. O redutor de arraste da presente invenção pode ser empregado para reduzir parcialmente a queda de pressão associada ao fluxo turbulento de um fluido contendo hidrocarboneto através de um conduto (por exemplo, uma tubulação).

[0017] Em uma concretização da presente invenção, pelo menos um dos polímeros redutores de arraste na composição redutora de arraste descrita acima pode compreender partículas formadas através da polimerização em massa. Conforme usado no presente documento, os termos “polímero em volume" e “polímero redutor de arraste em volume" denotam qualquer polímero preparado através da polimerização em massa. Qualquer método de polimerização em massa conhecido na técnica pode ser empregado para formar um polímero redutor de arraste em volume útil na presente invenção. Conforme usado no presente documento “polimerização em massa” é definido como qualquer método de polimerização onde o meio de reação de polimerização contém, primariamente, catalisador e monômero. Conforme usado no presente documento, os termos "primariamente”, "predominantemente” e "em sua maioria” podem significar mais de 50 por cento.

[0018] Em uma concretização, o método de polimerização em massa pode compreender as seguintes etapas: (a) criação de um meio de reação em um invólucro de reação por combinação de um catalisador de polimerização com um monômero capaz de ser polimerizado para formar um polímero redutor de arraste em volume desejado, (b) polimerização do monômero para produzir o polímero redutor de arraste em volume, enquanto removendo calor suficiente do meio de reação no invólucro de reação, para manter a reação a uma temperatura desejada e (c) redução do polímero em volume obtido para um estado finamente dividido. Conforme empregado no presente documento, o termo "estado finamente dividido” quando usado para descrever um material particulado, pode indicar um tamanho de partícula médio de menos de 2.000 pm.

[0019] O monômero do meio de reação mencionado acima pode compreender qualquer monômero ou mistura de monômeros capaz de formar um polímero para redução do arraste em volume que de forma final é substancialmente amorfo e solúvel em hidrocarboneto. Conforme empregado no presente documento, o termo "amorfo” pode indicar um polímero que é pelo menos parcialmente isento de estrutura cristalina distinta. Em uma concretização, o monômero ou mistura monomérica pode compreender uma alfaolefina, tal que o polímero para redução do arraste em volume resultante é uma polialfaolefina. Monômeros de alfaolefina apropriados para uso na presente invenção podem apresentar comprimentos de cadeia de carbono na faixa de 2 a 4 0 carbonos ou na faixa de 4 a 20 carbonos. Em uma concretização, o meio de reação de polimerização pode conter pelo menos cerca de 80% em peso de monômero, pelo menos cerca de 90% em peso de monômero, ou pelo menos cerca de 95% em peso de monômero.

[0020] O invólucro de reação mencionado acima pode compreender um polímero orgânico impermeável de parede fina capaz de prevenir substancialmente a passagem do oxigênio e água para o invólucro de reação. O invólucro de reação pode compreender garrafas poliméricas e/ou sacos. O material polimérico do invólucro de reação pode ser cristalino e não solúvel em hidrocarbonetos. Adicionalmente, o material polimérico do invólucro de reação pode ser reticulado. Adicionalmente, o invólucro de reação pode compreender várias camadas compreendendo os mesmos materiais ou diferentes. Exemplos de materiais poliméricos úteis nos invólucros de reação da presente invenção incluem, porém não estão limitados às poliolefinas impermeáveis a água, tais como, polipropileno, polietileno, polibutileno; copolímeros de álcool vinil etilênico; e tereftalato de polietileno. Álcool vinil etilênico é considerado como sendo uma excelente barreira ao oxigênio, porém uma barreira fraca a água, enquanto o polietileno, polipropileno, polibutileno e semelhantes são considerados como sendo excelentes barreiras a água, porém permitem a passagem de oxigênio. Consequentemente, em uma concretização, uma combinação dos polímeros acima pode ser empregada no invólucro de reação para garantir impermeabilidade a ambos oxigênio e água. Adicionalmente, um polímero de ligação, tal como, por exemplo, um polímero adesivo coextrusado, pode ser empregado para ligar as camadas poliméricas impermeáveis à água e impermeáveis ao oxigênio. Um exemplo de um polímero adesivo extrusável disponível comercialmente é vendido sob a denominação BYNEL pela DuPont Company.

[0021] Os catalisadores empregados no processo de polimerização em massa descrito acima podem ser qualquer um ou mais catalisadores de polimerização de olefina. Em uma concretização, os catalisadores podem ser catalisadores Ziegler-Natta conhecidos na técnica. Em uma concretização, os catalisadores Ziegler-Natta podem ser da variedade discutida nas Patentes US números 4.945.142; 4.358.572; 4.371.455; 4.415.714; 4.333.123; 4.493.903 e 4.493.904, a revelação das mesmas sendo incorporada ao presente documento como referência. Em uma concretização, a concentração dos catalisadores no meio de reação pode ser expressa como uma razão do número de mols do haleto do metal de transição no catalisador para o número de mols de monômero no meio de reação. Assim, em uma concretização, os catalisadores podem estar presentes no meio de reação em uma concentração na faixa de cerca de 1 mol do haleto de metal de transição no catalisador por 10.000 mols de monômero a cerca de 1 mol do haleto de metal de transição no catalisador por 500 mols de monômero. Adicionalmente, os catalisadores podem estar presentes no meio de reação, em uma concentração na faixa de cerca de 1 mol de haleto de metal de transição no catalisador por 7.000 mols de monômero para cerca de 1 mol do haleto de metal de transição no catalisador por 1.000 mols do monômero.

[0022] A polimerização mencionada acima da etapa (b) pode ser realizada por agitação do meio de reação em condições ambientes por um período de tempo suficiente para aumentar a viscosidade dos reagentes e suspender pelo menos parcialmente o catalisador no meio de reação. Agitação do meio de reação pode ser obtida por meios conhecidos na técnica. O meio de reação agitado pode então ser colocado na zona de resfriamento onde a reação pode ser processada. A zona de resfriamento pode ser mantida em qualquer temperatura suficiente para remover pelo menos uma porção do calor de reação do meio de reação. Em uma concretização a zona de resfriamento pode ser mantida em uma temperatura na faixa de cerca de -20°C a cerca de 100°C, na faixa de cerca de -10°C a cerca de 90°C ou na faixa de cerca de 0°C a 80°C. A reação de polimerização pode ser processada até um rendimento desejado ser obtido. Em uma concretização, o teor do polímero em volume obtido no invólucro de reação pode ser pelo menos de cerca de 80% em peso, pelo menos cerca de 90% em peso ou pelo menos 95% em peso com base no peso total do teor do invólucro de reação.

[0023] O polímero em volume obtido pela polimerização da etapa (b) pode ter um peso molecular alto. Uma medição indireta do peso molecular pode ser obtida por medição da viscosidade inerente (IV) do polímero em volume resultante, que é medida em hexano a concentração de polímero de 0,05 g/dL, 25°C e taxa de cisalhamento de 300 seg-1. Em uma concretização da presente invenção, o polímero em volume resultante pode ser uma IV de pelo menos cerca de 20 decilitros por grama (dL/g), pelo menos cerca de 23 dL/g ou pelo menos 25 dL/g.

[0024] Uma vez que o polímero em volume desejado é obtido, ele pode ser reduzido a um estado finamente dividido, conforme mencionado acima. Qualquer técnica conhecida na arte para redução do tamanho de partícula de um polímero pode ser empregada. Em uma concretização, pelo menos uma porção do polímero em volume pode ser submetida à moagem criogênica. Conforme usado no presente documento, o termo “moagem criogênica” pode indicar qualquer processo onde um polímero é reduzido a um estado finamente dividido em temperaturas criogênicas. Conforme empregado, o termo "temperatura criogênica” pode indicar qualquer temperatura abaixo da temperatura de transição vítrea do polímero sendo moído.

[0025] Em determinados casos, o polímero em volume obtido empregando o processo da presente invenção pode aderir à parede interna do invólucro de reação. Para prevenir perda de rendimento do polímero em volume, o invólucro de reação pode opcionalmente ser moído com o polímero em volume obtido.

[0026] A temperatura do polímero em volume e opcionalmente o invólucro de reação pode ser diminuído para temperaturas criogênicas antes de ser reduzido a um estado finamente dividido. Em uma concretização, a redução na temperatura do polímero em volume pode ser obtida por resfriamento do polímero em volume e opcionalmente do invólucro de reação por contato com nitrogênio líquido. O polímero em volume de temperatura baixa resultante pode então ser introduzido em um moinho resfriado e triturado para obter o tamanho de partícula desejado.

[0027] Opcionalmente, um agente de revestimento, algumas vezes referido como um agente de divisão pode ser adicionado ao polímero em volume durante trituração para ajudar a impedir que as superfícies recentemente expostas do polímero se aglutinem. Exemplos de agentes de revestimento apropriados úteis na presente invenção incluem, porém não estão limitados a alumina, sílica, argila calcinada, talco, negro de fumo, estearato de cálcio e/ou estearato de magnésio. A quantidade de agente de revestimento empregada no processo de trituração pode ser inferior a cerca de 35% em peso, inferior a cerca de 30% em peso ou inferior a 25% em peso com Bse no peso total do polímero e agente de revestimento.

[0028] Em uma concretização da presente invenção, o polímero em volume finamente dividido resultante pode ter um tamanho de partícula médio na faixa de cerca de 25 a cerca de 1.500 pm, na faixa de cerca de 50 a cerca de 1.000 pm ou na faixa de cerca de 100 a 700 pm. Conforme será discutido em maiores detalhes a seguir, as partículas de polímero em volume resultantes podem ser dispersas em uma fase contínua para uso como um redutor de arraste. Em uma concretização, o redutor de arraste resultante pode compreender partículas poliméricas em volume na forma de uma suspensão em uma fase contínua.

[0029] Exemplos de redutores de arraste disponíveis comercialmente contendo polímeros de polialfaolefina polimerizados em volume apropriados para uso na presente invenção incluem, porém não estão limitados ao LIQUIDPOWER 100 (LP 100) e LIQUIDPOWER 300 (LP 300), ambos disponíveis na ConocoPhillips Specialty Products, Inc.

[0030] Em uma concretização da presente invenção, pelo menos um dos polímeros redutores de arraste na composição redutora de arraste mencionada acima pode compreender partículas poliméricas formadas através da polimerização em emulsão de uma mistura de reação compreendendo um ou mais monômeros, uma fase contínua, pelo menos um agente tensoativo e um sistema de iniciação. Conforme empregados no presente documento, os termos “polímero em emulsão” e “polímero redutor de arraste” podem indicar qualquer polímero preparado através de polimerização em emulsão.

[0031] Conforme revelado em maiores detalhes a seguir, o produto de reação resultante da polimerização em emulsão pode estar na forma de uma composição de látex redutora de arraste. A fase contínua da composição de látex redutora de arraste compreende, geralmente, pelo menos um componente selecionado do grupo consistindo em água, líquidos orgânicos polares (por exemplo, um álcool compreendendo um ou mais grupos hidroxila) e suas misturas. Quando a água é o constituinte selecionado da fase contínua, a mistura de reação pode também compreender um tampão. Adicionalmente, conforme descrito em maiores detalhes a seguir, a fase contínua pode compreender, opcionalmente, um inibidor de hidrato.

[0032] Em uma concretização da presente invenção, o polímero redutor de arraste em emulsão compreende várias unidades de repetição dos meros de um ou mais dos monômeros selecionados do grupo consistindo em: (A) onde Ri é H ou um radical alquila C1-C10 e R2 é H, um radical alquila C1-C30, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído, um radical arila C6-C20 substituído ou não substituído, um radical alquila C1-C10 substituído com arila, um radical - (CH2CH2O) x-Ra ou (CH2CH (CH3) 0) x-Ra onde x está na faixa de 1 a 50 e Ra é H, um radical alquila C1-C30 ou um radical alquilarila C6-C30; (B) R3-areno-R4 onde areno é um radial fenila, naftila, antracenila ou f enantrenila, R3 é CH=CH2 ou CH3-C=CH2 e R4 é H, um radical alquila C1-C30, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído, Cl, SO3, ORb ou COORc, onde Rb é H, um radical alquila C1-C30, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído, um radical arila Cê-C2o substituído ou não substituído ou um radical alquila Ci-C10 substituído com arila e onde Rc é H, radical alquila Ci-C30, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído, um radical arila C6-C2o substituído ou não substituído ou um radical alquila C1-C10 substituído com arila; (C) onde Rs é H, um radical alquila C1-C30, ou um radical arila C6-C20 substituído ou não substituído; (D) onde Rê é H, um radical alquila C1-C30, ou um radical arila C6-C20 substituído ou não substituído; (E) onde R7 é H ou um radical alquila Ci-Cis e Rs é H, um radical alquila Ci-Cis ou Cl; (F) onde Rg e Rio são independentemente H, radical alquila C1-C30, um radial arila C6-C20 substituído ou não substituído, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído ou radicais heterociclicos; (G) onde Rn e R12 são independentemente H, um radical alquila C1-C30, um radical arila C6-C20 substituído ou não substituído, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído ou radicais heterociclicos; (H) onde R13 e R14 são independentemente H, um radical alquila C1-C30, um radical arila C6-C20 substituído ou não substituído, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído ou radicais heterocíclicos; (I) onde R15 é H, um radical alquila C1-C30, um radical arila C6-C20 substituído ou não substituído, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído ou radicais heterocíclicos; onde Ri6 é H, um radical alquila C1-C30 ou um radical arila C6-C20; onde R17 e Ris são independentemente H, um radical alquila C1-C30, um radical arila C6-C20 substituído ou não substituído, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído ou radicais heterociclicos; e (Q) onde R19 e R20 são independentemente H, um radical alquila C1-C30, um radical arila C6-C20 substituído ou não substituído, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído ou radicais heterocíclicos.

[0033] Em uma concretização da presente invenção, o polímero redutor de arraste pode compreender um polímero diferente de polialfaolefina redutor de arraste. Adicionalmente, o polímero redutor de arraste pode compreender unidades de repetição dos meros de alquila C4-C20, arila C6-C20 substituída ou não substituída ou derivados de éster alquílico C1-C10 substituídos com arila do ácido metacrílico ou ácido acrílico. Em outra concretização, o polímero redutor de arraste em emulsão pode ser um copolímero compreendendo unidades de repetição dos meros de metacrilato de 2-etilhexila e os meros de pelo menos um outro monômero. Ainda em outra concretização, o polímero redutor de arraste em emulsão pode ser um copolímero compreendendo unidades de repetição dos tipos de meros de metacrilato de 2-etilhexila e monômeros de acrilato de butila. Ainda em outra concretização, o polímero redutor de arraste pode ser um homopolímero compreendendo unidades de repetição dos meros de metacrilato de 2-etilhexila.

[0034] O agente tensoativo empregado na mistura de reação mencionada acima pode incluir pelo menos um agente tensoativo aniônico ou não iônico HLB. O termo “número de HLB” se refere ao equilíbrio hidrófilo-lipófilo de um agente tensoativo em uma emulsão. O número HLB é determinado pelos métodos descritos por W.C. Griffin em J. Soc. Cosmet. Chem., 1, 311 (1949) e J. Soc. Cosmet. Chem., 5, 249 (1954), que são incorporados ao presente documento como referência. Conforme empregado no presente documento, o termo “HLB alto” indica um número HLB de 7 ou mais. O número HLB de agentes tensoativos para uso na formação da mistura de reação pode ser de pelo menos 8, pelo menos 10 ou pelo menos 12.

[0035] Agentes tensoativos aniônicos de HLB alto exemplares incluem, porém não estão limitados aos sulfatos de alquila de HLB alto, sulfatos de éter alquila, sulfosuccinatos de dialquila, fosfatos de alquila, sulfonatos de alquil arila e sarcosinatos. Exemplos apropriados de agentes tensoativos aniônicos de HLB alto disponíveis comercialmente incluem, porém não estão limitados ao lauril sulfato de sódio (disponível como RHODAPON LSB na Rhodia Incorporated, Cranbury, NJ) , sulfosuccinato sódico de dioctila (disponível como AEROSOL OT na Cytec Industries, Inc., West Paterson, NJ), sal sódico de polifosfato de 2-etilhexila (disponível na Jarchem Industries Inc., Newark, NJ), sulfonato sódico de dodecilbenzeno (disponível como NORFOX 40 na Norman Fox & Co., Vernon, CA) e lauroilsarcosínico sódio (disponível como HAMPOSYL L-30 na Hampshire Chemical Corp., Lexington, MA).

[0036] Agentes tensoativos não iônicos de HLB alto incluem, porém não estão limitados aos ésteres de sorbitano de HLB alto, ésteres de ácido graxo PEG, ésteres de glicerina etoxilada, aminas graxas etoxiladas, ésteres de sorbitano etoxilado, agentes tensoativos de óxido de etileno/óxido de propileno em bloco, ésteres alcoólicos/de ácido graxo, alcoóis etoxilados, ácidos graxos etoxilados, óleos de rícino alcoxilados, ésteres de glicerina, etoxilatos de álcool linear e etoxilados de alquil fenol.

Exemplos apropriados de agentes tensoativos não iônicos de HLB alto disponíveis comercialmente incluem, porém não estão limitados aos etanóis de nonilfenóxi e octilfenóxi poli(etilenóxi) (disponíveis como IGEPAL séries CA e CO, respectivamente na Rhodia, Cranbury, NJ) alcoóis primários etoxilados C8 a C18 (tais como, RHODASURF LA-9 da Rhodia Inc., Cranbury, NJ), etoxilatos de álcool secundário C11 a C15 (disponíveis como o TERGITOL séries 15-S, incluindo 15- S-7, 15-S-9, 15-S-12, da Dow Chemical Company, Midland, MI), ésteres de ácido graxo de polioxietileno sorbitano (disponíveis como série TWEEN de agentes tensoativos da Uniquema, Wilmington, DE), éter oleílico de óxido de polietileno (25) (disponível como SIPONIC Y-500-70 na Americal Alcolac Chemical Co., Baltimore, MD), alcoóis de poliéter alquilarila (disponíveis como as séries TRITON X, incluindo X-100, X-165, X-305 e X-405 na Dow Chemical Company, Midland, MI).

[0037] Em uma concretização, o sistema de iniciação para uso da mistura de reação mencionada acima pode ser qualquer sistema apropriado para geração de radicais livres necessário para facilitar a polimerização em emulsão. Possíveis iniciadores incluem, porém não estão limitados aos perssulfatos (por exemplo, perssulfato de amônio, perssulfato de sódio, perssulfato de potássio), perssulfatos de peróxi e peróxidos (por exemplo, hidroperóxido de t-butila) usado sozinho ou em combinação com um ou mais componentes de redução e/ou aceleradores. Componentes de redução possíveis incluem, porém não estão limitados aos bisulfitos, metabisulfitos, ácido ascórbico, ácido eritórbico e sulfoxilato de aldeído fórmico sódico.

Aceleradores possíveis incluem, porém não estão limitados a qualquer composição contendo um metal de transição possuindo dois estados de oxidação, tais como, por exemplo, sulfato ferroso ou sulfato de amônio ferroso. Alternativamente, técnicas de iniciação térmica e de radiação conhecidas podem ser empregadas para gerar os radicais livres. Em outra concretização, qualquer polimerização e iniciação correspondente ou métodos catalíticos conhecidos dos versados na técnica podem ser empregados na presente invenção. Por exemplo, quando a polimerização é realizada por métodos, tais como, adição ou polimerização em condensação, a polimerização pode ser iniciada ou catalisada por métodos, tais como, métodos catiônicos, aniônicos ou de coordenação.

[0038] Quando a água é empregada para formar a mistura de reação mencionada acima, a água pode ser purificada, tal como, água destilada ou deionizada. Contudo, a fase contínua da emulsão pode também compreender líquidos orgânicos polares ou soluções aquosas dos líquidos orgânicos polares, tais como os listados a seguir.

[0039] Conforme observado anteriormente, a mistura de reação pode incluir, opcionalmente, um tampão. O tampão pode compreender qualquer tampão conhecido que seja compatível com o sistema de iniciação, tal como, por exemplo, carbonato, fosfato e/ou tampões de borato.

[0040] Conforme observado anteriormente, a mistura de reação pode incluir, opcionalmente, pelo menos um inibidor de hidrato. O inibidor de hidrato pode ser um inibidor de hidrato termodinâmico, tal como, por exemplo, um álcool e/ou um poliol. Em uma concretização, o inibidor de hidrato pode compreender um ou mais alcoóis polihídricos e/ou um ou mais éteres de alcoóis polihídricos. Alcoóis polihídricos apropriados incluem, porém não estão limitados ao monoetileno glicol, dietileno glicol, trietileno glicol, monopropileno glicol e/ou dipropileno glicol. Éteres apropriados de alcoóis polihídricos incluem, porém não estão limitados ao éter etileno glicol de monometila, éter dietileno glicol de monometila, éter propileno glicol de monometila e éter dipropileno glicol de monometila.

[0041] De modo geral, um inibidor de hidrato pode ser qualquer composição que, quando misturada com água diluída em uma razão em peso de 1:1 produz uma mistura líquida inibida de hidrato possuindo uma temperatura de formação de hidrato gasoso em 13,79 MPa que é inferior aquela temperatura de formação de hidrato gasoso de água destilada em 13,79 MPa por uma quantidade na faixa de cerca de -12,22°C a cerca de 65,6°C, na faixa de cerca de -6,66°C a cerca de 26,6°C e na faixa de -1,11°C a 15,55°C. Por exemplo, o monoetileno glicol se qualifica como um inibidor de hidrato em razão da temperatura de formação de hidrato gasoso da água destilada em 13,79 MPa ser de cerca de 21,11°C, embora a temperatura de formação de hidrato gasoso de uma mistura de 1:1 de água destilada e monoetileno glicol em 13,79 MPa seja de cerca de -2,2°C. Consequentemente, o monoetileno glicol diminui a temperatura de formação de hidrato gasoso de água destilada em 13,79 MPa a cerca de 5,55°C quando adicionada à água destilada em uma razão em peso de 1:1. Deve ser observado que a temperatura de formação de hidrato gasoso de um líquido específico pode variar dependendo da constituição da composição do gás natural empregada para determinar a temperatura de formação de hidrato gasoso. Portanto, quando a temperatura de formação do hidrato gasoso for empregada no presente documento para definir o que constitui um "inibidor de hidrato”, tal temperatura de hidrato gasoso é presumida como sendo determinada usando uma composição de gás natural contendo 92 mols% de metano, 5 mols% de etano e 3 mols% de propano.

[0042] Na formação da mistura de reação, o monômero, água, pelo menos um agente tensoativo e, opcionalmente, o inibidor de hidrato podem ser combinados sob uma atmosfera substancialmente isenta de oxigênio que é mantida em pelo menos cerca de 1.000 ppmw de oxigênio ou menos de cerca de 100 ppmw de oxigênio. A atmosfera isenta de oxigênio pode ser mantida por purgação contínua do recipiente de reação com um gás inerte, tal como, nitrogênio e/ou argônio. A temperatura do sistema pode ser mantida em um nível a partir do ponto de congelamento da fase contínua até cerca de 60°C, na faixa de cerca de 0 a cerca de 45°C ou na faixa de cerca de 0 a 30°C. A pressão do sistema pode ser mantida na faixa de cerca de 34,47 kPa a 689,47 kPa, na faixa de cerca de 68,94 kPa a cerca de 172,37 kPa ou pressão em torno da atmosférica. Contudo, pressões maiores de até cerca de 2,07 MPa podem ser necessárias para polimerizar determinados monômeros, tais como, diolefinas.

[0043] Em seguida, pode ser adicionado um tampão, caso necessário, seguido por adição do sistema de iniciação, tanto tudo de uma vez quanto com o decorrer do tempo. A reação de polimerização é realizada por um período de tempo suficiente, de modo a atingir pelo menos cerca de 90% de conversão por peso dos monômeros. Tipicamente, este período de tempo está na faixa entre cerca de 1 a cerca de 10 horas, ou na faixa de cerca de 3 a 5 horas. Durante a polimerização, a mistura de reação pode ser agitada continuamente.

[0044] A tabela que se segue estabelece as faixas mais ampla e estreita aproximadas para as quantidades dos ingredientes presentes na mistura de reação.

[0045] A reação de polimerização em emulsão rende uma composição de látex compreendendo uma fase dispersa de partículas sólidas e uma fase contínua de líquido. O látex pode ser uma dispersão coloidal estável compreendendo uma fase dispersa de partículas poliméricas de peso molecular alto e uma fase contínua contendo água. As partículas coloidais podem ser constituídas na faixa de cerca de 10 a cerca de 60% em peso do látex ou na faixa de 40 a 50% em peso do látex. A fase contínua pode compreender água, o agente tensoativo de HLB alto, o inibidor de hidrato (caso presente) e tampão conforme necessário. Água pode estar presente na faixa de cerca de 20 a cerca de 80% em peso do látex, ou na faixa de cerca de 40 a cerca de 60% em peso do látex. O agente tensoativo HLB alto pode se constituir na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 10% em peso do látex, ou na faixa de cerca de 0,25 a cerca de 6% em peso do látex. Conforme observado na tabela acima, o tampão pode estar presente em uma quantidade necessária para alcançar o pH necessário para iniciação da reação de polimerização e é dependente do iniciador. Tipicamente, o pH necessário para iniciar a reação está na faixa de cerca de 6,5 a 10.

[0046] Quando se emprega um inibidor de hidrato na mistura de reação, o mesmo pode estar presente no látex resultante em uma quantidade que rende uma razão em peso de inibidor-para-água de hidrato na faixa de cerca de 1:10 a cerca de 10:1, na faixa de cerca de 1:5 a cerca de 5:1 ou na faixa de cerca de 2:3 a 3:2. Alternativamente, todo ou parte do inibidor de hidrato pode ser adicionada ao látex após a polimerização para prover a quantidade desejada de inibidor de hidrato na fase contínua do látex.

[0047] Em uma concretização da presente invenção, o polímero redutor de arraste em emulsão da fase dispersa do látex pode apresentar um peso molecular médio em peso (MW) de pelo menos cerca de 1 x 106 g/mol a pelo menos cerca de 2 x 106 g/mol ou pelo menos 5 x 106 g/mol. As partículas coloidais do polímero redutor de arraste em emulsão podem apresentar um tamanho de partícula médio inferior a cerca de 10 pm, menos de cerca de 1.000 (nm) (1 pm), na faixa de cerca de 0,01 pm a cerca de 0,5 pm ou na faixa de cerca de 0,05 pm a 0,25 pm. Pelo menos cerca de 95% em peso das partículas coloidais podem ser maiores que cerca de 0,01 pm e menor que cerca de 0,5 pm. Pelo menos cerca 95% em peso das partículas podem ser maiores que cerca de 0,025 pm e menores que cerca de 0,25 pm. A fase contínua pode apresentar um pH na faixa de cerca de 4 a cerca de 10 ou na faixa de cerca de 6 a cerca de 8, e contém alguns se houver cátions multivalentes.

[0048] Conforme mencionado acima, as composições redutoras de arraste da presente invenção podem compreender pelo menos dois polímeros redutores de arraste diferentes. Em uma concretização, a composição redutora de arraste pode compreender partículas do polímero em volume descrito acima e do polímero em emulsão descrito acima. Uma composição redutora de arraste de acordo com a presente invenção pode ser formada por dispersão das partículas do polímero em volume na fase contínua das partículas contendo látex descritas acima do polímero em emulsão. As partículas poliméricas em volume dispersas podem estar na forma de uma suspensão na composição redutora de arraste.

[0049] Na concretização, a composição redutora de arraste pode apresentar uma concentração cumulativa de todos os polímeros redutores de arraste em uma quantidade de pelo menos cerca de 25% em peso, na faixa de cerca de 40 a 75% em peso ou na faixa de 45 a 65% em peso. Adicionalmente, a composição redutora do arraste pode compreender as partículas poliméricas em volume descritas acima em uma quantidade de pelo menos cerca de 5% em peso, ou na faixa de cerca de 10 a cerca de 30% em peso, com base no peso total da composição redutora de arraste. Adicionalmente, a composição redutora de arraste pode compreender as partículas poliméricas em emulsão descritas acima, em uma quantidade de pelo menos cerca de 10% em peso, ou na faixa de cerca de 15 a cerca de 50% em peso, com base no peso total da composição redutora de arraste.

[0050] Em uma concretização, a composição redutora de arraste da presente invenção pode compreender o agente de divisão mencionado acima em uma quantidade de menos de cerca de 10% da composição redutora de arraste, menos de cerca de 5% em peso ou menos de cerca de 2% em peso. Adicionalmente, a composição redutora de arraste pode compreender o agente tensoativo mencionado acima em uma quantidade na faixa de cerca de 0,1 a 10% em peso da composição, na faixa de 0,25 a 6% em peso da composição.

[0051] Em uma concretização da presente invenção, os polímeros redutores de arraste descritos acima podem ser adicionados ao fluido contendo hidrocarboneto. Em uma concretização, os polímeros redutores de arraste podem ser adicionados ao fluido contendo hidrocarboneto conjuntamente na forma da composição redutora de arraste descrita acima. Em uma concretização alternativa, os polímeros redutores de arraste descritos acima podem ser adicionados, separadamente, a um fluido contendo hidrocarboneto. Conforme empregado no presente documento, o termo "separadamente" conforme aplicado à introdução dos polímeros redutores de arraste em um fluido contendo hidrocarboneto pode incluir introdução ao mesmo tempo em locais diferentes, introdução em tempos diferentes no mesmo local; e introdução em tempos diferentes e locais diferentes no fluido contendo hidrocarboneto.

[0052] O fluido contendo hidrocarboneto tratado resultante pode então ser transportado através de uma tubulação. O fluido contendo hidrocarboneto pode compreender uma fase líquida de hidrocarboneto, um hidrocarboneto de fase não líquida e/ou um fluido diferente de hidrocarboneto. Em uma concretização, o fluido contendo hidrocarboneto pode compreender, pelo menos cerca de 50% em peso de um hidrocarboneto de fase líquida. Adicionalmente, o fluido contendo hidrocarboneto pode compreender óleo bruto.

[0053] O fluido contendo hidrocarboneto tratado resultante pode compreender uma quantidade cumulativa dos polímeros redutores de arraste para obter uma redução no arraste associada ao fluxo turbulento do fluido contendo hidrogênio através das tubulações. Em uma concretização, o fluido contendo hidrocarboneto tratado pode ter uma concentração cumulativa de polímeros redutores de arraste na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 500 ppmw, na faixa de cerca de 0,5 a cerca de 200 ppmw, na faixa de cerca de 1 a cerca de 100 ppmw ou na faixa de cerca de 2 a 50 ppmw. Em uma concretização, pelo menos cerca de 50% em peso, pelo menos cerca de 75% em peso ou pelo menos cerca de 95% em peso de cada tipo de partículas poliméricas para redução de arraste podem ser dissolvidos pelo fluido contendo hidrocarboneto.

[0054] Os redutores de arraste empregados na invenção podem prover redução porcentual significativa de arraste. Por exemplo, os redutores de arraste podem prover pelo menos cerca de 5% de redução de arraste ou pelo menos 10% de redução de arraste. A redução porcentual de arraste e a maneira pela qual a mesma é calculada são descritas em mais detalhes nos Exemplos que se seguem.

EXEMPLOS

[0055] Os exemplos que se seguem se destinam à ilustração da invenção de modo a ensinar um versado na técnica a realizar e usar a invenção e não são destinados a limitar o escopo da invenção de que forma for. Método de Teste [0056] Nos exemplos que se seguem, o método de teste descrito a seguir foi usado para determinação da porcentagem de redução de arraste no combustível diesel em um laço de engenharia de 5,08 cm de diâmetro. A figura 1 ilustra um aparelho de teste de recirculação em laço de engenharia apropriado para uso nos testes que se seguem. O combustível diesel empregado no teste foi inicialmente aquecido a 43,3°C. Para todos os testes descritos a seguir, a temperatura do combustível diesel foi mantida a 43,3 ± -1,1°C por toda duração do teste. O nível do combustível diesel no tanque de armazenamento 10 foi ajustado para um nível alvo, tal que, o volume total de diesel no laço 14 e tanque de armazenamento 10 (isto é, o sistema de laço de engenharia total) foi de aproximadamente de 2.271,2 litros.

[0057] O misturador no tanque de armazenamento 10 foi ajustado em 10% (60 rpm) e permaneceu por todo o teste. A finalidade do misturador é prover transferência de calor eficaz com a jaqueta de resfriamento/aquecimento (não ilustrada) no tanque de armazenamento 10 para manter a temperatura do combustível diesel através de todo o teste. Uma vez que o combustível diesel no tanque de armazenamento 10 alcançou a temperatura alvo, o combustível diesel circulou através de todo laço. Uma bomba de baixo cisalhamento Moyno 12 foi empregada para obter circulação do combustível diesel. A taxa de fluxo média do combustível diesel através do laço de fluxo 14 durante cada um dos testes que se seguem foi de aproximadamente 184,1 litros por minuto. A pressão diferencial de linha de base foi estabelecida por alguns minutos para introdução de um redutor de arraste a ser testado.

[0058] O redutor de arraste de amostra pura a ser testado foi carregado na bomba de injeção 16. Após estabelecer a linha de base mencionada acima, o redutor de arraste de amostra total foi continuamente injetado no laço de fluxo 14, por um período de dois minutos, através da tubulação 18. A tubulação 18 salienta-se na linha central do tubo de 5,08 cm do laço de fluxo 14. Uma vez que o combustível diesel tratado tenha retornado ao tanque de armazenamento 10, todo o sistema era homogêneo na concentração alvo. A concentração do redutor de arraste no combustível diesel é específica para teste e é provida em maiores detalhes a seguir. Um transmissor de pressão diferencial (não ilustrado) no laço 14 mediu a pressão diferencial em um segmento de 2 6,82 m do laço 14 por um período de 6 horas. Após término do teste, os dados transmitidos do transmissor de pressão diferencial foram analisados, corrigidos quanto às variações na taxa de fluxo e colocados em gráfico como porcentagem de redução de arraste versus tempo. Os resultados são discutidos em detalhes a seguir.

[0059] A porcentagem de redução de arraste foi calculada pela equação que se segue: Equação (1): %DR = ( (APf,base - APf,tratado) / (APf,base) ) X 100% onde %DR = a porcentagem de redução de arraste; APf,base = queda de pressão friccional de linha de base sem tratamento com redutor de arraste; e APf,tratado = queda de pressão friccional com tratamento com redutor de arraste.

[0060] A porcentagem de redução de arraste foi calculada em cada ponto de medição instantâneo no teste (cerca de uma vez por segundo). A equação (1) permanece verdadeira para uma taxa de fluxo constante. Uma vez que a taxa de fluxo diminui estavelmente durante o teste, a queda de pressão friccional da linha de base foi corrigida para cada taxa de fluxo instantânea a fim de calcular a porcentagem de redução de arraste instantânea. Esta correção foi realizada por aplicação da equação que se segue em cada ponto de medição.

Equação (2): APf,base|Q = (Q/Qbase)n X APf,base onde APf,base|Q = queda de pressão friccional da linha de base em Q; Q = taxa de fluxo volumétrica instantânea Qbase = taxa de fluxo volumétrico médio em APf,base; n = expoente logarítmico na relação de taxa de fluxo/queda de pressão; e APf,base = queda de pressão friccional de linha de base.

[0061] O valor n(expoente logarítmico) foi medido para ser 1,82, que foi o valor usado em todos os cálculos para cada um dos testes nos exemplos que se seguem.

[0062] Além da redução do porcentual de arraste instantânea, a redução de arraste média por todo o período de 6 horas foi calculada para cada um dos testes nos exemplos que se seguem.

Exemplo 1: Preparação das Amostras Redutoras de Arraste Preparação do Redutor de Arraste A

[0063] O redutor de arraste A foi preparado por polimerização em emulsão empregando o procedimento que se segue. A polimerização foi realizada em um reator enjaquetado de aço inoxidável de 700,30 litros, com um agitador mecânico, par térmico, orifícios de alimentação e entradas/saídas de nitrogênio. O reator foi carregado com 199,6 kg de monômero (metacrilato de 2-etilhexila), 257,6 kg de água deionizada, 18,78 kg de Polystep B-5 (agente tensoativo, disponível na Stepan Company de Northfield, Ilinóis), 19,95 kg de Tergitol 15-S-7 (agente tensoativo disponível na Dow Chemical Company de Midland, Michigan), 0,56 kg de fosfato de potássio monobásico (pH tampão), 0,44 kg de fosfato de potássio dibásico (pH tampão) e 33,2 g de perssulfato de amônio (NH4)2S2O8 (oxidante).

[0064] O monômero e a mistura de água foram agitados a 110 rpm enquanto purgados com nitrogênio para remover quaisquer traços de oxigênio no reator e foram resfriados para cerca de 5°C. Os dois agentes tensoativos foram adicionados e a agitação decresceu para 80 rpm para o restante da batelada. Os tampões e o oxidante foram então adicionados. A reação de polimerização foi iniciada por adição ao reator de 4,02 g de sulfato de amônio ferro(II), Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O em uma solução de 0,010 M de solução de ácido sulfúrico em água deionizada em uma concentração de 1.117 ppm a uma taxa de 5 g/minuto. A solução foi injetada por 10 horas para completar a polimerização. O látex resultante foi pressurizado do reator através de um filtro de saco de 5 micra e armazenado.

[0065] O redutor de arraste resultante era um látex contendo poli(metacrilato de 2-etilhexila) como o ingrediente ativo. A amostra tinha um teor de sólidos de 45,12% em peso e o teor nominal de polímero de 40%. A densidade da amostra era de 1,0005 g/mL. O fluido veículo era 100% água.

Preparação de Redutor de Arraste B

[0066] O redutor de arraste B foi preparado por polimerização em emulsão empregando o procedimento que se segue. A polimerização foi realizada em um reator enjaquetado, de aço inoxidável de 700,30 L com um agitador mecânico, par térmico, orifícios de alimentação e entradas/saídas de nitrogênio. O reator foi carregado com 199,6 kg de monômero (metacrilato de 2-etilhexila), 131,04 kg de água deionizada, 126,55 kg de monoetileno glicol, 18,77 kg de Polystep B-5 (agente tensoativo, disponível na Stepan Company of Northfield, Ilinóis), 19,95 kg de Tergitol 15-S-7 (agente tensoativo disponível na Dow Chemical Company of Midland, Michigan), 0,56 kg de fosfato de potássio monobásico (pH tampão), 0,44 kg de fosfato de potássio dibásico (pH tampão) e 33,2 g de perssulfato de amônio, (NH4)2S2Ob (oxidante) .

[0067] O monômero, água e mistura de monoetileno glicol foram agitados a 110 rpm enquanto eram purgados com nitrogênio para remover quaisquer traços de oxigênio no reator e foram resfriados para cerca de 5°C. Os dois agentes tensoativos foram adicionados e a agitação decresceu para 80 rpm para o restante da batelada. Os tampões e o oxidante foram então adicionados. A reação de polimerização foi iniciada por adição ao reator de 4,02 g de sulfato de amônio ferro(II), Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O em uma solução de 0,010 M de solução de ácido sulfúrico em água deionizada em uma concentração de 1.117 ppm a uma taxa de 5 g/minuto. A solução foi injetada por 10 horas para completar a polimerização. O látex resultante foi pressurizado do reator através de um filtro de saco de 5 micra e armazenado.

[0068] O redutor de arraste resultante era um látex contendo poli(metacrilato de 2-etilhexila) como o ingrediente ativo. A amostra tinha um teor de sólidos de 45,85% em peso e o teor nominal de polímero de 40%. A densidade da amostra era de 1,0318 g/mL. O fluido veículo era aproximadamente 50% água e 50% de monoetileno glicol em peso. LP 100 [0069] LIQUIDPOWER 100 (LP 100) passou por vários testes descritos a seguir e foi comparado aos redutores de arraste experimentais da presente invenção, Híbrido 1 e Híbrido 2, descritos a seguir. LP 100 é um agente redutor de arraste compreendendo polialfaolefinas. Especificamente, LP 100 compreende poli(1-deceno). Nos exemplos que se seguem, a amostra de LP 100 empregada tinha um teor polimérico de 22,69% em peso, e uma densidade de 965,8 g/L. LP 100 se encontra comercialmente disponível na ConocoPhillips Specialty Products Inc. Híbrido 1 [0070] O híbrido 1 era uma mistura física de LP 100 e Redutor de Arraste A, ambos descritos acima. O híbrido 1 compreendia uma razão em peso de LP 100 para Redutor de Arraste de 1,1345:1, que resultou em uma razão de ingredientes ativos de 1:2 poli(1-deceno) para poli(metacrilato de 2-etilhexila) em peso. O teor de polímero total no Híbrido 1 era de 31,91% em peso. O Híbrido 1 foi agitado periodicamente para manter a homogeneidade. Após agitação, algumas gotas de antiespumante foram adicionadas ao Híbrido 1 para minimizar o espumamento. Híbrido 2 [0071] O híbrido 2 era uma mistura física de LP 100 e Redutor de Arraste B, ambos descritos acima. O híbrido 2 compreendia uma razão em peso de LP 100 para Redutor de Arraste de 1,1345:1, que resultou em uma razão de ingredientes ativos de 1:2 poli(l-deceno) para poli(metacrilato de 2-etilhexila) em peso. O teor de polímero total no Híbrido 2 era de 31,91% em peso. O Híbrido 2 foi agitado periodicamente para manter a homogeneidade. Após agitação, algumas gotas de antiespumante foram adicionadas ao Híbrido 2 para minimizar o espumamento.

Exemplo 2: Determinações de Porcentagem de Redução de Arraste [0072] Oito testes foram realizados empregando várias concentrações de redutores de arraste descritos no Exemplo 1. A Tabela 1 descreve as composições de amostra empregadas em cada um dos oito testes.

Tabela 1 - Composições de Amostra * A concentração polimérica total de 6 ppm no diesel de laço de fluxo para o teste do Híbrido 1 consistiu em um equivalente de 2 ppm do polímero encontrado em LP 100 e um equivalente de 4 ppm do polímero encontrado no Redutor de Arraste A. Da mesma forma, a concentração polimérica total de 6 ppm no diesel de laço de fluxo para o teste de Híbrido 2 consistiu em um equivalente de 2 ppm do polímero encontrado no LP 100 e um equivalente de 4 ppm do polímero encontrado no Redutor de Arraste B.

[0073] Cada um dos oito testes foi realizado de acordo com o Método de Teste descrito acima, a fim de determinar a porcentagem de redução de arraste no combustível diesel para cada amostra listada na Tabela 1. Os resultados de cada um dos testes são ilustrados nas figuras 2-5.

[0074] A figura 2 é um gráfico da porcentagem de redução de arraste versus tempo para os testes números 1, 2, 3, 4, e 7. A figura 3 é um gráfico ilustrando os mesmos números de teste como na figura 2, porém os resultados dos testes números 1 e 3 foram adicionados em conjunto, a fim de comparar a porcentagem de redução de arraste esperada máxima das amostras combinadas com os resultados experimentais do teste número 7 (Híbrido 1). A porcentagem média de redução de arraste no teste total de 6 horas foi calculada para cada número de teste com base nos resultados revelados na figura 2. Adicionalmente, a soma da porcentagem média de redução de arraste para operações 1 e 3 foi calculada. A tabela 2 revela os resultados destes cálculos.

Tabela 2 - Porcentagem Média de Redução de Arraste [0075] Conforme pode ser visto olhando-se a figura 3, o teste número 7 (Híbrido 1) possui uma porcentagem "máxima" estendida de redução de arraste, pelo que, a redução de arraste mais eficaz ocorre em relação a um período de tempo mais longo quando comparada à soma dos testes números 1 e 3. Adicionalmente, conforme é aparente na Tabela 2, o teste número 7 (Híbrido 1) possui uma porcentagem média maior de 6 horas em relação à soma dos testes números 1 e 3, a despeito de possuir concentrações poliméricas iguais à soma dos testes números 1 e 3. Assim, parece que um efeito sinérgico ocorre quando os dois tipos diferentes de polímero encontrados em LP 100 e Redutor de Arraste A são combinados.

[0076] A figura 4 é um gráfico da porcentagem de redução de arraste versus tempo para os testes números 1, 2, 5, 6 e 8. A figura 5 é um gráfico ilustrando os mesmos números de teste como na figura 4, porém os resultados dos testes números 1 e 5 foram adicionados em conjunto, a fim de comparar a redução de arraste máxima esperada das amostras combinadas com os resultados experimentais do teste número 8 (Híbrido 2). A porcentagem média de redução de arraste por todo o teste de 6 horas foi calculada para cada número de teste com base nos resultados revelados na figura 4. Adicionalmente, a soma da porcentagem média de redução das operações 1 e 5 foi calculada. A tabela 3 revela os resultados destes cálculos.

Tabela 3 - Porcentagem média de Redução de Arraste [0077] Conforme pode ser visto olhando-se a figura 5, o teste número 8 (Híbrido 2) possui uma porcentagem "máxima" estendida de redução de arraste, pelo que, a redução de arraste mais eficaz ocorre em relação a um período de tempo mais longo quando comparada à soma dos testes números 1 e 5. Adicionalmente, conforme é aparente na Tabela 3, o teste número 8 (Híbrido 2) possui uma porcentagem média maior de 6 horas em relação à soma dos testes números 1 e 5, a despeito de possuir concentrações poliméricas iguais à soma dos testes números 1 e 5. Assim, como com o teste número 7 (Híbrido 1) discutido acima, parece que um efeito sinérgico ocorre quando os dois tipos diferentes de polímero encontrados em LP 100 e Redutor de Arraste B são combinados.

FAIXAS NUMÉRICAS

[0078] A presente descrição emprega faixas numéricas para quantificar determinados parâmetros relacionados à invenção. Deve ser entendido que, quando as faixas numéricas são providas, tais faixas devem ser construídas como provendo suporte literal às limitações de reivindicação que apenas citam o valor mais baixo da faixa, bem com a limitação das reivindicações que apenas citam o valor superior da faixa. Por exemplo, uma faixa numérica revelada de 10 a 100 provê suporte literal para uma reivindicação citando “maior que 10” (sem ligações superiores) e uma reivindicação citando “inferior a 100” (sem ligações inferiores) DEFINIÇÕES

[0079] Conforme empregados no presente documento, os termos “compreendendo", “compreende" e “compreendem" são termos de transição de extremidade aberta usados para transição de um sujeito citado antes do termo para um ou mais elementos citados após o termo, onde o elemento ou elementos listados após o termo de transição não são necessariamente os únicos elementos que constituem o suj eito.

[0080] Conforme usados no presente documento, os termos “incluindo" e “inclui" possuem o mesmo significado de extremidade aberta como "compreendendo", "compreende" e "compreendem".

[0081] Conforme usados no presente documento, os termos "possuindo", "possui", "possuem" apresentam o mesmo significado de extremidade aberta como "compreendendo", "compreende" e "compreendem".

[0082] Conforme usados no presente documento, os termos "contendo", "contém" e "contêm" apresentam o mesmo significado de extremidade aberta como "compreendendo", "compreende" e "compreendem".

[0083] Conforme usados no presente documento, os termos "um, uma", "o, os", "a, as" e "dito(a)" significam um ou mais.

[0084] Conforme usado no presente documento, o termo "e/ou" quando usado em uma lista de dois ou mais itens, significam que qualquer um dos itens listados pode ser empregado propriamente ou qualquer combinação de dois ou mais dos termos listados podem ser empregados. Por exemplo, se uma composição for descrita como contendo os componentes A, B e/ou C, a composição pode conter A sozinho; B sozinho; C sozinho; A e B em combinação; A e C em combinação; B e C em combinação ou A, B e C em combinação.

REIVINDICAÇÕES NÃO LIMITADAS ÀS CONCRETIZAÇÕES REVELADAS

[0085] As formas preferidas da invenção descrita acima devem ser empregadas apenas como ilustração; e não devem ser usadas em um sentido de limitação para interpretar o escopo da presente invenção. Modificações óbvias às concretizações exemplares, estabelecidas acima, seriam prontamente realizadas pelos versados na técnica, sem fugir do espírito da presente invenção.

[0086] A invenção desta forma declara a intenção da mesma de estar de acordo com a Doutrina de Equivalentes para determinar e avaliar a razoabilidade do escopo da presente invenção como pertencendo a qualquer aparelho não materialmente fugindo, porém fora do escopo literal da invenção, conforme estabelecido nas reivindicações que se seguem.

REIVINDICAÇÕES

Claims (33)

1. Composição redutora de arraste caracterizada por compreender: (a) uma pluralidade de partículas primárias compreendendo um polímero de polialfaolefina redutor de arraste; em que as ditas partículas primárias possuem um tamanho de partícula médio na faixa de 25 pm a 1.500 pm; e (b) uma pluralidade de partículas secundárias compreendendo um polímero redutor de arraste diferente de polialfaolefina, em que o dito polímero redutor de arraste diferente de polialfaolefina compreende unidades de repetição dos resíduos de um ou mais dos monômeros selecionados do grupo consistindo em: (A) em que Ri é H ou um radical alquila Ci-Cio e R2 é H, um radical alquila C1-C30, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído, um radical arila C6-C2o substituído ou não substituído, um radical alquila C1-C10 substituído com arila, um radical - (CH2CH2O)x-Ra ou - (CH2CH (CH3) 0) x-Ra, em que x está na faixa de 1 a 50 e Ra é H, um radical alquila C1-C30 ou um radical alquilarila Cê-C30 ; (B) R3-areno-R4 em que areno é um radial fenila, naftila, antracenila ou f enantrenila, R3 é CH=CH2 ou CH3-C=CH2 e R4 é H, um radical alquila C1-C30, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído, Cl, SO3, ORb ou COORc, onde Rb é H, um radical alquila C1-C30, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído, um radical arila Cê-C20 substituído ou não substituído ou um radical alquila Ci-C10 substituído com arila e onde Rc é H, um radical alquila C1-C30, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído, um radical arila C6-C20 substituído ou não substituído ou um radical alquila C1-C10 substituído com arila; (C) em que R5 é H, um radical alquila C1-C30, ou um radical arila C6-C20 substituído ou não substituído; (D) em que Rê é H, um radical alquila C1-C30, ou um radical arila C6-C20 substituído ou não substituído; (E) em que R7 é H ou um radical alquila Ci-Cis e Rs é H, um radical alquila Ci-Cis ou Cl; (F) em que Rg e Rio são independentemente H, um radical alquila C1-C30, um radial arila C6-C20 substituído ou não substituído, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído ou radicais heterocíclicos; (G) em que Rn e R12 são independentemente H, um radical alquila C1-C30, um radical arila C6-C20 substituído ou não substituído, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído ou radicais heterocíclicos; (H) em que R13 e R14 são independentemente H, um radical alquila C1-C30, um radical arila C6-C2o substituído ou não substituído, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído ou radicais heterocíclicos; (I) em que R15 é H, um radical alquila C1-C30, um radical arila C6-C20 substituído ou não substituído, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído ou radicais heterocíclicos; em que Ri6 é H, um radical alquila C1-C30 ou um radical arila C6-C20; em que R17 e Ris são independentemente H, um radical alquila C1-C30, um radical arila C6-C20 substituído ou não substituído, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído ou radicais heterociclicos; e (Q) em que R19 e R20 são independentemente H, um radical alquila C1-C30, um radical arila C6-C20 substituído ou não substituído, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído ou radicais heterociclicos, em que as ditas partículas secundárias possuem um tamanho de partícula médio de menos de 10 pm, e em que a dita composição possui uma concentração cumulativa dos ditos polímeros redutores de arraste polialfaolefinico e diferente de polialfaolefínico de pelo menos 35% em peso.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato das ditas partículas primárias possuírem um tamanho de partícula médio na faixa de 100 a 700 micrômetros, das ditas partículas secundárias possuírem um tamanho de partícula médio na faixa de 0,01 a 0,5 pm.

3. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da dita composição possuir uma concentração cumulativa dos ditos primeiro e segundo polímeros redutores de arraste na faixa de 40 a 75% em peso.

4. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da dita composição possuir uma concentração do dito polímero de polialfaolefina redutor de arraste na faixa de 10 a 30% em peso.

5. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da dita composição possuir uma concentração do dito polímero redutor de arraste diferente de polialfaolefina na faixa de 15 a 50% em peso.

6. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por pelo menos uma porção das ditas partículas primárias ser formada de um polímero obtido por polimerização em massa.

7. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por pelo menos uma porção das ditas partículas secundárias ser formada através de polimerização em emulsão.

8. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do polímero de polialfaolefina redutor de arraste compreender pelo menos um resíduo de monômero que é diferente de todos os tipos de resíduos de monômeros no dito polímero redutor de arraste diferente de polialfaolefina.

9. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do dito polímero de polialfaolefina redutor de arraste compreender unidades de repetição de unidades dos resíduos de um ou mais monômeros de alfaolefina possuindo de 2 a 40 átomos de carbono.

10. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do dito polímero redutor de arraste diferente de polialfaolefina compreender unidades de repetição dos resíduos de monômeros de metacrilato de 2-etilhexila e/ou dos resíduos de monômeros de acrilato de butila.

11. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do dito polímero redutor de arraste diferente de polialfaolefina possuir um peso molecular médio em peso de pelo menos 1 x 106 g/mol.

12. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do dito polímero de polialfaolefina redutor de arraste possuir uma viscosidade inerente de pelo menos 20 dL/g medida em hexano em concentração polimérica de 0,05 g/dL, 25°C e taxa de cisalhamento de 300 seg.-1

13. Método para reduzir a queda de pressão associada ao fluxo turbulento de um fluido contendo hidrocarboneto através de uma tubulação, o dito método caracterizado por compreender: (a) introduzir a composição, conforme definida na reivindicação 1, ao dito fluido contendo hidrocarboneto; e (b) escoar o fluido contendo hidrocarboneto tratado resultante através da dita tubulação, onde as ditas partículas primárias possuem um tamanho de partícula médio na faixa de 25 a 1.500 pm, onde as partículas secundárias possuem um tamanho de partícula médio de menos de 10 pm, onde as partículas primárias e secundárias são introduzidas no fluido contendo hidrocarboneto tanto em conjunto quanto separadamente; em que as ditas partículas primárias e secundárias são introduzidas conjuntamente no fluido contendo hidrocarboneto como uma composição redutora de arraste, em que a dita composição possui uma concentração cumulativa dos ditos primeiro e segundo polímeros redutores de arraste de pelo menos 35% em peso.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato das ditas partículas primárias possuírem um tamanho de partícula médio na faixa de 100 a 700 pm, das ditas partículas secundárias possuírem um tamanho de partícula médio na faixa de 0,01 a 0,5 pm.

15. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato da dita composição possuir uma concentração do dito primeiro polímero redutor de arraste na faixa de 10 a 30% em peso, da dita composição possuir uma concentração do dito segundo polímero redutor de arraste na faixa de 15 a 50% em peso.

16. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato da dita composição compreender ainda uma fase contínua, onde as ditas partículas primárias e secundárias são dispersas na dita fase contínua antes da introdução no dito fluido contendo hidrocarboneto.

17. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por pelo menos uma porção das ditas partículas primárias ser formada via polimerização em massa, pelo menos uma porção das ditas partículas secundárias ser formada via polimerização em emulsão.

18. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato do dito primeiro polímero redutor de arraste ser um polímero de polialfaolefina e dito segundo polímero redutor de arraste ser um polímero diferente daquele de polialfaolefina.

19. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato do dito primeiro polímero redutor de arraste compreender unidades de repetição dos meros de um ou mais dos monômeros de alfaolefina possuindo de 4 a 20 átomos de carbono.

20. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato do dito segundo polímero redutor de arraste compreender unidades de repetição dos meros de alquila C4-C20, arila C6-C20 substituída ou não substituída ou derivados de éster alquílico C1-C10 substituídos com arila do ácido metacrílico ou monômeros do ácido acrílico.

21. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato do dito segundo polímero redutor de arraste compreender unidades de repetição dos tipos de mero de metacrilato de 2-etilhexila e/ou de acrilato de butila.

22. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato do fluido contendo hidrocarboneto tratado possuir uma concentração cumulativa dos ditos primeiro e segundo polímeros redutores de arraste na faixa de 0,1 a 500 ppmw.

23. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato do fluido contendo hidrocarboneto compreender um hidrocarboneto de fase líquida, um hidrocarboneto de fase não líquida e/ou um fluido diferente de hidrocarboneto, onde o dito fluido contendo hidrocarboneto compreende, pelo menos, 50% em peso do dito hidrocarboneto de fase líquida.

24. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato do dito fluido contendo hidrocarboneto compreender óleo bruto.

25. Método para produzir uma composição redutora de arraste, conforme definida na reivindicação 1, caracterizado por compreender: (a) sujeitar um ou mais monômeros à polimerização em massa para, desta forma, produzir um primeiro polímero redutor de arraste; (b) moer criogenicamente pelo menos uma porção do primeiro polímero redutor de arraste para, desta forma, produzir uma pluralidade de partículas primárias compreendendo, pelo menos, uma porção do primeiro polímero redutor de arraste; (c) sujeitar um ou mais monômeros à polimerização em emulsão para, desta forma, produzir várias partículas secundárias compreendendo um segundo polímero redutor de arraste, onde pelo menos uma porção das partículas secundárias é dispersa em uma fase contínua; e (d) dispersar pelo menos uma porção das partículas primárias na fase contínua; em que a dita composição possui uma concentração do dito primeiro polímero redutor de arraste na faixa de 10 a 30% em peso, onde a dita composição possui uma concentração do dito segundo polímero redutor de arraste na faixa de 15 a 50% em peso.

26. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato da composição possuir uma concentração cumulativa do dito primeiro polímero redutor de arraste e do dito segundo polímero redutor de arraste de pelo menos 35% em peso.

27. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato das ditas partículas primárias possuírem um tamanho de partícula médio na faixa de 25 a 1.500 pm, das ditas partículas secundárias possuírem um tamanho de partícula médio inferior a 10 pm.

28. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato das partículas primárias possuírem um tamanho de partícula médio na faixa de 100 a 700 pm, das partículas secundárias possuírem um tamanho de partícula médio na faixa de 0,01 pm a 0,5 pm.

29. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato da fase contínua compreender água e/ou álcool, onde o dito álcool compreende um ou mais grupos hidroxila.

30. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato dos ditos monômeros da etapa (a) compreenderem um ou mais monômeros de alfaolefina possuindo de 2 a 40 átomos de carbono.

31. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato dos ditos monômeros da etapa (a) compreenderem um ou mais monômeros de alfaolefina possuindo de 4 a 20 átomos de carbono.

32. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato dos ditos segundos monômeros da etapa (c) compreenderem um ou mais monômeros selecionados do grupo consistindo em: (A) em que Ri é H ou um radical alquila C1-C10 e R2 é H, um radical alquila C1-C30, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído, um radical arila C6-C20 substituído ou não substituído, um radical alquila C1-C10 substituído com arila, um radical - (CH2CH2O) x-Ra ou (CH2CH (CH3) 0) x-Ra onde x está na faixa de 1 a 50 e Ra é H, um radical alquila C1-C30 ou um radical alquilarila C6-C30; (B) R3-areno-R4 em que areno é um radial fenila, naftila, antracenila ou f enantrenila, R3 é CH=CH2 ou CH3-C=CH2 e R4 é H, um radical alquila C1-C30, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído, Cl, SO3, 0RB ou COORc, onde Rb é H, um radical alquila C1-C30, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído, um radical arila Cê-C20 substituído ou não substituído ou um radical alquila Ci-C10 substituído com arila e onde Rc é H, radical alquila Ci-C30, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído, um radical arila C6-C20 substituído ou não substituído ou um radical alquila C1-C10 substituído com arila; (C) em que Rs é H, um radical alquila C1-C30, ou um radical arila C6-C20 substituído ou não substituído; (D) em que Ro é H, um radical alquila C1-C30, ou um radical arila C6-C20 substituído ou não substituído; (E) em que R7 é H ou um radical alquila Ci-Cis e Rs é H, um radical alquila Ci-Cis ou Cl; (F) em que Rg e Rio são independentemente H, radical alquila C1-C30, um radial arila C6-C20 substituído ou não substituído, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído ou radicais heterocíclicos; (G) em que Rn e R12 são independentemente H, um radical alquila C1-C30, um radical arila C6-C20 substituído ou não substituído, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído ou radicais heterocíclicos; (H) em que R13 e R14 são independentemente H, um radical alquila C1-C30, um radical arila C6-C20 substituído ou não substituído, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído ou radicais heterocíclicos; (I) em que R15 é H, um radical alquila C1-C30, um radical arila C6-C20 substituído ou não substituído, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído ou radicais heterocíclicos; (J) (K) em que Ri6 é H, um radical alquila C1-C30 ou um radical arila C6-C20; (L) (M) em que R17 e Ris são independentemente H, um radical alquila C1-C30, um radical arila C6-C20 substituído ou não substituído, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído ou radicais heterocíclicos; e (Q) em que R19 e R20 são independentemente H, um radical alquila C1-C30, um radical arila C6-C20 substituído ou não substituído, um radical cicloalquila C5-C30 substituído ou não substituído ou radicais heterocíclicos.

33. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato dos ditos monômeros da etapa (c) compreenderem um ou mais dentre alquila C4-C20, arila C6-C20 substituída ou não substituída ou derivados de éster alquílico C1-C10 substituído com arila do ácido metacrílico ou ácido acrílico.