DE3334277T1 - Apparatus and method for continuously producing aqueous polymer solutions - Google Patents
Apparatus and method for continuously producing aqueous polymer solutionsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen wässriger Polymerenlösungen und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine kontinuierliche Herstellung derartiger Lösungen am Ort für die Anwendung bei der sekundären und tertiären Gewinnung von Öl aus unterirdischen, ölführenden Rormationen.The invention relates to an apparatus and a method for producing aqueous polymer solutions, and in particular to one Apparatus and method for the continuous on-site manufacture of such solutions for use in US Pat secondary and tertiary extraction of oil from underground, oil-bearing formations.
Vorrichtungen und Verfahren zum kontinuierlichen Polymerisieren wasserlöslicher Polymerer sind Gegenstand einer Anzahl US Patente. So offenbart die US-PS 2 820 777 ein kontinuierliches Verfahren zum Polymerisieren und Hydrolysieren von Acrylamid. Das Patent enthält keinen Hinweis auf eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens. Die US-PS 3 732 193 offenbart ein kontinuierliches Polymerisationsverfahren, bei dem eine wässrige Lösung eines wasserlöslichen ungesättigten Monomer, wie Acrylamid, auf einem erhitzten, sich bewegenden Band polymerisiert wird unter Ausbilden eines Polymer in Form eines trockenen, dünnen Films. Die US-PS 4 110 521 offenbart eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Polymerisation wasserlöslicher Polymerer. Die Vorrichtung weist einen ummantelten röhrenförmigen Reaktor mit statischen Mischern und einen ummantelten z"weitenReaktor ebenfalls mit statischen Mischern und eine die statischen Mischer enthaltende Verdünnungsanordnung zum Vermischen des Polymer und des zugeführten Wassers auf. Ein ummantelter Tank ist für das Zurückhalten der Umsetzungsteilnehmer, die dem zweitenReaktor zugesetzt werden-, vorgesehen. Nach diesem Patent kann das Endprodukt aus der Verdünnungsvorrichtung einer Massenlagerung zugeführt oder direkt verwandt werden.Apparatus and methods for continuously polymerizing water soluble polymers are the subject of a number of US patents. For example, US Pat. No. 2,820,777 discloses a continuous process for polymerizing and hydrolyzing acrylamide. The patent contains no reference to an apparatus for performing this method. U.S. Patent 3,732,193 discloses a continuous polymerization process in which an aqueous solution of a water-soluble unsaturated monomer, such as acrylamide, is polymerized on a heated moving belt to form a polymer in the form of a dry, thin film. U.S. Patent 4,110,521 discloses an apparatus for the continuous polymerization of water soluble Polymeric. The apparatus comprises a jacketed tubular reactor with static mixers and a jacketed reactor The wide reactor also has static mixers and a dilution arrangement containing the static mixers for mixing of the polymer and the supplied water. A jacketed tank is used to hold back the implementation participants, which are added to the second reactor. According to this patent, the final product from the dilution device can be bulk stored or used directly will.
Die in der US-PS 3 732 193 beschriebene Vorrichtung ist für alle praktischen Zwecke der Herstellung wässriger Polymerenlösungen der bei der sekundären und tertiären ölgewinnung aus unterirdischen, ölführenden Formationen verwandten Art am Orte nutzlos. Die in der US-PS 4 110 521 weist, obgleich sie gegenüber der in der US-PS 3 7 32 193 offenbarten Vorrichtung offensichtliche Vorteile für das Herstellen wässriger Polymerenlösungen für die Anwendung bei der sekundären und tertiärenThe apparatus described in US Pat. No. 3,732,193 is useful for all practical purposes in preparing aqueous polymer solutions of the kind used locally in secondary and tertiary oil extraction from underground, oil-bearing formations useless. The device disclosed in US Pat. No. 4,110,521, although obvious over the apparatus disclosed in US Pat. No. 3,732,193 Advantages for preparing aqueous polymer solutions for use in secondary and tertiary
Ölgewinnung aufweist, eine Reihe Nachteile auf und wird deshalb für die am Ortherstellung derartiger Lösungen nicht angewandt. Insbesondere kennzeichnet sich diese Vorrichtung durch ihre intensive Verwendung statischer Mischer. Statische Mischer sind kostspielig und deren Verwendung in dem nach dem Patent vorgesehenen Umfang macht die Vorrichtung zu teuer. Zusätzlich benötigt die Vorrichtung nach diesem Patent Temperatursteueranordnungen nicht nur in jedem Reaktor, sondern auch in jedem Tank oder Gefäß, das für die Umsetzungsteilnehmer verwendet wird. Das Anwendungen von Kühl- oder Erhitzangsvorrichtungen der Größe und Art wie in der Patentschrift vorgeschlagen erhöht die Komplexität und die Kosten der Vorrichtung. Ein weiterer wichtiger Nachteil der Vorrichtung, auf den in dem Patent nicht Bezug genommen wird, betrifft die Eigenschaften der in der Vorrichtung hergestellten Polymerlösungen. Obgleich dieses Patent als eine seiner Aufgaben das Vorsehen einer Vorrichtung beinhaltet, in der die Umsetzungsbedingungen unter Ausbilden Polymerer mit einheitlichem Molekulargewicht und einheitlicher Molekulargewichtsverteilung gesteuert werden, offenbart dasselbe keine Anordnung zum Herstellen Polymerlösungen in einer Weise, daß ein Abbau des die Lösungen enthaltenden Polymer verhindert oder auf einen geringen Grad verringert wird. Der Abbau oder Verdünnen des Polymer greift die Eindrück- und Beweglichkeitseigenschaften der Polymerlösung schädlich an, wodurch seine Fähigkeit, den Anforderungen ölführender Formationen gerecht zu werden, besonders nachteilig beeinträchtigt wird.Oil production has a number of disadvantages and will therefore for the on-site production of such solutions not applied. In particular, this device is characterized by their intensive use of static mixers. Static mixers are expensive and their use in the patent provided scope makes the device too expensive. In addition, the device of this patent requires temperature control arrangements not only in every reactor, but also in every tank or vessel that is used for the reactants will. The uses of cooling or heating devices increased in size and type as suggested in the patent the complexity and cost of the device. Another important disadvantage of the device, which is not referred to in the patent Reference is made to the properties of the polymer solutions produced in the device. Although this patent includes as one of its objects the provision of an apparatus in which the reaction conditions can be subjected to the formation of polymers with uniform molecular weight and uniform molecular weight distribution discloses the same no arrangement for preparing polymer solutions in a manner that prevents degradation of the polymer containing the solutions or reduced to a low level. The degradation or dilution of the polymer adversely affects the indentation and mobility properties of the polymer solution, thereby reducing its Ability to meet the requirements of oil-bearing formations is particularly adversely affected.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren sind einmalig für die kontinuierliche Herstellung wässriger Polymerlösungen vor Ort ausgelegt, insbesondere wässriger, teilweise hydrolysierter Polyacrylamidlösungen für die Anwendung als Treibflüssigkeiten und/oder Beweglichkeitspuffer bei der sekundären oder tertiären Gewinnung von Öl aus unterirdischen, ölführenden Formationen oder Reservoiren. Die Vorrichtung ist billig zu erstellen und leicht zu installieren und zu handhaben. Weiterhin ermöglicht dieselbe das Ausbilden von Polymerlösungen unter engem Steuern zu allen Stufen der Herstellung, was zu einem Endprodukt mit vorhersagbaren Eigenschaften hinsichtlichThe device according to the invention and the method are unique for the continuous production of aqueous polymer solutions laid out on site, especially aqueous, partially hydrolyzed Polyacrylamide solutions for use as propellants and / or mobility buffers in secondary or tertiary extraction of oil from underground, oil-bearing formations or reservoirs. The device is cheap too and easy to install and use. Furthermore, the same enables the formation of polymer solutions under closely controlling all stages of manufacture, resulting in an end product with predictable properties
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seiner Fähig feit den Erfordernissen praktisch aller ölführenden Formationen oder Reservoiren gerecht zu werden führt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kennzeichnet sich weiterhin dadurch, daß keine Pumpen zur Handhabung konzentrierter Polymerlösungen erforderlich sind und daß dort - wo sie angewandt werden - die Pumpen vorteilhafterweise nur an der Einlaßseite der Vorrichtung für den Zuführungsstrom vorgesehen sind.its ability to meet the requirements of practically all oil-bearing formations or reservoirs. The inventive The device is further characterized by the fact that there are no pumps for handling concentrated polymer solutions are required and that - where they are used - the pumps advantageously only on the inlet side of the device are provided for the feed stream.
Nach einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die Vorrichtung einen Polymerisationsreaktor, einen Hydrolysationsreaktor und einen Verdünner auf. Die Polymerisations- und Hydrolysierungs-Reaktoren weisen vorzugsweise die Form eines länglichen Schlauches oder Rohrs mit einer Länge und Querschnittsfläche dergestalt auf , daß die Verweilzeit des Umsetzungsgemisches in dem Schlauch oder Rohr mit einer vorherbestimmten Fließgeschwindigkeit ausreichend ist, um die Umsetzung in dem Schlauch oder Rohr abzuschließen. Die Abmessungen der Reaktoren können vorzugsweise auf eine optimale Größe gebracht werden vermittels Einbau von Flüssigkeitsflußsteuerungen oder Verzögerungsanordnungen in die Reaktoren, um so die Fließgeschwindigkeit der Umsetzungsgemische in einer Weise zu verringern, daß ein>iAbschluß der angestrebten Umsetzungen sichergestellt ist. Der in der Vorrichtung Verwendung findende ■ Verdünner ist dadurch gekennzeichnet, daß er eine Verdünnung der Polymerlösung dergestalt vornehmen kann, daß sich bei der Lösung, wie einer teilweise hydrolysierten Polyacrylamidlösung, eine vorherbestimmte Konzentration ohne jeglichen nachteiligen Wirkungen auf die Integrität des die Lösung enthaltenden Polymer ergibt.According to a preferred embodiment of the invention, the device has a polymerization reactor, a hydrolysis reactor and a thinner. The polymerization and hydrolyzing reactors are preferably in the form of a elongated hose or pipe with a length and cross-sectional area such that the residence time of the reaction mixture in the hose or tube with a predetermined The flow rate is sufficient to complete the reaction in the hose or pipe. The dimensions the reactors can preferably be scaled to optimum size by incorporating liquid flow controls or delay arrangements in the reactors so as to reduce the flow rate of the reaction mixtures in a manner to reduce that a> iCompletion of the intended implementations is ensured. The thinner used in the device is characterized in that it is a thinner the polymer solution in such a way that the solution, such as a partially hydrolyzed polyacrylamide solution, a predetermined concentration without any adverse effects on the integrity of the polymer containing the solution results.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigenlAn embodiment of the invention is shown in the drawings and is described in more detail below. It shows
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Vorrichtung;Fig. 1 is a schematic view of an embodiment according to the invention the device;
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Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht, die Ausführungsformen der Flüssigkeitsflußsteuerung oder Verzögerungsanordnung in dem Reaktor zeigt undFigure 2 is a schematic cross-sectional view showing embodiments of the liquid flow control or delay assembly in the reactor shows and
Fig. 3, 4 und 5 sind schematische Querschnittsansichten mit einem rechten Winkel bezüglich der Ansicht gemäß Figur 2.3, 4 and 5 are schematic cross-sectional views at right angles with respect to the view of FIG.
Die in der Figur 1 gezeigte Ausführungsform der Vorrichtung weist einen Polymerisationsreaktor 10, einen Hydrolysierungsreaktor 12 und einen Verdünner 14 auf. Die Reaktoren 10 und und der Verdünner 14 sind vorzugsweise aus Schläuchen oder Röhren aus rostfreiem Stahl gefertigt und jeder ist mit einem Einlaß und einem Auslaß versehen. Die Enden der Reaktoren 10 und 12 sind vorteilhaft abgerundet oder kappenförmig, um das Fließmuster der eintretenden und austretenden Flüssigkeiten zu verbessern. Die Abmessungen der Reaktoren 10 und 12 und des Verdünners 14 variieren und werden im Fall der Reaktoren 10 und 12 durch die Verweilzeit, eine vorgewählte Fließgeschwindigkeit, angestrebter Abschluß der in den Reaktoren stattfindenden Reaktion, und im Fall des Verdünners 14 durch die Verweilzeit bei einer vorgewählten Fließgeschwindigkeit bestimmt, um so eine Polymerlösung angestrebter Konzentration zu erhalten. So weist beispielsweise bei der Anwendung der Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen einer verdünnten wässrigen Lösung eines teilweise hydrolysierten Polyacrylamids der Polymerisationsreaktor 10 vorteilhafterweise einö Länge zu Durchmesserverhältnis von etwa 6i 1 bis etwa 10:1 auf, während der Hydrolysierungsreaktor 12 vorzugsweise ein Länge zu Durchmesserverhältnis von etwa 4:1 bis etwa 6:1 aufweist. Der Verdünner 14 kann andererseits ein Länge zu Durchmesserverhältnis von etwa 30:1 bis etwa 10:1 besitzen.The embodiment of the device shown in FIG. 1 has a polymerization reactor 10, a hydrolysis reactor 12 and a thinner 14. The reactors 10 and 14 and the diluent 14 are preferably made of hoses or tubes made of stainless steel and each is provided with an inlet and an outlet. The ends of reactors 10 and 12 are advantageously rounded or cap-shaped in order to improve the flow pattern of the entering and exiting liquids. The dimensions of reactors 10 and 12 and the diluent 14 vary and, in the case of reactors 10 and 12, are determined by the residence time, a preselected flow rate, Desired completion of the reaction taking place in the reactors, and in the case of the diluent 14 by the residence time determined at a preselected flow rate so as to obtain a polymer solution of the desired concentration. So indicates, for example, when using the device for the continuous production of a dilute aqueous solution of a partially hydrolyzed polyacrylamide, the polymerization reactor 10 advantageously has a length to diameter ratio from about 6i 1 to about 10: 1 during the hydrolysis reactor 12 preferably has a length to diameter ratio of about 4: 1 to about 6: 1. The thinner 14 can on the other hand, have a length to diameter ratio of about 30: 1 to about 10: 1.
Wie weiter oben angegeben, können die Abmessungen, insbesondere das Volumen der Reaktoren 10 und 12 auf eine optimale Kapazität verringert werden durch Vorsehen von Fließsteuer- oder Verzögerungsanordnungen in den Reaktoren. Derartige Anordnungen könnenAs indicated above, the dimensions, in particular the volume of the reactors 10 and 12 can be adjusted to an optimal capacity can be reduced by providing flow control or delay arrangements in the reactors. Such arrangements can
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Siebe aufweisen, die praktisch senkrecht zu dem Fluß der Flüssigkeiten in den Reaktoren vorliegen, sowie Platten parallel zu dem Fluß, Platten in Form eines Gitters parallel zu dem Fluß oder Stäbe parallelzu dem Fluß. Die Figuren 2 bis 5 zeigen eine Anordnung, die eine Mehrzahl Platten 16 in Form eines Gitters 18 in dem .Reaktor 10 aufweist. Es kann mehr als ein Gitter angewandt werden, wie gezeigt und die Gitter können im Abstandsverhältnis voneinander vorliegen und jedes Gitter oder Rost kann mit einem unterschiedlichen Winkel bezüglich der anderen Gitter in dem Reaktor orientiert sein. Durch dieses im Abstand anordnen der Gitter und rotieren derselben, so daß die Platten jedes Gitters in verschiedenen Ebenen bezüglich der Platten des anderen Gitters vorliegen, wird ein gleichmäßigeres Gesamtfließmuster erhalten. In denjenigen Fällen, in denen eine Steuerung der Temperatur des Umsetzungsgemisches in den Reaktoren angestrebt wird, können Spulen sowohl für das Erhitzen als auch Kühlen des Umsetzungsgemisches anstelle der Schleppanordnungen in die Reaktoren eingebaut werden, wirHave sieves that are practically perpendicular to the flow of liquids are present in the reactors, as well as plates parallel to the flow, plates in the form of a grid parallel to the flow or bars parallel to the river. Figures 2 to 5 show an arrangement that has a plurality of plates 16 in the form of a Has grid 18 in the .Reaktor 10. More than one grid can be applied as shown, and the grids can be used in the There are spacing ratios from each other and each grille or grate can be at a different angle with respect to the other Lattice oriented in the reactor. By this spacing the grid and rotating the same so that the Plates of each grid are in different planes with respect to the plates of the other grid, a more uniform one becomes Overall flow pattern preserved. In those cases where there is a need to control the temperature of the reaction mixture in the reactors It is desirable to use coils for both heating and cooling the conversion mixture in place of the towing arrangements are built into the reactors, we
Der Verdünner 14 der Vorrichtung, wie inder Figur 1 gezeigt, wird zweckmäßig im Inneren mit einer Mehrzahl Dispergierstationen 14a für die Polymerlösung versehen. Die Stationen können perforierte Platten oder Siebe oder eine Kombination aus perforierten Platten und Sieben aufweisen. Eine als Verdünner 14 geeignete Einheit ist in der hängigen US-Patentanmeldung (Serial No. 279,027) beschrieben. Der Verdünner 14 ist einmalig, da er zum Erreichen einer Verdünnung der Polymerlösungen, wie wässrigen Lösungen oder teilweise hydrolysierten Polyacrylamid ohne jeglichenbemerkenswerten Abbau oder Verdünnung des Polymer dient, wodurch die Herstellung eines Endproduktes mit Eindrück- und Beweglichkeitseigenschaften ermöglicht wird, die den Erfordernissen einer ölführenden Formation oder Reservoir entsprechen. The diluent 14 of the device, as shown in Figure 1, is expediently provided inside with a plurality of dispersing stations 14a for the polymer solution. The stations can be perforated Have plates or screens or a combination of perforated plates and screens. One as thinner 14 a suitable unit is described in pending U.S. patent application (Serial No. 279,027). The thinner 14 is unique, since it is used to achieve a dilution of the polymer solutions, such as aqueous solutions or partially hydrolyzed polyacrylamide serves without any noticeable degradation or dilution of the polymer, whereby the production of an end product with indentation and mobility properties is enabled that meet the requirements correspond to an oil-bearing formation or reservoir.
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Unter spezieller Bezugnahme auf die Figur 1 ist die in der Zeichnung gezeigte Vorrichtung insbesondere für die kontinuierliche Herstellung von Polymerenlösungen für die Anwendung bei der sekundären und tertiären ölgewinnung vor Ort geeignet. An dem Stromaufende der Reaktoren 10 und 12 sind Tanks und Hilfseinrichtungen vorgesehen, die für das Herstellen einer Polymerlösung erforderlich sind, die für das Eindrücken in ein Bohrloch einer ölführenden Formation oder Reservoir geeignet sind. VJie gezeigt, ist ein Wassertank 20 mit einer Wasserquelle verbunden, und ein Lagerungstank ist für das Halten eines Vorrates■an wässriger Lösung eines Monomer, wie Acrylamid, vorgesehen. Vor dem Abziehen der Monomerlösung aus dem Tank 22 in den Wasserstrom, kann die Monomerlösung durch einen Ionenaustauscher 24 geführt werden, um metallische Ionen, wie Kupfer, zu entfernen, die in die Polymerisationsumsetzung eingreifen könnten. Der Wasserstrom selbst kann durch einen Erhitzer 26 geführt werden, um die Temperatur des Wassers ausreichend zu erhöhen, um so den Beginn der Polymerisationsumsetzung zu erleichtern. Nachdem die Monomerlösung in den Viasserstrom von der Wasserquelle aufgenommen worden ist, wird sie zweckmäßiger Weise durch einen statischen Mischer 28 geführt, um eine gründliche Verteilung der Monomerlösung in dem Umsetzungsgemisch zu erreichen. Von dem Mischer 2 8 wird die wässrige Monomerlösung zu einem Sauerstoffabstreifer 30 geführt. Derselbe steht mit einer Stickstoffgas-Quelle 32 in Verbindung. Stickstoffgas wird durch die Monomerlösung in dem Abstreifer 30 geperlt, um gelösten Sauerstoff aus der Lösung zu entfernen.With particular reference to Figure 1, that is in the drawing Device shown in particular for the continuous production of polymer solutions for use in the secondary and tertiary oil extraction on site. At the end of the stream tanks and auxiliary equipment are provided for reactors 10 and 12, which are necessary for the production of a polymer solution, which are necessary for pressing into a borehole of an oil-bearing Formation or reservoir are suitable. As shown, a water tank 20 is connected to a water source, and a storage tank is for keeping a supply ■ of an aqueous solution of a monomer, such as acrylamide, provided. Before withdrawing the monomer solution from the tank 22 into the water stream, the monomer solution can be through a Ion exchanger 24 are guided in order to remove metallic ions, such as copper, which could intervene in the polymerization reaction. The water flow itself can be passed through a heater 26 to raise the temperature of the water sufficiently so that the To facilitate the start of the polymerization reaction. After the monomer solution is added to the viasser stream from the water source it is conveniently passed through a static mixer 28 for thorough distribution of the monomer solution to achieve in the conversion mixture. The aqueous monomer solution is fed from the mixer 28 to an oxygen stripper 30. It is in communication with a nitrogen gas source 32. Nitrogen gas is bubbled through the monomer solution in stripper 30 to remove dissolved oxygen from the solution.
Wie gezeigt, wird der Monomerlösung bei Austritt aus dem Abstreifer 30 ein erster Katalysator aus dem Tank 34 zugesetzt. Der Katalysator kann aus einer Anzahl organischer und anorganischer Verbindungen ausgewählt sein, wie sie bei der Polymerisation von Monomeren angewandt werden. Es können Gemische derartiger Katalysatoren angewandt werden und sie können getrennt zugesetzt werden, wie in der Figur 1 gezeigt, Die Monomerlösung kann in Gegenwart des ersten Katalysators gegebenenfalls in einem !deinen Tank oder einem Rohr 36 mit großem Durchmesser eine kurze Zeitspanne lang gehalten werden. Die Monomer-Katalysator-Lösung wird sodann aus dem Tank 36 abgegeben und einem zweiten Katalysator aus den TankAs shown, the monomer solution is upon exiting the scraper 30 a first catalyst from the tank 34 is added. The catalyst can be selected from a number of organic and inorganic compounds be selected as they are used in the polymerization of monomers. Mixtures of such catalysts can be used are applied and they can be added separately, as shown in Figure 1. The monomer solution can be in the presence of the first catalyst in a! your tank or a large diameter pipe 36 for a short period of time. The monomer-catalyst solution is then made up the tank 36 and a second catalyst from the tank
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zugesetzt. Bei der gezeigten Ausführungsform der Vorrichtung sind Pumpen 40, 44 und 44, 46 dem Wassertank 20, dem Lagerungstank 22 für das Monomer und den Katalysatortanks 34 und 38 zugeordnet. Nach Zusatz des zweiten Katalysators kann die Monomerlösung sodann zusammen mit den Katalysatoren durch einen statischen Mischer 48 und in den Polymerisationsreaktor 10 geführt werden.added. In the embodiment of the device shown are Pumps 40, 44 and 44, 46 are assigned to the water tank 20, the storage tank 22 for the monomer and the catalyst tanks 34 and 38. After the addition of the second catalyst, the monomer solution can then be passed through a static mixer 48 together with the catalysts and fed into the polymerization reactor 10.
Die Verweilzeit des Reaktionsgemisches in dem Reaktor 10 kann sich auf etwa 7 bis etwa 10 Stunden belaufen und sodann wird die erhaltene Polymerlösung aus dem Reaktor 10 abgegeben und zu einem Punkt gebracht, wo ein Hydrolysierungsmittel aus einem Vorratstank 50 vermittels einer Pumpe 52 in die Polymerlösung eingearbeitet wird. Das so gebildete Umsetzunggemisch wird sodann in vorteilhafter Weise durch einen statischen Mischer 54 geführt, von wo es zu einem Hydrolysierungsreaktor 12 geführt wird.The residence time of the reaction mixture in the reactor 10 can vary from about 7 to about 10 hours and then the resulting polymer solution is discharged from reactor 10 and to a point brought, where a hydrolyzing agent from a storage tank 50 by means of a pump 52 is incorporated into the polymer solution. The reaction mixture thus formed is then advantageously passed through a static mixer 54, from where it is fed to a Hydrolysis reactor 12 is performed.
Die Verweilzeit des Umsetzungsgemisches in dem Reaktor 12 kann sich auf etwa 4 bis etwa 6 Stunden belaufen, wo.bei die hydrolysierte Polymerlösung danach zu dem Verdünner 14 geführt wird. Wasser aus einer Quelle wird dem Verdünner 14 zusammen mit der hydrolysieren Polymerlösung aus dem Reaktor 12 zugeführt. Die verdünnte Lösung tritt aus dem Verdünner aus und wird einem statischen Mischer 56 zugeführt, wo zusätzliches Wasser aus einer Quelle eingeführt wird. Die verdünnte Lösung tritt aus dem Mischer 56 aus und kann direkt zu einer Eingangsbohrunggeführt werden oder dieselbe kann einer Lagerungsebene zugeführt werden, v/o sie vor der Anwendung weiter verdünnt wird.The residence time of the reaction mixture in the reactor 12 can vary to about 4 to about 6 hours, whereafter the hydrolyzed polymer solution is fed to the diluent 14. Water out a source will hydrolyze the diluent 14 along with that Polymer solution fed from the reactor 12. The diluted solution exits the diluent and enters a static mixer 56 where additional water is introduced from a source. The diluted solution exits the mixer 56 and can directly be guided to an inlet bore or the same can be fed to a storage level, v / o it further before use is diluted.
Zwecks Erläuterung der spezifischen Anwendung der Vorrichtung zum Herstellen einer verdünnten wässrigen Lösung eines teilweise hydrolysierten Polyacrylamids wird eine Monomerlösung, die 50Gew.% Acrylamid enthält durch einen Ionenaustauscher mit einer Geschwindigkeit von etwa 313,8 g/min, geführt werden, um jegliche Kupferionen aus der Lösung zu entfernen. Die Lösung wird sodann in einen auf eine Temperatur von etwa 4 3°C erhitzten Wasserstrom eingeführt. Die erhitzte Lösung wird durch einen statischen Mischer geführt und sodann durch einen Sauerstoffabzieher, in dem dieselbe dieselbe von jeglichem gelösten Sauerstoff vermittels"Stickfetoffgas gereinigt wird. Wenn die gereinigte Lösung aus der Abziehvorrichtung austritt,In order to explain the specific application of the apparatus for preparing a dilute aqueous solution of a partially hydrolyzed Polyacrylamide becomes a monomer solution containing 50% by weight of acrylamide through an ion exchanger at one speed at about 313.8 g / min, to remove any copper ions from the solution. The solution is then in a Introduced to a temperature of about 4 3 ° C heated water stream. The heated solution is passed through a static mixer and then through an oxygen stripper in which it is purged of any dissolved oxygen by means of nitrogen gas will. When the purified solution comes out of the peeler,
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wird eine 25 Gew.%ige üiässrige Lösung von Natriumbisulfit in die Lösung bei einer Geschwindigkeit von etv/a 0.11 g/min, eingewogen. Die katalysierte Lösung wird sodann in einen kleinen (22 1) Verweiltank eingeführt, wo sie 15 Minuten verhleibt. Wenn die Lösung aus dem Tank austritt, wird eine 25Gew.%ige wässrige Ammoniumpersulfatlösung in die Monomerenlösung mit einer Geschwindigkeit von etwa 0.23 g/min, eingebracht. Die Monomer-Katalysatoren-Lösung wird sodann durch den statischen Mischer geführt und einem Polymerisationsreaktor bei einer Geschwindigkeit von etwa 4,60 kg/min, und einer Temperatur von41°<i und unter einem Druck von 7 bar zngd€ührt. Der Reaktor ist etwa 3 m lang und besitzt einen Durchmesser von 0,7 m und hat eine Kapazität von angenähert 1417.5 1. Die Polymerisation des Monomer erstreckt sich in dem Reaktor über eine Zeitspanne von etwa 9 Stunden. Die Polymerlösung wird einer Temperaturzunähme von etwa 57°C unterworfen. Die sich ergebende, in dem Reaktor ausgebildete 6 Gew.%ige Polyacrylamidlösung tritt aus dem Reaktor mit einer Geschwindigkeit von 4,60 kg/ min. unter einem Druck von 6,3 bar aus. Es wird eine 50 Gew.%ige Wässrige Lösung von Natriumhydroxid vermittels einer Pumpe in die Polymerenlösung mit einer Geschwindigkeit von etwa 50 g/min, und unter einem Druck von 6,3 bar eingebracht. Die Temperatur der Hydroxidlösung beläuft sich auf etwa 24°C, Die kaustische Polymerlösung wird zuerst durch einen statischen Mischer und dann in einen Hydrolysierungsreaktor gebracht. Der Reaktor ist etwa 3,1 m lang und weist einen Durchmesser von etwa 0,7 m und besitzt weiterhin eine Kapazität von 888.3 1.a 25 wt.% ige solution of sodium bisulfite in the solution is weighed in at a rate of about 0.11 g / min. The catalyzed solution is then introduced into a small (22 L) holding tank where it remains for 15 minutes. If the Solution leaking from the tank becomes a 25% strength by weight aqueous Ammonium persulfate solution into the monomer solution at one rate of about 0.23 g / min. The monomer-catalyst solution is then passed through the static mixer and a polymerization reactor at a rate of about 4.60 kg / min, and a temperature of 41 ° <i and under a pressure at 7 bar. The reactor is about 3 m long and has has a diameter of 0.7 m and has a capacity of approximately 1417.5 1. The polymerization of the monomer extends in the Reactor over a period of about 9 hours. The polymer solution is subjected to a temperature increase of about 57 ° C. Which resulting 6% by weight polyacrylamide solution formed in the reactor leaves the reactor at a rate of 4.60 kg / min under a pressure of 6.3 bar. It becomes a 50% strength by weight Aqueous solution of sodium hydroxide by means of a pump into the polymer solution at a rate of about 50 g / min, and introduced under a pressure of 6.3 bar. The temperature of the hydroxide solution is about 24 ° C, the caustic polymer solution is first passed through a static mixer and then into a hydrolysis reactor. The reactor is about 3.1 m long and has a diameter of about 0.7 m and still has a capacity of 888.3 1.
Man läßt die Hydrolyse des Polymer in dem Reaktor über eine Zeitspanne von 6 Stunden stattfinden. Der prozentuale Abteil der Hydrolyse in dem Reaktor beläuft sich auf angenähert 30%. Die Konzentration desteilweise hydrolysierten Polyacrylamid in der Lösung beläuft sich auf etwa 6.6 Gew.%. Die hydrolysierte Polymerenlösung weist eine Temperatur von etwa 57°C auf. Die Lösung wird sodann mit einer Geschwindigkeit von 4,6 3 kg/min, und einen Druck von 5,4 bar einem Siebverdünner zugeführt, der ein Rohr -r\it eisen Durchmesser von etwa 10,1 und einer Länge von etwa 3,1 m aufweist.The polymer is allowed to hydrolyze in the reactor for a period of time of 6 hours. The percentage hydrolysis in the reactor is approximately 30%. The concentration The partially hydrolyzed polyacrylamide in the solution amounts to about 6.6% by weight. The hydrolyzed polymer solution has a temperature of about 57 ° C. The solution is then at a rate of 4.6 3 kg / min, and a pressure of 5.4 bar fed to a sieve thinner, which has a pipe -r \ it iron diameter of about 10.1 and a length of about 3.1 m.
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Der Verdünner weist vorzugsweise sechs Polymer-Dispergierstationen auf, von denen jede Siebe unterschiedlicher Teilchengröße aufweist, wobei die Teilchengröße der Siebe progressiv von dem Einlaßende des Verdünners zu dem Auslaßendes desselben abnimmt. Es wird Wasser mit einer Temperatur von etwa 210C mit einer Geschwindigkeit von etwa"2'4,7O kg/min, unter einem Druck von 5,3 bar dem Verdünner gleichzeitig mit der hydrolisierten Polymerlösung zugeführt. Die Lösung wird in dem Verdünner weiter verdünnt, um eine Lösung mit etwa 1 Gew.% an teilv/eise hydrolysiertem Polacrylamid zu ergeben. Die Verweilzeit der Lösung in dem Verdünner beläuft sich auf etwa 2 min.Die 1%ige Lösung wird von dem Verdünner mit einer Geschwindigkeit von etwa 27.;. 4 kg und unter einem Druck von 1,4 bar und einer Temperatur von etwa 27°C einer Stelle zugeführt, an der Wasser mit einer Temperatur von etwa 21 C in die Lösung mit einer Geschwindigkeit von 135 kg/min unter einem Druck von 22,5 bg^. Die Lösung, der das Wasser zugesetzt wurde, wird sodann durch einen statischen Mischer geführt, um eine 0,1%ige Lösung des teilweise hydro&ysierten Polyacrylamids zu gewinnen. Die verdünnte Lösung ist somit geeignet als Injektion in ein Bohrloch oder als Eeweglichkeitspuffer oder als Treibflüssigkeit angewandt zu werden.The diluent preferably has six polymer dispersing stations, each of which has screens of different particle sizes, the particle size of the screens progressively decreasing from the inlet end of the diluent to the outlet end thereof. It is supplied to water having a temperature of about 21 0 C at a rate of about "2'4,7O kg / min under a pressure of 5.3 bar the diluent simultaneously with the hydrolyzed polymer solution. The solution is further in the diluent diluted to give a solution with about 1% by weight of partially hydrolyzed polyacrylamide. The residence time of the solution in the diluent is about 2 minutes. ;. 4 kg and fed under a pressure of 1.4 bar and a temperature of about 27 ° C to a point where water at a temperature of about 21 C into the solution at a rate of 135 kg / min under a pressure of The solution to which the water has been added is then passed through a static mixer to obtain a 0.1% solution of the partially hydrolyzed polyacrylamide, thus making the diluted solution suitable for injection into a borehole or as mobility p To be used as a buffer or as a propellant.
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