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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft eine Verbesserung der Fließfähigkeit von Kohlenwasserstoffen,
sowohl von Rohöl
als auch raffinierten Produkten, in geschlossenen Leitungen, wie
Pipelines. Die vorliegende Erfindung findet sowohl in der Wissenschaft
als auch in der Industrie, wie der Ölindustrie, Anwendung.
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Es
ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass bestimmte Polymere,
welche öllöslich sind,
in der Gegenwart von Katalysatoren polymerisiert werden können, um
nicht-kristalline,
kohlenwasserstofflösliche
Polymere mit hohem Molekulargewicht für verschiedene Zwecke zu bilden.
Diese Polymere reduzieren, wenn sie in Kohlenwasserstoffen gelöst sind,
welche durch eine Leitung fließen,
in großem Maße Turbulenzen
und verringern den „Widerstand", reduzieren dadurch
die Zahl an Pferdestärken,
die notwendig ist, um ein gegebenes Volumen an Kohlenwasserstoffen
zu bewegen, oder ermöglichen
im Gegensatz dazu ein größeres Volumen
an Flüssigkeit,
welches mit einer gegebenen Zahl an Pferdestärken bewegt werden kann. Kurz
gesagt sind diese Polymere Widerstandsreduzierer oder Fließverbesserer
für Kohlenwasserstofffluide.
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Es
ist von besonderem Interesse, darauf hinzuweisen, dass diese Polymere
mit hohem Molekulargewicht, welche als Widerstandsreduzierer bekannt
sind, in sehr verdünnten
Lösungen
mit bis zu 100 ppm in den Kohlenwasserstoffen benutzt werden, welche
durch die Leitung fließen.
Diese Materialien zeigen nützliche
Fließeigenschaften,
die in den allgemein bekannten kristallinen, zum Großteil nicht kohlenwasserstofflöslichen,
artefaktbildenden Polymeren, wie Polyethylen und Polypropylen, nicht
zugegen sind. Die kohlenwasserstofflöslichen erfindungsgemäßen Materialien
sind im Gegenteil für
ihre Effektivität
als Antibeschlagmittel und Widerstandsreduzierungsmittel bekannt.
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Wie
bereits bekannt ist, sind diese Polymere anfällig für Abbau durch Scherung, wenn
sie in Kohlenwasserstoffen gelöst
sind, in welchen der Widerstand reduziert wird. Daher führt das
Passieren einer Pumpe, drastische Engstellen in einer Leitung oder ähnliches,
welche starke Turbulenzen hervorbringen, zu einem Abbau des Polymers,
welches danach eine reduzierte Effektivität hat. Deshalb ist es wichtig, dass
diese Materialien in einer Form in den Kohlenwasserstoffstrom gegeben
werden, in der sie gewisse wünschenswerte
Merkmale erreichen.
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Zunächst sollten
die Polymere in einer Form sein, in der sie für einfachen Transport und Handhabung
geeignet sind, ohne Verwendung exotischer oder unüblicher
Ausrüstung,
da die Injektionspunkte für
das Polymer in den Kohlenwasserstoffstrom oft an entlegenen und
schwer zugänglichen
Orten sein können
und den Transport des Materials an solche Orten bedingen. Zweitens
muss das Polymer in einer Form sein, in der es schnell im transportierten
Kohlenwasserstoff aufgelöst
wird, da die Polymere wenig widerstandsreduzierenden Effekt zeigen,
bevor sie im Kohlenwasserstoffstrom aufgelöst sind. Drittens sollten die
Kohlenwasserstoffe außerdem
unschädlich für den letztendlichen
Zweck des Kohlenwasserstoffsstroms sein. Beispielsweise können im
Fall von Rohöl,
welches durch eine Pipeline fließt, größere Mengen an Wasser und Verunreinigungen
toleriert werden als in fertigen Pipelineprodukten, wie Dieselbenzin,
Benzin und Flugzeugbenzin, welche letztendlich dafür gedacht
sind, in Verbrennungsmotoren und Turbinenmotoren verbrannt zu werden.
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Zur
Zeit werden verschiedene kommerzielle Ansätze gemacht, um das Problem
der Herstellung, der Auflösung,
des Transports und der Verwendung solcher widerstandsreduzierender
Polymere zu lösen.
Bei der Benutzung bilden die Polymere extrem verdünnte Lösungen im
Bereich von ungefähr
1 bis zu ungefähr
100 ppm Polymer und Kohlenwasserstoff und bleiben dennoch in der
Widerstandsreduktion oder Beschlagsreduzierung wirksam. Eine übliche kommerzielle
Methode ist die Herstellung des Polymers in verdünnten Lösungen in einem inerten Lösungsmittel,
wie Kerosin oder anderen solvatisierenden Materialien, wie in Mack,
US-Patent 4,433,123 beschrieben. In dieser Referenz verwendet Mack eine
Lösung
eines Polymers mit hohem Molekulargewicht, welches als widerstandsreduzierendes
Mittel geeignet ist, wenn es durch Polymerisation eines Alphaolefins
in einem Kohlenwasserstofflösungsmittel hergestellt
wurde. Die komplette Mischung, enthaltend Polyolefin, Lösungsmittel
und Katalysatorpartikel, wird ohne Auftrennung verwendet, um verdünnte Lösungen des
Polymers in Rohöl
oder fertigen Kohlenwasserstoffen zu bilden. Einer der Nachteile
eines solchen Ansatzes ist jedoch die Verwendung eines Lösungsmittel,
welches Transport- und Handhabungsschwierigkeiten aufwirft und eine
Gefahr darstellen kann. Zusätzlich
bildet das Produkt selbst eine gelartige Substanz, welche schwierig
in den Kohlenwasserstoffstrom eingebracht werden kann und welches
bei kalten Wettertemperaturbedingungen hoch viskos und schwierig
zu handhaben wird, wenn eine Injektion in Leitungen in abgelegenen
Gebieten von Nöten
ist.
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Ein
zweiter, aktuellerer Ansatz ist die Herstellung des Polymers als
festes Material, wie in den Patenten Fenton, US-Patentnummer 4,584,244,
O'Mara, US-Patente
4,720,397; 4,826,728; und 4,837,249 beschrieben; alle behandeln
das feine Mahlen von widerstandsreduzierenden Polymeren zu sehr
kleinen Partikelgrößen in einer
inerten Atmosphäre
unterhalb der Glasübergangstemperatur
des Polymers und in der Gegenwart eines Trennmittels, um einen mehrschichtigen Überzug zu
bilden, welcher nach dem Mahlen die inerte Atmosphäre benachbart
zu den Polymerpartikeln hält.
Die O'Mara Patente
offenbaren, dass es zwingend erforderlich ist, dass die Reduzierung
zu feinen Polymerpartikelgrößen in einer inerten
Atmosphäre
unter Verwendung eines Kühlmittels
wie flüssigem
Stickstoff durchgeführt
wird, sowie unter Verwendung eines Beschichtungsmittels, während das
Polymer zur entsprechenden Größe gemahlen
wird, wobei das Beschichtungsmittel den Kontakt von Sauerstoff mit
den frisch gemahlenen Polymerpartikeln verhindert.
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Ein
weiteres jüngeres
Verfahren wird in den US-Patenten 5,449,732 und 5,504,132 beschrieben und
betrifft die Herstellung von kohlenwasserstofflöslichen, widerstandsreduzierenden,
wässrigen
Suspensionen oder Wasser-Alkohol-Suspensionen.
Die Patente offenbaren außerdem,
dass Bulk-Polymerisation der Polyalphaolefine ein Material hervorbringt, welches
ein deutlich höheres
Molekulargewicht aufweist und überlegene
widerstandsreduzierende Eigenschaften hat im Vergleich zur Lösungspolymerisation,
bei der das Molekulargewicht abnimmt, wenn der Polymergehalt zunimmt.
Jene Erfindung löste das
Problem der Herstellung solch hochmolekularer Alkene in einer kommerziell
befriedigenden Weise zur Verwendung als widerstandsreduzierende
Materialien und stellt weiterhin ein Verfahren zur Suspendierung
solcher Materialien in wässrigen
oder Alkohol/Wassersystemen zur Verfügung.
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Diese
aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren haben jedoch gewisse
Probleme, beinhaltend das Zusammenklumpen und Umwandeln in einen
Feststoff in der wässrigen
Suspension unter extrem warmen Temperaturbedingungen. Zusätzlich ist es
notwendig, dass die Suspensionen gegen das Zufrieren bei extrem
kalten Temperaturen geschützt werden.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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US-Patentnummer
5,244,937 behandelt stabile, nicht-agglomerierende, wässrige Suspensionen von öllöslichen,
polymeren Reibungsreduzierern durch Suspendieren solcher Materialien
in Wasser zusammen mit einem wasserlöslichem Verdickungsmittel in
einer Mischung aus Wasser oder Wasser und Alkohol. Die US Patente
5,499,732; 5,504,131; und 5,504,132 behandeln alle ein Verfahren
zur Herstellung von Polyalphaolefinen mit ultrahohen Molekulargewichten
mittels eines Bulk-Polymerisationssystems,
Kältemahlen
in der Gegenwart eines Trennmittels und Suspendieren der resultierenden
Mischung in einer Wasser- oder Wasser/Alkoholmischung. US-Patent
Nr 5,539,044 behandelt eine wässrige
Suspension von widerstandsreduzierenden Polymeren zusammen mit einem
Tensid mit einer hydrophilen/lipophilen Balance (HLB) in einem bestimmten
Bereich, um die Suspension und Haltbarkeit der Suspension zu verbessern.
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Alle
diese Verfahren des Standes der Technik haben gewisse Nachteile
und unerwünschte Merkmale,
beinhaltend die Agglomeration bei hohen Temperaturen, das Gefrieren
bei kalten Temperaturen und die Notwendigkeit der Zugabe eines auf Wasser
basierenden Materials in den Kohlenwasserstoffstrom. Eine solche
Zugabe ist bei Ölpipelines
für Rohöl auf Grund
der geringen injizierten Mengen nicht besonders problematisch, da
sie im Gesamtwassergehalt der Pipeline untergehen, aber solche Materialien
können
bei fertigen Pipelineprodukten selbst bei niedrigen Konzentrationen
problematisch sein, da die Anwesenheit von Wasser die Produkte außerhalb
festgelegter Bereiche bringen kann.
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Konsequenter
Weise würde
es ein großer Vorteil
sein, nicht-wässrige
Suspensionen von hoch wirksamen, widerstandsreduzierenden Materialien zur
Verwendung in Kohlenwasserstoffen, welche durch Leitungen fließen, zur
Verfügung
zu stellen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft die Verbesserung des Durchflusses von Kohlenwasserstoffströmen, wie
Petroleum oder fertige Produkte, in Leitungen, wie einer Pipeline.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine stabile, nicht-agglomerierende, nicht-wässrige Suspension,
welche dafür
geeignet ist, den Durchfluß von Kohlenwasserstoffen
in Leitungen, besonders von fertigen Kohlenwasserstoffprodukten
in Leitungen, zu verbessern.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren zur Bildung einer wärmestabilen,
nicht-wässrigen
Suspension eines festen, kohlenwasserstofflöslichen, die Reibung eines
Polyolefins reduzierenden Mittels, gebildet aus Olefinen, welche
2 bis 30 Kohlenstoffatome beinhalten, und welche in der Lage sind,
den Widerstand in durch Leitungen fließenden Kohlenwasserstoffen
zu reduzieren, umfassend (a) feines Verteilen des festen, die Reibung
eines Polyolefins reduzierenden Mittels in der Gegenwart eines Trennmittels,
um ein freifließendes
Polyalphaolefinmaterial zur Verfügung
zu stellen, welches mit dem Trennmittel beschichtet ist, und (b)
Dispergieren der beschichteten Polyalphaolefinpartikel in einem
im wesentlichen nicht-wässrigen
Suspendierungsmedium ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Alkoholen, welche 14 oder weniger Kohlenstoffatome
enthalten, sowie Glykolen, welche 14 oder weniger Kohlenstoffatome
enthalten, und Dipropylenglykolmethylether, Tripropylenglykolmethylether,
Tetrapropylenglykolmethylether oder Ethylether ähnlicher Struktur, worin das
Trennmittel ein Fettsäurewachs
ist. Mischungen von Glykolethern können als Suspendierungsmittel
verwendet werden.
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Die
fein verteilten, nicht-kristallinen, kohlenwasserstofflöslichen
Polyalphaolefine mit ultrahohem Molekulargewicht können durch
Polymerisation eines Olefins und Reduzierung des Polyolefins, das
so gebildet wurde, bei kryogenen Temperaturen unterhalb der Glasübergangstemperatur
des festen, Reibungswiderstand-reduzierenden Polyalphaolefins in einen
fein verteilten Zustand hergestellt werden. Verschiedene Verfahren
zur Herstellung solcher Materialien sind in Mack, US-Patent Nr.
4,433,123, beschrieben, worin das Material in einem inerten Lösungsmittel
gebildet wird, danach aus diesem Lösemittel extrahiert und anschließend kryogemahlen wird.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Materialien mit noch
höherem
Molekulargewicht wird in US-Patent Nr. 5,504,132 beschrieben, welches
die Herstellung mittels Bulk-Polymerisationsbedingungen
solcher Materialien beschreibt, um hohe Molekulargewichte zu erhalten,
und anschließendes
Mahlen des erhaltenden Materials.
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Die
Suspension kann in Alkoholen, welche 14 oder weniger Kohlenstoffatome
enthalten, sowie Glykolen, welche 14 oder weniger Kohlenstoffatome enthalten,
oder Mischungen daraus, gebildet werden. Suspensionen können außerdem mit
Dipropylenglykolmethylether, Tripropylenglykolmethylether, Tetrapropylenglykol methylether,
Ethylethern und Mischungen daraus gebildet werden. Der Begriff „im Wesentlichen
wasserfrei" wird
benutzt, um anzuzeigen, dass gelegentlich Mengen an Wasser vorhanden
sein können,
diese jedoch nicht auf ein Maß ansteigen,
um der widerstandsreduzierenden Suspension Suspensionsfähigkeiten
zu verleihen. Daher ist der Gehalt an vorhandenem Wasser im Allgemeinen
unter 1 bis 2%. Die vorliegende Erfindung stellt eine widerstandsreduzierende
Suspension durch Dispergieren von feingemahlenen Polymerpartikeln
in einem nicht-wässrigen
Suspensionsmedium zur Verfügung. Die
Suspensionen unterscheiden sich von den Lösungen von Mack, wie in 4,433,123
beschrieben, dahingehend, dass diskrete Partikel vorhanden sind. Daher
hält die
vorliegende Erfindung diskrete Partikel in Suspension, selbst wenn
im Suspensionsmedium ein teilweises Lösungsmittel vorhanden ist.
In einigen Ausführungsformen
können
die sehr feinen Partikel, welche ursprünglich kryogemahlen worden
waren, quellen oder mehr oder weniger zusammenklumpen, aber das
Suspensionsmedium wird so gewählt
oder formuliert, dass diskrete Partikel in verschiedenen Größen beibehalten
werden, und stellt im Lösungsmittel
gequollene Partikel zur Verfügung,
wo angebracht. Im Allgemeinen ist das Suspensionsmedium ein Nicht-Lösungsmittel
in Bezug auf das Polymer, oder hat eine so geringe Löslichkeit
in Bezug auf die Polymerpartikel, dass diskrete Partikel beibehalten werden.
Im Allgemeinen gilt, je kürzer
die Rückgratkette
des Suspensionsmediums, desto geringer die Löslichkeit.
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Während des
Kryomahlens des Polymers ist die Anwesenheit eines Fettsäurewachses
erforderlich, um eine widerstandsreduzierende Suspension herzustellen,
wobei gesättigte
Fettsäurewachse
für die
besonders stabilen widerstandsreduzierenden Suspensionen bevorzugt
sind. Die Verwendung anderer Materialien als Trennmittel, wie Carbon-Blacks, oder
beispielsweise Talk, scheinen eine Trennung zu verursachen sowie
Instabilität
des Systems über
einen längeren
Zeitraum hinweg. Zusätzlich
beeinflusst die Art des Trennmittels direkt die Wahl des Suspendierungsmittels,
welches verwendet wird. Beispielsweise kann die Alkohol-Kettenlänge, unabhängig davon,
ob der Alkohol linear oder verzweigt ist, mit gewissen Trennmitteln
länger
werden. Wieder andere Trennmittel sind untauglich, eine Suspension mit
irgendeinem nicht-wässrigen
Material zu bilden und sind deshalb erfindungsgemäß nicht
zu verwenden.
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Die
vorliegende Erfindung stellt signifikante Vorteile gegenüber vorhergehenden,
auf Wasser basierenden, Suspensionen zur Verfügung, nämlich in dem das System einen
Frostschutz hat, höhere
Gewichtsprozente des aktiven Polymers in der Aufschlämmung erlaubt,
Agglomeration sowie Wärmeinstabilitätsprobleme
unterdrückt,
Bedenken über
die Zugabe von Wasser in Produktpipelines ausräumt und ein einfach durchzuführender
Prozess ist, der keine oberflächenaktiven
Stoffe oder andere komplizierte Stabilisierungssysteme voraussetzt.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Suspensionsmedium
kann ein Alkohol sein, linear oder verzweigt, entweder allein oder
in Kombination mit einem Polyethylenglykol, der bis zu 14 Kohlenstoffatome
enthält.
Obwohl nicht entscheidend für
diese Erfindung, ist es im Allgemeinen bevorzugt, dass die Mehrheit
des alkoholsuspendierenden Mittels ein verzweigter Alkohol ist,
da verzweigte Alkohole einen leichten Vorteil im Aufrechterhalten
der Suspensionsstabilität
zu zeigen scheinen. Im Allgemeinen können Alkohole mit bis zu 14
Kohlenstoffatomen und Polyethylenglykole mit bis zu 14 Kohlenstoffatomen
verwendet werden. Eine bevorzugtere Kombination sind jedoch Alkohole
und Polyethylenglykole mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen. Das am meisten
bevorzugte Suspendierungsmittel enthält Alkohole und Polyethylenglykole
mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen. Suspensionen können außerdem mit Dipropylenglykolmethylether,
Tripropylenglykolmethylether, Tetrapropylenglykolmethylether, Ethylglykolethern
und Mischungen daraus hergestellt werden. Der Fachmann erkennt natürlich, dass
verschiedene Mischungen dieser Alkohole mit verschieden langen Kohlenstoffketten
und Polyethylenglykole und Glykolether benutzt werden können, um
ein „maßgeschneidertes" Suspensionsmedium
für die speziellen
Polyolefinladungen und Wartungsbedingungen herzustellen. Im Besonderen
sollte darauf hingewiesen werden, dass eine spezielle Mischung variieren
kann, abhängig
von den grundsätzlichen Konzepten
wie Preis, Komfort oder Verfügbarkeit,
sowie von technischen Fragen der Stabilität, Löslichkeit, Lagerung über einen
längeren
Zeitraum und Kompatibilität
mit dem fließendem
Kohlenwasserstoff.
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Trennmittel,
die verwendet werden, wenn das widerstandsreduzierende Polyalphaolefin
fein verteilt wird, sind Fettsäurewachse,
und bevorzugt gesättigte
Fettsäurewachse
für eine
maximale Stabilität.
Die Verwendung anderer Trennmittel wie Kalziumstearat und andere
Metallstearate können
in geringen Mengen toleriert werden, es ist aber nötig, dass
das Gewicht an Trennmitteln aus einem Nicht-Fettsäurewachs
in einer definierten Minderheit vorliegt (weniger als ein Viertel
des Gesamtvolumens der Trennmittel), da sie dazu tendieren, bei
hohen Temperaturen in nicht-wässrigen
Systemen Agglomerationsprodukte zu bilden. Die am meisten bevorzugten
Trennmaterialien (Trennmittel) sind Bisstearamide, primäre Stearamide,
sekundäre
Stearamide und Mischungen daraus.
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Repräsentative
Beispiele von wirksamen Materialien sind primäre Stearamide, im Allgemeinen eine
gesättigte
C16-C20 Säure, die
mit NH3 umgesetzt wurde; sekundäre Stearamide,
welche aus chemischer Sicht gesättigte
C16-C20 Säuren sind,
welche mit NH3 reagiert haben, um Amine
zu bilden, danach eine weitere Umsetzung von gesättigten C16-C20 Säuren
mit Aminen, um Stearamide zu bilden; und Bisstearamide, welche gesättigte C16-C20 Säuren sind,
die mit Diaminen umgesetzt wurden, um Stearamide zu bilden.
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Trennmittel,
welche in nicht-wässrigen
Systemen am wirksamsten sind, sind jene, die einen Teil bestehend
aus einer gesättigten
Säure haben.
Andere Materialien, welche unvollständig reagiert haben und Teile
bestehend aus einer ungesättigten
Säure haben,
sind im Allgemeinen weniger günstig,
da sie dazu tendieren, bei extremer Hitze oder höheren Temperaturen über einen
längeren
Zeitraum hinweg feste Materialien zu bilden, wenn sie in der Gegenwart
des nicht-wässrigen
Suspensionsmediums sind. Die am meisten bevorzugten Trennmittel
für die Langzeitstabilität sind Stearamide
und Bisstearamide.
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Abhängig von
der Kombination an Alkoholen, die verwendet werden, kann es zusätzlich wünschenswert
sein, ein Verdickungsmittel, wie Hydroxypropylcellulose, zu verwenden,
um die Suspension zu stabilisieren. Solche Verdickungsmittel werden
im Allgemeinen 1,5 Gew.-% oder weniger der Suspension umfassen.
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Die
vorliegende Erfindung erlaubt einen Anteil an Feststoffen in nicht-wässrigen
Suspensionen bis zu 80 Gew.-%, dadurch eine pastenartige Konsistenz
unter Verwendung der am meisten bevorzugten Trennmittel produzierend,
während
sich das widerstandsreduzierende Polymer immer noch sofort auflösen und
den Widerstand in Kohlenwasserstoffen wirksam reduzieren wird.
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Beispiele
von Alkoholen, wie sie erfindungsgemäß nützlich sind, beinhalten lineare
und verzweigte Alkohole mit bis zu 14 Kohlenstoffatomen. In einer
bevorzugten Ausführungsform
haben die Alkohole bis zu 10 Kohlenstoffatome und sind zusätzlich mit
einem Glykol kombiniert, um ein Suspensionsmedium mit entsprechender
Dichte herzustellen. Im Allgemeinen ist das Verhältnis von Alkohol zu Glykol
in einem Bereich von ungefähr
100% bis 0% bis zu ungefähr
50% zu 50%, obwohl diese Bereiche nicht entscheidend sind. Im Allgemeinen
ist es bevorzugt, dass die Alkohole eine Dichte haben, die nahe
an der Dichte der beschichteten, fein gemahlenen Polyalphaolefine
liegt. Weitere Beispiele von wirksamen Suspensionsmedien sind Dipropylenglykolmethylether,
Tripropylenglykolmethylether, Tetrapropylenglykolmethylether oder
Ethylether ähnlicher
Natur. Mischungen dieser Suspensionsmedien können verwendet werden.
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Die
Konzentration an Feststoffen im Suspensionsmedium kann bis zu 80
Gew.-% betragen. Für freier
fließende
Materialien ist die Konzentration an Feststoffen im Allgemeinen
etwas niedriger, ungefähr 30
bis 60 Gew.-%. Niedrigere Konzentrationen können verwendet werden, sind
aber beim Transport der Suspensionen über längere Distanzen zu den Injektionspunkten
in Pipelinetransportsystemen von Kohlenwasserstoffen ökonomisch
weniger effektiv.
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Die
vorliegende Erfindung wird genauer mit Referenz zu den unten stehenden
Beispielen beschrieben, in welchen alle Teile und Prozentzahlen sich
auf das Gewicht beziehen, sofern nicht anderweitig angegeben. Die
Beispiele sollen die vorliegende Erfindung lediglich illustrieren,
aber nicht darauf beschränken.
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Beispiel 1
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Ein
nicht-kristallines, kohlenwasserstofflösliches Polymer mit hohem Molekulargewicht
wird in Gegenwart von 30 Gew.-% Ethylenbisstearamid-Trennmittel
zu einem feinverteilten Zustand kryogemahlen, um ein nicht agglomerierendes,
frei fließendes
Pulver zu erhalten. Das Pulver wird in ein nicht-wässriges
Suspensionsmedium gegeben, umfassend Isooctylalkohol (80 Gew.-%)
und Propylenglykol (20 Gew.-%), um eine Suspension zu bilden, welche
45 Gew.-% an Feststoffen enthält
(Polymer und Beschichtungsmittel), um eine latexähnliche Suspension zu bilden,
welche freifließende
Eigenschaften aufweist. Langzeittrennungsstabilität wird durch
Zugabe von 0,15 Gew.-% Hydroxypropylcellulose, basierend auf dem
Gesamtgewicht der Suspension, unter Rühren verbessert. Die erhaltende
Suspension ist in der Lage, die Widerstandsreduktion in Kohlenwasserstoffströmen durch
Leitungen zu beeinflussen. Die Suspension bleibt bei 105°F über einen
Zeitraum von 5 Wochen stabil.
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Beispiel 2
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Ein
nicht-kristallines, kohlenwasserstofflösliches Polymer mit hohem Molekulargewicht
wird in der Gegenwart von 30 Gew.-% Ethylenbisstearamid-Trennmittel
in einem fein verteilten Zustand kryogemahlen, um ein nicht agglomerierendes,
freifließendes
Pulver herzustellen. Das Pulver wird zu einem nicht-wässrigen
Suspensionsmedium gegeben, umfassend Dipropylenglykolmethylether,
um eine Suspension zu bilden, welche 50 Gew.-% an Feststoffen enthält (Polymer
und Beschichtungsmittel), um eine latexähnliche Suspension zu bilden,
welche freifließende
Eigenschaften aufweist. Langzeittrennungsstabilität wird durch
Zugabe von 0,15 Gew.-% Hydroxypropylcellulose, basierend auf dem
Gesamtgewicht der Suspension, unter Rühren verbessert. Die erhaltende
Suspension ist in der Lage, die Widerstandsreduktion in Kohlenwasserstoffströmen durch Leitungen
zu beeinflussen. Die Suspension bleibt bei 105°F über einen Zeitraum von 5 Wochen
stabil.
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Beispiel 3
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Ein
nicht-kristallines, kohlenwasserstofflösliches, den Widerstand reduzierendes
Polydecen mit hohem Molekulargewicht wurde in der Gegenwart von
30 Gew.-% von jedem der folgenden Beschichtungsmittel in dem enthaltenden
Gesamtpulver in einer Kryogenmühle
zu einem feinverteilten Zustand gemahlen:
Stearylstearamid
(sekundäres
Amid – Alkyl
und Amid sind beide gesättigt)
Oleylpalmitamid
(sekundäres
Amid – das
Alkyl ist ungesättigt;
das Amid ist gesättigt)
Ethylenbisoleamid
(ein Bisamid – die
Amide sind ungesättigt)
Erucamid
(ein primäres
Amid – das
Amid ist ungesättigt)
Stearamid
(ein primäres
Amid – das
Amid ist gesättigt)
Ethylenbisstearamid
(Bisamid – Amide
sind gesättigt)
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Die
aus diesen Verfahren erhaltenen Pulver wurden dann auf Raumtemperatur
erwärmt
und ihre Handhabungs- und/oder freifließende Eigenschaften nach einem
Tag beurteilt.
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Alle
Pulver konnten in einem frei fließenden Zustand gehandhabt und
aufrechterhalten werden, um sie durch Zugabe zu einem Suspensionsmittel weiter
zu verarbeiten, um so eine Aufschlämmung zu bilden. Es gab jedoch
Unterschiede in der „Klebrigkeit" der Pulver und ihrer
Tendenz, unter Druck zu reagglomerieren. Die unter diesen Gesichtspunkten (niedrige
Klebrigkeit, keine Reagglomeration) beiden besten Pulver waren die,
welche mit dem Stearamid und dem Bisstearamid gebildet wurden. Die
am wenigsten attraktiven waren die, die mit dem Bisoleamid, Oleylpalmitamid
und Stearylerucamid gebildet wurden, da diese eine Tendenz zur Reagglomeration zeigten,
wenn sie mit der Hand zusammengedrückt wurden.
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Beispiel 4
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Die
Pulver aus Beispiel 3 wurden zu nicht-wässrigen Suspensionen weiterverarbeitet durch
Zugabe dieser Pulver zu einem Suspensionsmedium, welches 80 Gew.-%
Isooctylalkohol/20 Gew.-% Polypropylenglykol beinhaltet. Die Pulver wurden
so zugegeben, dass Suspensionen mit 45 Gew.-% Pulver entstanden.
Diese Suspensionen wurden durch einfache Zugabe des Pulvers zum Suspensionsmedium
und Rühren
für einige
Minuten hergestellt. Die erhaltenden Suspensionen wurden auf ihre
Stabilität
und Fließfähigkeit
im Labor über
einen Monat hinweg beobachtet. Das mit Stearamid beschichtete Pulver,
und die Bisstearamid-beschichteten Suspensionen blieben über einen
Zeitraum von einem Monat (und darüber hinaus) ohne nennenswerte
Veränderung
flüssig
und stabil. Proben, die wärmeren
Temperaturen von ungefähr
37,8°C (100°F) ausgesetzt
wurden, blieben ebenfalls flüssig und
stabil. Die mit Stearalylstearamid beschichtete Suspension blieb
unter Laborbedingungen bei Raumtemperatur flüssig, aber eine Probe, die
wärmeren
Temperaturen ausgesetzt wurde, veränderte sich über einen
Zeitraum von mehreren Tagen in einen nicht-gießfähigen Zustand. Die Bisoleamid- und Erucamid-beschichteten
Suspensionen wurden nach den ersten 24 Stunden hochviskos und veränderten sich
innerhalb weniger Tage in einen nicht-fließfähigen Zustand. Die mit Oleylpalmitamid-beschichtete Suspension änderte sich
innerhalb der ersten 24 Stunden in einen nicht-fließfähigen Zustand.
Alle schienen brauchbare und wirksame widerstandsreduzierende Suspensionen
zu sein, so lange sie in einem fließfähigen Zustand waren.
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Beispiel 5
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2000
Gallonen einer nicht-wässrigen,
widerstandsreduzierenden Suspension wurden durch kryogenes Mahlen
eines nicht-kristallinen Polydecens mit hohem Molekulargewicht zu
einem feinverteilten Zustand in der Gegenwart von 30 Gew.-% Ethylenbisstearamid
im gesamten Pulver gebildet, um ein nicht-agglomerierendes, frei
fließendes
Pulver zu erhalten. Dieses Pulver wurde anschließend in ein suspendierendes
fluides Medium gegeben, bestehend aus Isooctylalkohol, Propylenglykol
und Hydroxylpropylcellulose, um eine endgültige Suspension herzustellen,
bestehend aus:
45% widerstandsreduzierendes Pulver
44%
Isooctylalkohol
11% Propylenglykol
0,05% Hydroxypropylcellulose
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Diese
Suspension wurde in ein arktisches Klima versendet (in einem nicht
geheizten Container, in dem die Suspension nicht bewegt wurde) und
in ein 297,7 km langes (185 Meilen) Segment einer 1,2 Meter (47
Inch) I. D.-Pipeline, welche Rohöl
transportiert, eingespritzt, um den Widerstand zu reduzieren. Bei
einer Injektionsrate der Suspension von 25 ppm, bezogen auf das
Volumen, wurde eine Reduzierung des Widerstands von durchschnittlich
50% über
die gesamte Distanz von 185 Meilen der Test-Pipeline erreicht. Die
verbleibende Suspension wurde im arktischen Klima für über zwei
Monate im Freien gelagert, und anschließend weitere Injektionstests
damit durchgeführt.
Bei durchschnittlichen Temperaturen unter –28,9°C (–20°F) blieb die Suspension flüssig und
pumpfähig,
und verlieh dem Rohöl
widerstandsreduzierende Eigenschaften.