RU2754173C1 - Method for producing drag-reducing additives for application under low temperatures of the transported medium - Google Patents

Method for producing drag-reducing additives for application under low temperatures of the transported medium Download PDF

Info

Publication number
RU2754173C1
RU2754173C1 RU2020124169A RU2020124169A RU2754173C1 RU 2754173 C1 RU2754173 C1 RU 2754173C1 RU 2020124169 A RU2020124169 A RU 2020124169A RU 2020124169 A RU2020124169 A RU 2020124169A RU 2754173 C1 RU2754173 C1 RU 2754173C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oil
stirring
polymer
dra
hexene
Prior art date
Application number
RU2020124169A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Викторович Несын
Александр Владимирович Сырыгин
Илья Эдуардович Нифантьев
Александр Николаевич Тавторкин
Николай Андреевич Распутин
Сергей Вячеславович Яковлев
Николай Николаевич Тарасенко
Сергей Сергеевич Жаров
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть")
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт трубопроводного транспорта" (ООО "НИИ Транснефть")
Акционерное общество "Транснефть-Север" (АО "Транснефть-Север")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть"), Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт трубопроводного транспорта" (ООО "НИИ Транснефть"), Акционерное общество "Транснефть-Север" (АО "Транснефть-Север") filed Critical Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть")
Priority to RU2020124169A priority Critical patent/RU2754173C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2754173C1 publication Critical patent/RU2754173C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F10/00Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F10/14Monomers containing five or more carbon atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F110/00Homopolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F110/14Monomers containing five or more carbon atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/04Polymerisation in solution
    • C08F2/06Organic solvent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F255/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of hydrocarbons as defined in group C08F10/00
    • C08F255/08Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of hydrocarbons as defined in group C08F10/00 on to polymers of olefins having four or more carbon atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14Organic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14Organic compounds
    • C10L1/16Hydrocarbons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17DPIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D1/00Pipe-line systems
    • F17D1/08Pipe-line systems for liquids or viscous products
    • F17D1/16Facilitating the conveyance of liquids or effecting the conveyance of viscous products by modification of their viscosity

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

FIELD: petroleum industry.
SUBSTANCE: invention relates to the field of petroleum and petroleum product pumping through main pipelines. The method includes obtaining a copolymer with a high molecular weight by copolymerisation of alpha-olefins in a medium of fluorinated alkanes on a titanium-magnesium Ziegler-Natta catalyst in an inert atmosphere. The polymerisation mass is then discharged into alkanediol or a mixture of propylene glycol and n-butyl dipropylene glycol ether while stirring. The subsequent stripping of the unreacted monomer of fluorinated organic compounds is executed while stirring and bubbling with nitrogen. Filtration and subsequent stabilisation of the commercial form of DRA are then conducted by dispersion in alcohol with an adhesion-reducing agent. Hexene-1 with decene-1 or dodecene-1 are used as comonomers in a molar ratio of 0.95:0.05 to 0.80:0.20.
EFFECT: reduction of the throughput capacity of the main pipelines in the cold period of the year is prevented.
1 cl, 2 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к области перекачки нефти и нефтепродуктов по магистральным трубопроводам, а именно снижению гидравлического сопротивления течения при низких температурах нефти и нефтепродуктов.The invention relates to the field of pumping oil and oil products through main pipelines, namely, reducing the hydraulic resistance of the flow at low temperatures of oil and oil products.

С целью повышения пропускной способности трубопроводов и увеличения энергоэффективности трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов широко используются противотурбулентные присадки (далее - ПТП) - агенты, снижающие гидродинамическое сопротивление перекачиваемых углеводородных жидкостей.In order to increase the throughput of pipelines and increase the energy efficiency of pipeline transportation of oil and oil products, anti-turbulent additives (hereinafter referred to as PTP) are widely used - agents that reduce the hydrodynamic resistance of pumped hydrocarbon fluids.

Эффективность ПТП существенно зависит от типа транспортируемой жидкости, а также от условий перекачки, свойств транспортируемой среды, а также от химической природы полимерного компонента присадки. В условиях перекачки сред с пониженными температурами (нефти и дизельного топлива при пониженной температуре, от 0 до +10°С, что особенно актуально для стран с холодным климатом) многие традиционно применяемые ПТП демонстрируют пониженную эффективность.The efficiency of DRA significantly depends on the type of the transported liquid, as well as on the pumping conditions, the properties of the transported medium, as well as on the chemical nature of the polymer component of the additive. Under conditions of pumping media with low temperatures (oil and diesel fuel at low temperatures, from 0 to + 10 ° C, which is especially important for countries with a cold climate), many traditionally used DTPs demonstrate reduced efficiency.

Активным компонентом широко применяемых ПТП является в основном полимер на основе альфа-олефинов (в основном, гексена-1). Продукт гомогенной полимеризации олефинов обычно представляет собой вязкий продукт (RU2590535 от 10.7.2016, C08F 110/14).The active component of widely used DRAs is mainly a polymer based on alpha-olefins (mainly hexene-1). The product of homogeneous polymerization of olefins is usually a viscous product (RU2590535 dated 10.7.2016, C08F 110/14).

Использование этого продукта в транспортировке углеводородов невозможно из-за крайне низкой скорости растворения сверхвысокомолекулярных олефинов в углеводородах.The use of this product in the transportation of hydrocarbons is impossible due to the extremely low rate of dissolution of ultra-high molecular weight olefins in hydrocarbons.

Готовыми формами полиолефиновых ПТП являются растворы или дисперсии, имеющие свои достоинства и недостатки.The finished forms of polyolefin DRAs are solutions or dispersions that have their own advantages and disadvantages.

Первое поколение коммерческих полиолефиновых противотурбулентных присадок (начиная с 1980-х годов XX века, и заканчивая серединой 1990-х) представляло собой растворы или гели на основе полиолефинов. Даже относительно разбавленные (5-10%) растворы полимеров массой в несколько миллионов а.е.м. имели высокую вязкость, демонстрировали склонность к агрегации и расслаиванию (RU2075485 от 20.03.1997, C08F 10/14).The first generation of commercial polyolefin anti-turbulence additives (from the 1980s to the mid-1990s) were polyolefin-based solutions or gels. Even relatively dilute (5-10%) polymer solutions weighing several million amu. had a high viscosity, showed a tendency to aggregation and delamination (RU2075485 from 20.03.1997, C08F 10/14).

Эти факторы существенно затрудняли хранение и транспортировку растворных форм ПТП. Обусловленная высокой вязкостью малая скорость растворения полимерных концентратов обуславливала необходимость предварительного разбавления, или использования установок высокого давления и форсунок специальной формы при внесении ПТП в нефтепродукты. В результате, на смену растворным формам ПТП пришли ПТП в виде суспензий.These factors significantly hampered the storage and transportation of solution forms of DTP. Due to the high viscosity, the low rate of dissolution of polymer concentrates necessitated preliminary dilution, or the use of high-pressure units and special nozzles when introducing DRA into petroleum products. As a result, the solution forms of PTP were replaced by PTP in the form of suspensions.

Противотурбулентные присадки второго поколения (с конца 1990-х годов) представляют собой высокодисперсные смеси на основе твердых микрочастиц полиолефина, они обычно содержат до 25% полимера. Микрочастицы полимера первоначально готовили посредством замораживания блочного полимера до криогенных температур (порядка минус 100°С) и измельчения (cryogenically-ground slurry) (US4826728 от 02.05.1989, C02F 1/68; US4720397 от 19.01.1988, C02F 1/68; US4340076 от 20.07.1982, В29В 13/10).Second-generation turbulence additives (since the late 1990s) are highly dispersed mixtures based on solid microparticles of polyolefin, they usually contain up to 25% polymer. Microparticles of the polymer were originally prepared by freezing the bulk polymer to cryogenic temperatures (of the order of minus 100 ° C) and grinding (cryogenically-ground slurry) (US4826728 from 05/02/1989, C02F 1/68; US4720397 from 01/19/1988, C02F 1/68; US4340076 from 07.20.1982, В29В 13/10).

В начале 2000-х годов именно эти продукты были в основном представлены на рынке полиолефиновых ПТП.In the early 2000s, it was these products that were mainly introduced on the polyolefin DRA market.

Недостатками дисперсных форм, полученных с использованием криоизмельчения, являются склонность к агрегации и гелеобразованию, требующие соблюдения температурного режима при хранении и транспортировке, а также сложности при введении в поток нефти и нефтепродукта (необходимость использования обогреваемых инжекторов и пр.). Кроме того, криоизмельчение приводит к заметному уменьшению эффекта снижения гидравлического сопротивления из-за механической деструкции макромолекул. Альтернативой криоизмельчению является длительное диспергирование или трудоемкое переосаждение в присутствии ПАВ. На современном этапе, криоизмельчение дополняется использованием смесей реагентов - дисперсантов и стабилизаторов, для получения устойчивых и растворимых дисперсий. В качестве среды для полимерных частиц применяют так называемые «нерастворители» - различные полярные органические соединения (эфиры, спирты, аминоспирты и др.).The disadvantages of dispersed forms obtained using cryo-grinding are the tendency to aggregation and gelation, requiring compliance with the temperature regime during storage and transportation, as well as difficulties in introducing oil and oil products into the flow (the need to use heated injectors, etc.). In addition, cryo-grinding leads to a noticeable decrease in the effect of reducing the hydraulic resistance due to the mechanical destruction of macromolecules. An alternative to cryo-grinding is long-term dispersion or laborious reprecipitation in the presence of a surfactant. At the present stage, cryo-grinding is complemented by the use of mixtures of reagents - dispersants and stabilizers, to obtain stable and soluble dispersions. As a medium for polymer particles, so-called "non-solvents" are used - various polar organic compounds (ethers, alcohols, amino alcohols, etc.).

К настоящему времени технологии получения полиолефиновых ПТП суспензионного типа в целом разработаны и внедрены. С использованием этих технологий производится широкий спектр присадок, применяемых в транспорте нефти и нефтепродуктов. Эти присадки демонстрируют стабильно высокую эффективность в дизельных топливах и низковязких сортах нефти в нормальных климатических условиях. Однако при использовании полиолефиновых ПТП в условиях пониженных температур возникают проблемы.To date, technologies for the production of suspension-type polyolefin DRAs have generally been developed and implemented. These technologies are used to produce a wide range of additives used in the transportation of oil and oil products. These additives show consistently high performance in diesel fuels and low viscosity grades under normal climatic conditions. However, problems arise when using polyolefin DRAs at low temperatures.

Эти проблемы, по всей видимости, обусловлены ограниченной растворимостью некоторых типов полиолефиновых ПТП при пониженных температурах, склонностью молекул ПТП к агрегации и образованию ассоциатов с компонентами углеводородных смесей. Так, экспериментально установлено, что эффективность традиционных полиолефиновых ПТП при транспортировке нефти с высоким содержанием асфальтенов снижается с понижением температуры, особенно сильно это проявляется при использовании полигексеновых ПТП (Валиев М.И., Хасбиуллин И.И., Казаков В.В., Особенности применения противотурбулентных присадок на основе полиальфаолефинов при различной температуре нефти, Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов, 2016, 32).These problems are most likely due to the limited solubility of some types of polyolefin DRAs at low temperatures, the tendency of DRA molecules to aggregate and form associates with components of hydrocarbon mixtures. Thus, it has been experimentally established that the effectiveness of traditional polyolefin DRAs when transporting oil with a high asphaltene content decreases with decreasing temperature, this is especially pronounced when using polyhexene DRAs (Valiev M.I., Khasbiullin I.I., Kazakov V.V., Features the use of anti-turbulent additives based on polyalphaolefins at various oil temperatures, Science and technology of pipeline transport of oil and oil products, 2016, 32).

Одним из аналогов предлагаемого изобретения является композиция «Polymer Composition Useful as Flow Improvers in Cold Fluids», в которой приведен способ получения присадки для снижения гидравлического сопротивления холодных жидкостей. Композиция представляет собой полимер, полученный сополимеризацией альфаолефина С49 с сомономером с длиной углеродной цепи выше 12 атомов углерода (US 20030069330 А1 от 10.04.2003, C08F 2/02).One of the analogues of the present invention is the composition "Polymer Composition Useful as Flow Improvers in Cold Fluids", which provides a method for producing an additive for reducing the hydraulic resistance of cold fluids. The composition is a polymer obtained by copolymerization of C 4 -C 9 alpha olefin with a comonomer with a carbon chain length of more than 12 carbon atoms (US 20030069330 A1 from 10.04.2003, C08F 2/02).

Недостатком предлагаемого метода является громоздкая и небезопасная технология криогенного измельчения полимера в среде жидкого азота, в результате которого происходит его механодеструкция (уменьшение молекулярной массы), которая приводит к снижению итоговой эффективности получаемой присадки. К недостаткам указанного состава композиции можно отнести использование сомономера с низкой реакционной способностью, у которых длина цепи выше 12 атомов углерода. Слишком большое увеличение длины цепи сомономера по сравнению с гексеном-1 приводит к субстрату полимеризации с меньшей «концентрацией» двойной связи. Это приводит к тому, что при прочих равных условиях полимеризация высших альфа-олефинов на катализаторах Циглера -Натта протекает с меньшей скоростью, что приводит к повышению риска обрыва цепи по механизму бета-гидридного элиминирования, меньшей молекулярной массе полимера и худшей его эффективности. Также при равенстве молекулярных масс фактическая длина полимерной цепи с более «длинным» сомономером будет меньше, что напрямую связано с уменьшением эффективности снижения гидравлического сопротивления.The disadvantage of the proposed method is the cumbersome and unsafe technology of cryogenic grinding of the polymer in liquid nitrogen, as a result of which its mechanical destruction (decrease in molecular weight) occurs, which leads to a decrease in the final efficiency of the resulting additive. The disadvantages of the specified composition of the composition include the use of a comonomer with low reactivity, in which the chain length is greater than 12 carbon atoms. Too much increase in comonomer chain length over 1-hexene results in a polymerization substrate with a lower double bond “concentration”. This leads to the fact that, all other things being equal, the polymerization of higher alpha-olefins on Ziegler-Natta catalysts proceeds at a slower rate, which leads to an increased risk of chain termination by the beta-hydride elimination mechanism, a lower molecular weight of the polymer, and its poorer efficiency. Also, if the molecular weights are equal, the actual length of the polymer chain with the "longer" comonomer will be shorter, which is directly related to a decrease in the efficiency of reducing the hydraulic resistance.

Из уровня техники известен способ получения суспензионных ПТП без применения измельчения полимера. В указанном способе полимеризацию высших альфа-олефинов проводят в среде фторированных органических соединений на титанмагниевом катализаторе, модифицированном электрон-донорным соединением, с последующей заменой среды фторированных органических соединений на дисперсионную среду, состоящую из триглицеридов жирных кислот (RU 2579583 от 24.05.2015, C08F 110/14).A method for producing suspension DRAs without the use of polymer grinding is known from the prior art. In this method, the polymerization of higher alpha-olefins is carried out in the medium of fluorinated organic compounds on a titanium-magnesium catalyst modified with an electron-donor compound, followed by the replacement of the medium of fluorinated organic compounds with a dispersion medium consisting of triglycerides of fatty acids (RU 2579583 dated 05.24.2015, C08F 110 /fourteen).

Недостатком указанного способа является получение ПТП с низкими эксплуатационными характеристиками при применении при низких температурах перекачиваемой нефти и нефтепродукта, а также в условиях низких температур окружающей среды, при которых эксплуатируются трубопроводы с низкой температурой перекачиваемой среды. Так в указанном способе в качестве мономера выбираются альфа-олефины, такие как бутен-1, гексен-1, октен-1. При этом, как показывает наш опыт, полимеры на основе указанных мономеров показали значительное снижение эффективности при использовании на температурах нефти ниже 10°С. Для сохранения эффективности таких присадок при снижении температуры нефти и нефтепродуктов в холодный период года приходится увеличивать концентрации ввода присадки, а в некоторых случаях не удается обеспечить требуемую эффективность даже при многократном увеличении дозировки ПТП.The disadvantage of this method is to obtain PTP with low performance when used at low temperatures of the pumped oil and oil product, as well as at low ambient temperatures, in which pipelines with a low temperature of the pumped medium are operated. Thus, in this method, alpha-olefins such as butene-1, hexene-1, octene-1 are selected as the monomer. At the same time, as our experience shows, polymers based on these monomers showed a significant decrease in efficiency when used at oil temperatures below 10 ° C. To maintain the effectiveness of such additives with a decrease in the temperature of oil and oil products in the cold season, it is necessary to increase the concentration of the additive input, and in some cases it is not possible to provide the required efficiency even with a multiple increase in the dosage of DRA.

Недостатком указанного решения также является использование в качестве дисперсионной среды растительных масел (триглицеридов жирных кислот), что может привести к застыванию присадки и невозможности ее ввода в трубопровод без подогрева при низких температурах окружающей среды, которые обычно сопутствуют перекачке холодных нефтей и нефтепродуктов. Также указанное решение не учитывает других особенностей получения специализированных присадок для холодных температур окружающей среды (соотношение сомономеров, повышение вязкости полимеризата и ухудшение отвода тепла полимеризации при использовании сомономеров выше С6).The disadvantage of this solution is also the use of vegetable oils (triglycerides of fatty acids) as a dispersion medium, which can lead to solidification of the additive and the impossibility of its introduction into the pipeline without heating at low ambient temperatures, which usually accompany the pumping of cold oils and oil products. Also, this solution does not take into account other features of obtaining specialized additives for cold ambient temperatures (the ratio of comonomers, an increase in the viscosity of the polymer, and deterioration of the removal of the heat of polymerization when using comonomers above C 6 ).

Задачей изобретения является получение ПТП для применения в условиях низких температур перекачиваемой нефти и нефтепродуктов посредством получения полимера с боковыми алкильными ответвлениями неравномерной длины, который обладает повышенной растворимостью в углеводородах при понижении температуры.The objective of the invention is to obtain DRA for use at low temperatures of pumped oil and oil products by obtaining a polymer with side alkyl branches of irregular length, which has an increased solubility in hydrocarbons with decreasing temperature.

Поставленная задача достигается сополимеризацией гексена-1 с деценом-1 или додеценом-1, в результате получается полимер, имеющий повышенную растворимость в углеводородах и меньшую склонность к агрегации при понижении температуры за счет разупорядоченности микроструктуры и наличия протяженных алкильных боковых цепей различной длины.The task is achieved by copolymerizing hexene-1 with decene-1 or dodecene-1, which results in a polymer with increased solubility in hydrocarbons and a lower tendency to aggregation with decreasing temperature due to the disordered microstructure and the presence of extended alkyl side chains of various lengths.

Технический результат заключается в увеличении пропускной способности магистральных трубопроводов при температуре транспортируемой среды ниже +10°С.The technical result consists in increasing the throughput of main pipelines at a temperature of the transported medium below + 10 ° C.

Технический результат обеспечивается тем, что способ получения противотурбулентных присадок для применения для применения при транспортировки нефти и нефтепродуктов по магистральным трубопроводам включает получение сополимера с высокой молекулярной массой путем сополимеризациии альфа-олефинов в среде фторированных алканов на титанмагниевом катализаторе Циглера-Натта в инертной атмосфере, при этом осуществляют выгрузку полимеризационной массы в алкандиол или смесь пропиленгликоля и н-бутиловый эфир дипропиленгликоля при перемешивании, отгонку непрореагировавшего мономера фторированных органических соединений при перемешивании и барботировании азотом, фильтрацию и последующую стабилизацию товарной формы ПТП диспергированием в спирте с антиагломератором, при этом в качестве сомономеров используют гексен-1 с деценом-1 или додеценом-1 в мольном соотношении 0,95:0,05-0,80:0,20.The technical result is provided by the fact that the method for producing anti-turbulent additives for use in the transportation of oil and oil products through main pipelines includes obtaining a copolymer with a high molecular weight by copolymerization of alpha-olefins in fluorinated alkanes on a titanium-magnesium Ziegler-Natta catalyst in an inert atmosphere, while unloading the polymerization mass into alkanediol or a mixture of propylene glycol and n-butyl ether of dipropylene glycol with stirring, distilling off the unreacted monomer of fluorinated organic compounds with stirring and bubbling with nitrogen, filtration and subsequent stabilization of the commercial form of PTP by dispersing in alcohol with an anti-agglomerator as an anti-agglomerator -1 with decene-1 or dodecene-1 in a molar ratio of 0.95: 0.05-0.80: 0.20.

В качестве титаномагниевого катализатора Циглера-Натта может быть использован титаномагниевый катализатор Циглера-Натта модифицированный электрон-донорным соединением.As a titanium-magnesium Ziegler-Natta catalyst, a titanium-magnesium Ziegler-Natta catalyst modified with an electron-donor compound can be used.

Краткое описание графических изображений:Brief description of graphic images:

Фиг. 1 - Сравнение эффективности образцов по Примеру 1 и 2 с эффективностью полигексеновой ПТП при температуре нефти 5°С.FIG. 1 - Comparison of the efficiency of samples according to Examples 1 and 2 with the efficiency of polyhexene DRA at an oil temperature of 5 ° C.

Фиг. 2 - Сравнение эффективности образца по Примеру 1 при температуре нефти 5°С с эффективностью полигексеновой ПТП при температуре нефти 15°С.FIG. 2 - Comparison of the efficiency of the sample according to Example 1 at an oil temperature of 5 ° C with the efficiency of polyhexene DRA at an oil temperature of 15 ° C.

Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.

В реактор полимеризации загружаются в атмосфере азота фторированные соединения и гексен-1 исходя из объемного соотношения 1,5-2,5(фторированные соединения): 1 (Гексен-1). Загружается сокатализатор - раствор ТИБА в додецене-1 или децене-1, осуществляется ввод катализатора. Полимеризацию проводят при температуре -10 -+10°С. Время реакции составляет 240-300 минут, во время реакции производится непрерывное перемешивании на 55 об/мин в течение 120 мин. После 120 минут увеличивают количество оборотов перемешивающего устройства до 80 об/мин и продолжают полимеризацию. По истечению 180 минут обороты перемешивающего устройства поднимаю до 95 об/мин. Для исключения слипания полимерных частиц, образующихся в процессе сополимеризации, перемешивание в реакторе может осуществляться посредством ленточной мешалки с увеличенной шириной спирали и сниженным углом атаки спирали.Fluorinated compounds and hexene-1 are loaded into the polymerization reactor in a nitrogen atmosphere based on a volume ratio of 1.5-2.5 (fluorinated compounds): 1 (Hexene-1). The cocatalyst is loaded - a solution of TIBA in dodecene-1 or decene-1, the catalyst is injected. Polymerization is carried out at a temperature of -10 - + 10 ° C. The reaction time is 240-300 minutes, during the reaction, continuous stirring is carried out at 55 rpm for 120 minutes. After 120 minutes, the number of revolutions of the stirrer is increased to 80 rpm and the polymerization is continued. After 180 minutes, the speed of the mixing device is raised to 95 rpm. To prevent sticking of polymer particles formed during the copolymerization, mixing in the reactor can be carried out using a belt mixer with an increased spiral width and a reduced angle of attack of the spiral.

После процесса полимеризации осуществляется выгрузка полимеризационной массы в алкандиол или смесь пропиленгликоля и н-бутилового эфира дипропиленгликоля при перемешивании. Осуществляется отгонка непрореагировавшего мономера и фторированных соединений при температуре 70-75°С при перемешивании и барботировании азотом.After the polymerization process, the polymerization mass is unloaded into alkanediol or a mixture of propylene glycol and n-butyl ether of dipropylene glycol with stirring. The unreacted monomer and fluorinated compounds are distilled off at a temperature of 70-75 ° C with stirring and bubbling with nitrogen.

Выбор в качестве среды для выделения полимера алкандиола/смеси пропиленгликоля и н-бутилового эфира дипропиленгликоля обусловлен следующим. Из накопленных в результате исследований процесса получения ПТП в лабораторных и промышленных условиях данных были сделаны выводы о том, что на температуру застывания ПТП имеет наибольшее влияние именно растительное масло, используемое в прототипе как среда для выделения полимерной крошки и получения суспензии.The choice of alkanediol / a mixture of propylene glycol and n-butyl ether of dipropylene glycol as a medium for the isolation of the polymer is due to the following. From the data accumulated as a result of studies of the process of obtaining DRA in laboratory and industrial conditions, it was concluded that it is the vegetable oil used in the prototype as a medium for isolating polymer chips and obtaining a suspension that has the greatest effect on the pour point of DRA.

Одним из аспектов предлагаемого технического решения является замена масла в процессе выделения полимера на алкандиол, (например, гександиол-1,2), который обладает рядом свойств, таких как: высокая экстрагирующая способность по отношению к гексену-1, нелетучесть, является нерастворителем для полиолефина даже в присутствии значимых количеств мономера, низкая вязкость при нагревании и при комнатной температуре.One of the aspects of the proposed technical solution is the replacement of oil in the process of polymer isolation with alkanediol, (for example, hexanediol-1,2), which has a number of properties, such as: high extracting ability with respect to hexene-1, non-volatility, is a nonsolvent for polyolefin even in the presence of significant amounts of monomer, low viscosity on heating and at room temperature.

Эксперименты показали, что гександиол является приемлемой альтернативой применяемой среде выделения, не ухудшающей свойства выделяемого полиолефина, а также пригоден для повторного использования в производственном цикле.Experiments have shown that hexanediol is an acceptable alternative to the used release medium, does not degrade the properties of the polyolefin being recovered, and is also suitable for reuse in the production cycle.

После отгонки непрореагировавшего мономера и фторированных соединений осуществляется фильтрация полимера на вакуумном фильтре с целью отделения полимера от гександиола.After distillation of unreacted monomer and fluorinated compounds, the polymer is filtered on a vacuum filter to separate the polymer from hexanediol.

Отфильтрованная полимерная крошка диспергируется в бутаноле с антиагломератором.Filtered polymer chips are dispersed in butanol with an anti-agglomerator.

Необходимость стадии замены алкандиола спиртом (бутанолом) с антиагломератором для получения товарной суспензии полимера обусловлена необходимостью обеспечения низкой температуры застывания товарной формы ПТП, возможностью повторного использования гександиола, снижением стоимости компонентов товарной формы присадки.The need for the stage of replacing the alkanediol with alcohol (butanol) with an anti-agglomerator to obtain a commercial polymer suspension is due to the need to ensure a low pour point of the commercial form of DRA, the possibility of reusing hexanediol, and a decrease in the cost of components of the commercial form of the additive.

Таким образом, в заявленном способе получение ПТП для низких температур перекачиваемой среды осуществляется в следующие стадии:Thus, in the claimed method, the production of DRA for low temperatures of the pumped medium is carried out in the following stages:

- каталитическая сополимеризация гексена-1 с деценом-1 или додеценом-1 в мольном соотношении 0,95:0,05-0,80:0,20 в среде фторированных алканов на титанмагниевом катализаторе модифицированного электрон-донорным соединением в инертной атмосфере;- catalytic copolymerization of hexene-1 with decene-1 or dodecene-1 in a molar ratio of 0.95: 0.05-0.80: 0.20 in fluorinated alkanes on a titanium-magnesium catalyst modified with an electron-donor compound in an inert atmosphere;

- по достижении конверсии 60-90% диспергирование реакционной смеси в алкандиоле с последующей отгонкой фторорганического растворителя и непрореагировавшего гексена-1;- upon reaching a conversion of 60-90%, dispersing the reaction mixture in alkanediol, followed by distilling off the organofluorine solvent and unreacted hexene-1;

- фильтрация суспензии для удаления;- filtration of the suspension for removal;

- разбавление осушенного полимера спиртом (бутанолом-1) в соотношении полимер:бутанол 0,2-0,3:0,8-0,7 и добавление антиагломератора для получения товарной формы ПТП.- dilution of the dried polymer with alcohol (butanol-1) in the ratio polymer: butanol 0.2-0.3: 0.8-0.7 and adding an anti-agglomerator to obtain a commercial form of PTP.

Одним из преимуществ заявляемого способа по сравнению с прототипом является возможность использования ПТП при пониженной температуре окружающей нефтепровод среды с температурой нефти и нефтепродукта ниже 10°С.One of the advantages of the proposed method in comparison with the prototype is the possibility of using PTP at a low temperature of the surrounding oil pipeline environment with a temperature of oil and oil product below 10 ° C.

Далее представлены примеры реализации способа и характеристики полученной присадки. The following are examples of the implementation of the method and characteristics of the resulting additive.

Пример 1.Example 1.

В реактор полимеризации загружали в атмосфере азота жидкость ПФМЦГ и гексен-1 исходя из объемного соотношения 1 (фторированные соединения):2,25(Гексен-1). Добавляли 3% раствор ТИБА в децене-1 исходя из соотношения гексена-1 к децену-1 85,5%:14,5%. Осуществляется ввод катализатора ТМК. Полимеризацию проводят при температуре 5°С. Время реакции составило 300 минут, во время реакции производилось непрерывное перемешивании. Затем осуществляли диспергирование полимеризационной массы в смеси пропиленгликоля и н-бутиловом эфире дипропиленгликоля в течение 120 минут и отгонку непрореагировавшего гексена-1 и жидкости ПФМЦГ при температуре 70-75°С при перемешивании и барботировании азотом. Осуществляли фильтрацию полимера на вакуумном фильтре с целью отделения полимера от гександиола. Отфильтрованную полимерную крошку добавляли в бутанол и диспергировали с антиагломератором. Полученную суспензию полимера испытывали на гидравлическом стенде. Liquid PFMCG and hexene-1 were loaded into the polymerization reactor in a nitrogen atmosphere based on a volume ratio of 1 (fluorinated compounds): 2.25 (Hexene-1). A 3% solution of TIBA in decene-1 was added based on the ratio of hexene-1 to decene-1 85.5%: 14.5%. The TMK catalyst is being introduced. The polymerization is carried out at a temperature of 5 ° C. The reaction time was 300 minutes, during the reaction was carried out with continuous stirring. Then carried out the dispersion of the polymerization mass in a mixture of propylene glycol and n-butyl ether of dipropylene glycol for 120 minutes and distillation of unreacted hexene-1 and PFMCG liquid at a temperature of 70-75 ° C with stirring and bubbling with nitrogen. The polymer was filtered on a vacuum filter to separate the polymer from the hexanediol. Filtered polymer chips were added to butanol and dispersed with an anti-agglomerator. The resulting polymer suspension was tested on a hydraulic bench.

Пример 2.Example 2.

Эксперимент проводится, так же как эксперимент, описанный в примере 1, с тем отличием, что вместо децена использовался додецен-1 в количестве исходя из соотношения гексена-1 к додецену-1 91,5%:8,5%.The experiment is carried out in the same way as the experiment described in example 1, with the difference that instead of decene, dodecene-1 was used in an amount based on the ratio of hexene-1 to dodecene-1 91.5%: 8.5%.

Полученные по рецептуре Примеров 1-2 суспензии полимеров, а также образец сравнения полигексеновой ПТП проводились на нефти на экспериментальном стенде для проведения многофакторных исследований характеристик агентов снижения гидравлического сопротивления нефти и нефтепродуктов (патент RU 2659747 от 03.07.2018, G01N 11/08).The polymer suspensions obtained according to the formulation of Examples 1-2, as well as a comparison sample of polyhexene DRA were carried out on oil on an experimental stand for conducting multivariate studies of the characteristics of agents for reducing the hydraulic resistance of oil and oil products (patent RU 2659747 dated 03.07.2018, G01N 11/08).

Стенд позволяет определить эффективность ПТП непосредственно на нефти при различной температуре.The stand allows you to determine the effectiveness of DRA directly on oil at different temperatures.

Испытания включали в себя:The tests included:

- измерение величины снижения гидродинамического сопротивления (DR) раствора испытуемого образца ПТП в нефти при температуре 5°С;- measurement of the value of the drop in hydrodynamic resistance (DR) of the solution of the test sample of DRA in oil at a temperature of 5 ° C;

- построение графика изменения эффективности от времени с момента введения заданного количества ПТП в модельную жидкость;- plotting a graph of the change in efficiency from time to time since the introduction of a given amount of anti-drug products into the model fluid;

- определение максимальной величины эффективности товарной формы ПТП.- determination of the maximum value of the effectiveness of the commercial form of DTP.

Снижение гидродинамического сопротивления DR рассчитывали по формуле:The decrease in the hydrodynamic resistance DR was calculated by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где: ΔP f , - перепад давления на измерительной линии при течении жидкости с ПТП, Па;where: ΔP f , is the pressure drop on the measuring line during the flow of liquid from the DRA, Pa;

ΔР0 - перепад давления на измерительной линии при течении жидкости без ПТП, Па;ΔР 0 - pressure drop across the measuring line during fluid flow without DRA, Pa;

Q f , - расход жидкости с ПТП, м3/ч;Q f , is the flow rate of the liquid from the PTP, m 3 / h;

Q0 - расход жидкости без ПТП, м3/ч.Q 0 - liquid flow rate without DRA, m 3 / h.

Результаты испытаний образцов ПТП, полученных по Примеру 1 и 2, а также полигексеновой ПТП (прототипа) приведены на Фиг. 1. Из графиков видно, что наибольшую максимальную эффективность демонстрирует образец по примеру №1 на основе сополимера гексена и децена, как и наибольшую остаточную эффективность. Немного меньшую показывает образец по Примеру 2, на основе сополимера гексена-1 и додецена-1.The test results of DRA samples obtained according to Examples 1 and 2, as well as polyhexene DRA (prototype) are shown in FIG. 1. The graphs show that the highest maximum efficiency is demonstrated by the sample according to example No. 1 based on a copolymer of hexene and decene, as well as the highest residual efficiency. A little less is shown by the sample according to Example 2, based on a copolymer of hexene-1 and dodecene-1.

Эффективность образца по Примеру 1 при температуре нефти 5°С значительно выше эффективности классической гексеновой ПТП. Более того эффективность образца Примеру 1 при пониженной температуре нефти не уступает эффективности ПТП PT-FLYDE, которую последняя демонстрирует при температуре нефти 15°С (Фиг. 2).The efficiency of the sample according to Example 1 at an oil temperature of 5 ° C is significantly higher than the efficiency of the classical hexene DRA. Moreover, the efficiency of Example 1 at a reduced oil temperature is not inferior to the efficiency of PT-FLYDE PTP, which the latter demonstrates at an oil temperature of 15 ° C (Fig. 2).

Таким образом, приведенные выше примеры 1-2 и результаты испытаний эффективности образцов ПТП, приведенные на Рисунках 1 и 2, подтверждают решение поставленной технической задачи, а именно разработку и реализацию способа получения противотурбулентной присадки, обеспечивающей снижение гидродинамического сопротивления при температурах углеводородной жидкости ниже 10°С, путем проведения суспензионной сополимеризации гексена с деценом или додеценом с содержанием последнего в 5-15% в среде фторированных органических соединений с применением титан-магниевого катализатора и добавлением электрон-донорного модификатора, с последующим диспергированием в дисперсионной среде (алкандиоле или смеси пропиленгликоля и н-бутилового эфира дипропиленгликоля) и отгоном фторированных органических соединений и мономеров, и заменой дисперсионной среды на бутанол-1. Данное техническое решение обеспечивает сохранение эффективности ПТП при снижении температуры перекачиваемой нефти и нефтепродукта ниже 10°С на уровне сопоставимом с эффективностью традиционных полигексеновых присадок, демонстрируемых при более высоких температурах.Thus, the above examples 1-2 and the results of testing the efficiency of DRA samples, shown in Figures 1 and 2, confirm the solution of the technical problem posed, namely the development and implementation of a method for producing an anti-turbulent additive that provides a decrease in hydrodynamic resistance at temperatures of a hydrocarbon liquid below 10 ° C, by carrying out suspension copolymerization of hexene with decene or dodecene with a content of the latter of 5-15% in a medium of fluorinated organic compounds using a titanium-magnesium catalyst and adding an electron-donor modifier, followed by dispersion in a dispersion medium (alkanediol or a mixture of propylene glycol and n -butyl ether of dipropylene glycol) and distillation of fluorinated organic compounds and monomers, and replacement of the dispersion medium with butanol-1. This technical solution ensures the preservation of the efficiency of the DRA when the temperature of the pumped oil and oil product drops below 10 ° C at a level comparable to the efficiency of traditional polyhexene additives demonstrated at higher temperatures.

Claims (1)

Способ получения противотурбулентных присадок для применения при транспортировке нефти и нефтепродуктов по магистральным трубопроводам, включающий получение сополимера с высокой молекулярной массой путем сополимеризации альфа-олефинов в среде фторированных алканов на титан-магниевом катализаторе Циглера-Натта в инертной атмосфере, отличающийся тем, что осуществляют выгрузку полимеризационной массы в алкандиол или смесь пропиленгликоля и н-бутилового эфира дипропиленгликоля при перемешивании, отгонку непрореагировавшего мономера фторированных органических соединений при перемешивании и барботировании азотом, фильтрацию и последующую стабилизацию товарной формы противотурбулентной присадки диспергированием в спирте с антиагломератором, при этом в качестве сомономеров используют гексен-1 с деценом-1 или додеценом-1 в мольном соотношении 0,95:0,05-0,80:0,20.A method of producing anti-turbulent additives for use in the transportation of oil and oil products through main pipelines, including obtaining a copolymer with a high molecular weight by copolymerizing alpha-olefins in fluorinated alkanes on a titanium-magnesium Ziegler-Natta catalyst in an inert atmosphere, characterized in that the polymerization is unloaded mass into alkanediol or a mixture of propylene glycol and n-butyl ether of dipropylene glycol with stirring, distillation of unreacted monomer of fluorinated organic compounds with stirring and bubbling with nitrogen, filtration and subsequent stabilization of the commercial form of the anti-turbulent additive by dispersing in alcohol with an anti-agglomerator-1 with decene-1 or dodecene-1 in a molar ratio of 0.95: 0.05-0.80: 0.20.
RU2020124169A 2020-07-21 2020-07-21 Method for producing drag-reducing additives for application under low temperatures of the transported medium RU2754173C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020124169A RU2754173C1 (en) 2020-07-21 2020-07-21 Method for producing drag-reducing additives for application under low temperatures of the transported medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020124169A RU2754173C1 (en) 2020-07-21 2020-07-21 Method for producing drag-reducing additives for application under low temperatures of the transported medium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2754173C1 true RU2754173C1 (en) 2021-08-30

Family

ID=77669850

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020124169A RU2754173C1 (en) 2020-07-21 2020-07-21 Method for producing drag-reducing additives for application under low temperatures of the transported medium

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2754173C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5733953A (en) * 1995-06-29 1998-03-31 Baker Hughes Incorporated Low viscosity, high concentration drag reducing agent and method therefor
US6818584B2 (en) * 2000-01-27 2004-11-16 Borealis Technology Oy Process for preparing a Ziegler-Natta catalyst
RU2277103C2 (en) * 2001-01-16 2006-05-27 Энерджи Энд Энвиронментал Интернэшнл, Л.К. Method of producing amorphous superhigh molecular weight polyolefins destined for use as flow resistance lowering agents
RU2443720C1 (en) * 2010-11-11 2012-02-27 Закрытое Акционерное Общество "Сибур Холдинг" Method of producing suspension-type anti-turbulent additive
RU2481357C1 (en) * 2011-09-30 2013-05-10 Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть") Method of producing suspension-type anti-turbulence additive for reducing hydrodynamic resistance of hydrocarbon liquids
RU2579588C1 (en) * 2015-06-15 2016-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "НефтеТрансХим" Anti-turbulent additive and method for production thereof
EA031297B1 (en) * 2016-12-19 2018-12-28 Общество С Ограниченной Ответственностью "Ника-Петротэк" Titanium-magnesium catalyst for polymerization of higher alpha-olefins

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5733953A (en) * 1995-06-29 1998-03-31 Baker Hughes Incorporated Low viscosity, high concentration drag reducing agent and method therefor
US6818584B2 (en) * 2000-01-27 2004-11-16 Borealis Technology Oy Process for preparing a Ziegler-Natta catalyst
RU2277103C2 (en) * 2001-01-16 2006-05-27 Энерджи Энд Энвиронментал Интернэшнл, Л.К. Method of producing amorphous superhigh molecular weight polyolefins destined for use as flow resistance lowering agents
RU2443720C1 (en) * 2010-11-11 2012-02-27 Закрытое Акционерное Общество "Сибур Холдинг" Method of producing suspension-type anti-turbulent additive
RU2481357C1 (en) * 2011-09-30 2013-05-10 Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть") Method of producing suspension-type anti-turbulence additive for reducing hydrodynamic resistance of hydrocarbon liquids
RU2579588C1 (en) * 2015-06-15 2016-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "НефтеТрансХим" Anti-turbulent additive and method for production thereof
EA031297B1 (en) * 2016-12-19 2018-12-28 Общество С Ограниченной Ответственностью "Ника-Петротэк" Titanium-magnesium catalyst for polymerization of higher alpha-olefins

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2018250400B2 (en) Method of controlling gas hydrates in fluid systems
US7939584B2 (en) Bi-or multi-modal particle size distribution to improve drag reduction polymer dissolution
RU2481357C1 (en) Method of producing suspension-type anti-turbulence additive for reducing hydrodynamic resistance of hydrocarbon liquids
CN101848966B (en) High polymer content hybrid drag reducers
AU2017335817B2 (en) Paraffin inhibitors, and paraffin suppressant compositions and methods
US20200284398A1 (en) Drag reduction of asphaltenic crude oils
RU2752630C2 (en) Paraffin suppressant compositions and methods
WO2015156896A1 (en) Plasticized latex formulations for improved pumpability
RU2754173C1 (en) Method for producing drag-reducing additives for application under low temperatures of the transported medium
US7585816B2 (en) Method for inhibiting hydrate formation
US8656950B2 (en) Drag reduction of asphaltenic crude oils
KR20230066548A (en) Cold Flow Additives for Plastic-Derived Synthetic Feedstocks
RU2590535C1 (en) Method of producing anti-turbulent additive based on poly-alpha-olefins (versions)
CN110577819B (en) Drag reducer and preparation method and application thereof
RU2752165C1 (en) Method for producing an agent for reducing hydrodynamic resistance of hydrocarbon liquids
US20220195085A1 (en) Rapid dissolution of drag-reducing agents at low temperatures
Sunagatullin et al. The use of polymer agents in the reduction of hydrodynamic drag for heavy oil
Than et al. Synthesis copolymer use to reduce pour point temperature of diamond crude oil
RU2793326C1 (en) Method for producing depressant-dispersant additive and the depressant-dispersant additive
US11834527B1 (en) Poly alpha-olefins, compositions thereof, and methods of making
RU2785043C1 (en) Antifriction additives
WO2023076402A1 (en) Blends of ethylene vinyl acetate copolymer and alpha olefin maleic anhydride copolymer as heavy pour point depressants
CA3235423A1 (en) Blends of ethylene vinyl acetate copolymer and an acrylate-containing copolymer as pour point depressants
CN117222724A (en) Polymeric pour point depressants for waxy crude oils
CN115698224A (en) Adhesion promotion of polyolefin to carbon dioxide