CN106545750A - 低温稳定型聚α‑烯烃油品减阻剂悬浮体系的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温稳定型聚α‑烯烃油品减阻剂悬浮体系的制备方法，属于悬浮体系的制备和管道系统技术领域。具体方法是将块状聚α‑烯烃先高温处理，然后急速低温粉碎，外敷隔离粉末，以水、醇和烷烃复配溶液为溶剂，同时添加降凝剂、消泡剂、耐寒增塑剂等填料，制备成能在低温下稳定较长时间不分层的油品减阻剂悬浮体系。本发明制备的低温稳定型油品减阻剂悬浮体系分散性好、稳定储存时间长、制备成本低廉，能够适应极寒地区冬季超低温环境，减少注入前处理工艺步骤，提高注入效率。

Description

低温稳定型聚α-烯烃油品减阻剂悬浮体系的制备方法

技术领域

本发明公开了一种低温稳定型聚α-烯烃油品减阻剂悬浮体系的制备方法，属于减阻剂悬浮体系的制备领域。

背景技术

工业化生产的减阻剂多为本体聚合法生产，产物一般为聚α-烯烃块状固体，不能作为产品直接添加到输油管道，所以减阻剂的后处理非常重要。目前最常用的工艺手段是制备成悬浮液体系，通过泵直接注入管道。减阻剂的后处理主要包括冷冻粉碎和溶剂分散两步。首先冷冻粉碎，为了防止粉末微粒之间粘结，常加入一些粉状分散剂，保证分散效果。然后将粉碎后的粉末分散到溶剂中，制成流动性较好的悬浮浆液。分散剂有水、醇和水与醇的混合物。为提高减阻效率通常还加入非离子表面活性剂或阳离子表面活性剂，增强其稳定性。

为了避免悬浮剂中存在的水增加系统的腐蚀及在管线和终端储罐内的生物活性，目前很多生产单位采用了醇类悬浮剂对聚合物进行后处理，具体方法是低温粉碎固体聚合物，将聚合物粉末分散在所选醇类悬浮剂中，还可加入一定量的生物酸和消泡剂。这种后处理方法抗冻，活性聚合物含量较高，具有较好的热稳定性，而且操作流程简单，不需要其他稳定系统，但也存在存储时间短，有毒等缺点。

诸如中国东北、俄罗斯西伯利亚、美国阿拉斯加等极寒地区，冬季减阻剂的需求量较大，但常规减阻剂悬浮液在低温环境下极易出现胶凝现象，粘度变大，分层现象明显，或呈现一定的触变特性，导致注入困难，为此会增加注入前搅拌、加热等步骤，大大提高了注入难度和生产成本。因此，研究聚α-烯烃类油品减阻剂如何能够在低温下保持长效稳定，对管道安全平稳的输送生产具有巨大的经济意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低温稳定型聚α-烯烃油品减阻剂悬浮体系的制备方法。该方法制备成本低廉，工艺简单；制备的低温稳定型油品减阻剂悬浮体系分散性好，在低温环境下稳定储存时间长。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

低温稳定型聚α-烯烃油品减阻剂悬浮体系的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取一定比例的水、醇和烷烃，加入到密闭容器中混合，搅拌均匀，形成基液；

(2)加热，向步骤(1)的基液中加入降凝剂和非离子表面活性剂，搅拌均匀；

(3)向步骤(2)液体中搅拌下加入消泡剂，形成分散液，冷却至室温待用；

(4)将块状聚α-烯烃在高温环境下处理，然后急速转移至超低温环境冷冻后，将其粉碎至粉末状态；

(5)称取一定量步骤(4)中聚α-烯烃粉末，向其中加入隔离粉末，搅拌均匀；

(6)将步骤(5)中的混合粉末在低温下分散至步骤(3)的分散液中，加入耐寒增塑剂，搅拌均匀，形成低温稳定型的油品减阻剂悬浮体系。

其中，所述步骤(1)中，所述水、醇和烷烃的质量比为1～1.5:65～90:3～5；

所述水为电阻率大于0.05MΩ·cm的去离子水；

所述醇为乙醇、乙二醇、正丁醇、异丁醇、仲己醇、异辛醇、正癸醇中的一种或多种；

所述烷烃为环己烷、正庚烷、正己烷中的一种或多种；

所述搅拌速率为180～240rad/min。

其中，所述步骤(2)中，所述降凝剂质量为基液质量的0.2％～2.5％；

所述降凝剂为2-丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十六烷基酯、丙烯酸十八烷基酯、聚甲基丙烯酸烷基酯、全氟烷基乙基丙烯酸酯、丙烯酸月桂酯、聚甲基丙烯酸月桂酸酯、α-甲基丙烯酸混合醇酯中的一种或多种；

所述非离子表面活性剂质量是基液质量的0.2％～1.5％，表面活性剂的作用是增加聚α-烯烃分散度，提升减阻效果；

所述非离子表面活性剂是润湿剂和助剂复配的混合溶液；

所述润湿剂与助剂质量比为20～25:1～1.5；

所述润湿剂为苯磺酰肼、乙酰肼、乙二硫醇、苯甲醛正丁硫醇缩醛、十二烷基硫酸镁、十二烷基硫酸钠、乙醛正丙硫醇缩醛、丁基萘磺酸钠、烷基丁二酸酯磺酸钠中的一种或多种；

所述助剂为柠檬酸锌、明胶、海藻酸钠中的一种或多种。

其中，所述步骤(2)中，所述加热温度为45～60℃。

其中，所述步骤(3)中，所述消泡剂质量是基液质量的2％～5％；

所述消泡剂为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷中的一种或多种；

所述搅拌速率为60～120rad/min。

其中，所述步骤(4)中，所述块状聚α-烯烃为分子量500万～800万的聚α-烯烃，用量为步骤(3)所述分散液总质量的28％～35％；

其中，所述步骤(4)中，所述高温环境处理为80～90℃的无氧电加热环境，时间为24～36h；

所述步骤(4)中，所述超低温环境为在聚α-烯烃玻璃化转变温度以下，优选的温度在-130℃以下，处理时间为10～30min；先高温再急速冷却的目的是提高分子间的应力，便于粉碎和悬浮液中的分散。

其中，所述步骤(4)中，所述粉碎是将超低温冷冻过的聚α-烯烃粉碎至60目以上，并保证50目分子筛的筛上物质量不大于3.0％，60目分子筛的筛上物质量不大于0.2％。

其中，所述步骤(5)中，所述隔离粉末用量为聚α-烯烃粉末质量的25％～55％；

所述隔离粉末为三氧化二铝、焙烧的粘土、滑石、硬脂酸钙、硬脂酸镁中的一种或多种；

所述搅拌采用60～90rad/min的推进式或桨式搅拌装置。

其中，所述步骤(6)中，所述耐寒增塑剂为所述分散液质量的0.2％～0.6％；

所述耐寒增塑剂为己二酸二辛酯、己二酸-2-正己酯、己二酸正辛正癸酯、癸二酸二异辛酯、癸二酸二正己酯、癸二酸二正丁酯中一种或多种。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明公开了一种低温稳定型聚α-烯烃油品减阻剂悬浮体系的制备方法，该制备方法中溶剂选用水、醇和烷烃复配，向其中加入降凝剂和非离子表面活性剂，形成乳化剂，增加聚α-烯烃的稳定性和减阻效率；聚α-烯烃首先经过高温处理，再急速冷冻，有利于将块状聚α-烯烃粉碎成更细小的颗粒，增强减阻剂的稳定性和分散性。综上，本发明的制备方法成本低廉，工艺简单；制备的减阻剂悬浮体系在注入前无需搅拌、加热等步骤，提高注入效率，且分散性好，在低温环境下稳定储存时间长，能够适应极寒地区冬季超低温环境。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有技术中聚α-烯烃油品减阻剂低温状态下易胶凝、分散性差、储存时间短等问题，提供一种低温稳定型聚α-烯烃油品减阻剂悬浮体系的制备方法，该方法制备成本低廉，工艺简单；制备的减阻剂悬浮体系在注入前无需搅拌、加热等步骤，提高注入效率，且分散性好，在低温环境下稳定储存时间长，能够适应极寒地区冬季超低温环境。

实施例1：

将电阻率18MΩ·cm的100g去离子水、3000g乙醇、3000g乙二醇、300g正庚烷加入到密闭容器中，180rad/min搅拌混合均匀。45℃加热条件下，加入30g 2-丙烯酸十二烷基酯、30g甲基丙烯酸十六烷基酯、35g苯磺酰肼、35g乙酰肼和4g柠檬酸锌，搅拌均匀。加入65g乳化硅油、70g聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚，60rad/min搅拌均匀，形成分散液，冷却至室温待用。分子量为500万～800万的聚α-烯烃在90℃烘箱中处理24h，快速转移至液氮中，10min后拿出用球磨机粉碎后，过80目筛网，取筛下物2200g迅速加入600g焙烧的粘土、100g三氧化二铝，采用桨式搅拌装置60rad/min搅拌。在-30℃环境下加入到分散液中，然后再加入15g己二酸二辛酯，搅拌均匀，形成低温稳定型的油品减阻剂悬浮体系。进行管道实验，减阻剂添加量为25ppm时，测其减阻率，结果见表1。

实施例2：

将电阻率6.7MΩ·cm的120g去离子水、4000g乙醇、4000g乙二醇、300g正庚烷加入到密闭容器中，240rad/min搅拌混合均匀。55℃加热条件下，加入27g 2-丙烯酸十二烷基酯、27g甲基丙烯酸十六烷基酯、27g全氟烷基乙基丙烯酸酯、50g十二烷基硫酸镁、50g乙醛正丙硫醇缩醛、2.5g明胶和2.5g海藻酸钠，搅拌均匀。加入75g乳化硅油、85g聚氧丙烯甘油醚，60rad/min搅拌均匀，形成分散液，冷却至室温待用。分子量为500万～800万的聚α-烯烃在90℃烘箱中处理36h，快速转移至液氮中，20min后拿出用球磨机粉碎后，过60目筛网，取筛下物2600g迅速加入300g三氧化二铝、300g硬脂酸钙、100g硬脂酸镁采用桨式搅拌装置80rad/min搅拌。在-25℃环境下加入到分散液中，再加入10g己二酸二辛酯和10g己二酸-2-正己酯，搅拌均匀，形成低温稳定型的油品减阻剂悬浮体系。进行管道实验，减阻剂添加量为25ppm时，测其减阻率，结果见表1。

实施例3：

将电阻率13.2MΩ·cm的110g去离子水、3500g乙醇、3500g乙二醇、300g正庚烷加入到密闭容器中，180rad/min搅拌混合均匀。50℃加热条件下，加入76g聚甲基丙烯酸月桂酸酯、45g苯磺酰肼、45g乙二硫醇和4.5g海藻酸钠，搅拌均匀。加入75g聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、80g聚二甲基硅氧烷，60rad/min搅拌均匀，形成分散液，冷却至室温待用。分子量为500万～800万的聚α-烯烃在90℃烘箱中处理30h，快速转移至液氮中，20min后拿出用球磨机粉碎后，过60目筛网，取筛下物2400g迅速加入100g三氧化二铝、700g滑石，采用桨式搅拌装置90rad/min搅拌。在-25℃下加入到分散液中，再加入6g己二酸正辛正癸酯、6g癸二酸二异辛酯和6g癸二酸二正己酯，搅拌均匀，形成低温稳定型的油品减阻剂悬浮体系。进行管道实验，减阻剂添加量为25ppm时，测其减阻率，结果见表1。

实施例4：

将实施例1制备的悬浮体系在-30℃环境中存放30天后，注入管道系统，减阻剂添加量为25ppm时，测其减阻率，结果见表1。

实施例5：

将实施例2制备的悬浮体系在-30℃环境中存放30天后，注入管道系统，减阻剂添加量为25ppm时，测其减阻率，结果见表1。

实施例6：

将实施例3制备的悬浮体系在-30℃环境中存放30天后，注入管道系统，减阻剂添加量为25ppm时，测其减阻率，结果见表1。

对比例1：

市售EP减阻剂注入管道系统中，进行管道实验，当其添加量为25ppm时，测其减阻率，结果见表1。

对比例2：

将对比例1的市售EP减阻剂在-30℃环境中存放30天后，注入管道系统，添加量为25ppm时，测其减阻率，结果见表1。

表1

注：减阻率保持率＝30天后减阻剂减阻率/减阻剂初始减阻率×100％

上述实施例中的低温稳定型聚α-烯烃油品减阻剂悬浮体系在-30℃环境中能够稳定存放30天以上。低温存储前后，注入管道系统，测其减阻率，结果表明，市售EP减阻剂的减阻率保持率仅为60％，而运用本发明方法制备的减阻剂悬浮液减阻率保持率可达80％以上。本发明方法制备的悬浮体系稳定时间长，耐低温性能好，成本低廉，能够适应极寒地区冬季超低温环境，减少注入前处理工艺步骤，提高注入效率。

所举的实验仅是本发明的较佳的实例，并不用于限定本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.低温稳定型聚α-烯烃油品减阻剂悬浮体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)称取一定比例的水、醇和烷烃，加入到密闭容器中混合，搅拌均匀，形成基液；

(2)加热，向步骤(1)的基液中加入降凝剂和非离子表面活性剂，搅拌均匀；

(3)向步骤(2)液体中搅拌下加入消泡剂，形成分散液，冷却至室温待用；

(4)将块状聚α-烯烃在高温环境下处理，然后急速转移至超低温环境冷冻后，将其粉碎至粉末状态；

(5)称取一定量步骤(4)中聚α-烯烃粉末，向其中加入隔离粉末，搅拌均匀；

(6)将步骤(5)中的混合粉末在低温下分散至步骤(3)的分散液中，加入耐寒增塑剂，搅拌均匀，形成低温稳定型的油品减阻剂悬浮体系。

2.根据权利要求1所述的低温稳定型聚α-烯烃油品减阻剂悬浮体系的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述水、醇和烷烃的质量比为1～1.5:65～90:3～5；

所述水为电阻率大于0.05MΩ·cm的去离子水；

所述醇为乙醇、乙二醇、正丁醇、异丁醇、仲己醇、异辛醇、正癸醇中的一种或多种；

所述烷烃为环己烷、正庚烷、正己烷中的一种或多种；

所述搅拌速率为180～240rad/min。

3.根据权利要求1所述的低温稳定型聚α-烯烃油品减阻剂悬浮体系的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述降凝剂质量为基液质量的0.2％～2.5％；

所述降凝剂为2-丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十六烷基酯、丙烯酸十八烷基酯、聚甲基丙烯酸烷基酯、全氟烷基乙基丙烯酸酯、丙烯酸月桂酯、聚甲基丙烯酸月桂酸酯、α-甲基丙烯酸混合醇酯中的一种或多种；

所述非离子表面活性剂质量是基液质量的0.2％～1.5％；

所述非离子表面活性剂是润湿剂和助剂复配的混合溶液；

所述润湿剂与助剂质量比为20～25:1～1.5；

所述润湿剂为苯磺酰肼、乙酰肼、乙二硫醇、苯甲醛正丁硫醇缩醛、十二烷基硫酸镁、十二烷基硫酸钠、乙醛正丙硫醇缩醛、丁基萘磺酸钠、烷基丁二酸酯磺酸钠中的一种或多种；

所述助剂为柠檬酸锌、明胶、海藻酸钠中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的低温稳定型聚α-烯烃油品减阻剂悬浮体系的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述加热温度为45～60℃。

5.根据权利要求1所述的低温稳定型聚α-烯烃油品减阻剂悬浮体系的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述消泡剂质量是基液质量的2％～5％；

所述消泡剂为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷中的一种或多种；

所述搅拌速率为60～120rad/min。

6.根据权利要求1所述的低温稳定型聚α-烯烃油品减阻剂悬浮体系的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述块状聚α-烯烃为分子量500万～800万的聚α-烯烃，用量为步骤(3)所述分散液质量的28％～35％。

7.根据权利要求1所述的低温稳定型聚α-烯烃油品减阻剂悬浮体系的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述高温环境处理为80～90℃的无氧电加热处理，时间为24～36h；

所述步骤(4)中，所述超低温环境为在聚α-烯烃玻璃化转变温度以下，处理时间为10～30min。

8.根据权利要求1所述的低温稳定型聚α-烯烃油品减阻剂悬浮体系的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述粉碎是将超低温冷冻过的聚α-烯烃粉碎至60目以上。

9.根据权利要求1所述的低温稳定型聚α-烯烃油品减阻剂悬浮体系的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，所述隔离粉末用量为聚α-烯烃粉末质量的25％～55％；

所述隔离粉末为三氧化二铝、焙烧的粘土、滑石、硬脂酸钙、硬脂酸镁中的一种或多种；

所述搅拌采用60～90rad/min的推进式或桨式搅拌装置。

10.根据权利要求1所述的低温稳定型聚α-烯烃油品减阻剂悬浮体系的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中，所述耐寒增塑剂为所述分散液质量的0.2％～0.6％；

所述耐寒增塑剂为己二酸二辛酯、己二酸-2-正己酯、己二酸正辛正癸酯、癸二酸二异辛酯、癸二酸二正己酯、癸二酸二正丁酯中一种或多种。