用于缩短减阻剂起效时间的聚合物减阻剂溶胀处理方法

摘要

本发明涉及一种用于缩短减阻剂起效时间的聚合物减阻剂溶胀处理方法。其技术方案是包括以下：第一步，将聚合物固体剪碎，置于反应釜；第二步，在反应釜中充入二氧化碳，使其达到超临界状态；第三步，待聚合物发生溶胀后，卸去釜内二氧化碳并取出样品；第四步，称量后放入冷冻桶中，低温处理；第五步，转入破碎机进行粗碎，研磨；第六步，加入隔离剂，经过球磨和混合后，得到起效快的浆状油品减阻剂产品。有益效果是：本发明在低温粉碎之前通过超临界流体进行处理，使聚合物产生溶胀效果，再进行低温粉碎和研磨，并达到充分隔离和悬浮工艺的要求，该处理方法能够缩短减阻剂在油品中的溶胀、溶解和分散时间，使其能够更加快速的显示出减阻增输效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种输油管道减阻输送、减阻剂生产和后处理技术领域，特别涉及一种用于缩短减阻剂起效时间的聚合物减阻剂溶胀处理方法。

背景技术

输油管道添加减阻剂能够在不添加增输设备的条件下增加管道输量，或者降低输油管线的运行压力而不降低输送能力，在管道运行工艺标准中，已形成完善的添加减阻剂输送工艺规范。商品油品减阻剂是分子量在六百万以上的聚α烯烃浆状产品，通过注入系统，经一定时间溶解在油品中，通过分子链的弹性变形传递能量，降低了油品流动中摩擦能量损失，表观现象是减小流动阻力减小，进而实现了减阻增输。

目前商业应用本体聚合制备减阻聚α烯烃初始状态为粘弹性固体，直接将其作为减阻剂使用，会由于聚α烯烃颗粒自身的粘弹性极其容易粘连成团，难以稳定分散，给减阻剂的注入带来困难，而且在油品中，因聚α烯烃颗粒相互粘连成团，直接导致减阻剂颗粒溶解速度下降，减阻效率降低，甚至还会造成管道堵塞。因此聚α烯烃必须经过后处理使其成为流体状态，以便于应用。通常，减阻聚合物的后处理是将超低温研磨得到的聚合物颗粒悬浮分散在水基、醇基或油基的悬浮液中，悬浮态减阻剂可以更快速的溶解于油品中，起到减阻效果。其中油基悬浮液包含植物油、杀菌剂、紫外线吸收剂等组分，加入减阻颗粒后，通过高速搅拌形成乳化态减阻剂悬浮液。

在实际应用中，这种浆状减阻剂悬浮液注入油品管道以后，到可以观测到减阻现象（下游站场的进站压力）需要经过60分钟以上的时间，这是由于经后处理的减阻剂悬浮液进入管道中的油品以后，其后处理过程中添加的各种组分逐渐从粉碎后聚α烯烃颗粒表面剥离，聚α烯烃接触石油组分后不断的溶胀、溶解，直至最后完全溶解分散到油品中，这一过程持续的时间造成了减阻剂悬浮液加入后实现减阻效果需要一定的时间。针对目前聚α烯烃减阻剂悬浮液应用中存在的分散时间问题，在原有的后处理悬浮体系制备工艺的基础上加入超临界CO_2、甲醇或甲苯，调整工艺参数，通过超临界CO_2、甲醇或甲苯对聚α烯烃的溶胀作用，用以缩短减阻剂悬浮液在油品中的分散溶解的时间，实现快速起效的目的。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种用于缩短减阻剂起效时间的聚合物减阻剂溶胀处理方法。

本发明提到的一种用于缩短减阻剂起效时间的聚合物减阻剂溶胀处理方法，其技术方案是包括以下制备步骤：

第一步，将干燥的块状减阻聚合物固体剪碎成5cm见方小块，称量标记后将其置于耐压保温反应釜中密封；

第二步，在反应釜中充入二氧化碳，并在30 min内控制反应温度在设定温度-10-30℃，待温度稳定后再次充入二氧化碳到实验设定压力，该压力大于该二氧化碳在设定温度时的临界压力，使釜内的二氧化碳流体达到超临界状态，并保持4~12h；

第三步，待块状减阻聚合物发生溶胀后，卸去釜内二氧化碳并取出样品，2min之内称量样品重量，并记录，比较溶胀前后重量变化；

第四步，将超临界流体溶胀处理后的块状减阻聚合物称量后放入冷冻桶中，然后充入液氮至淹没所述块状减阻聚合物，保持10~30 min，待液氮蒸发后，再按照与块状减阻聚合物质量比1:10-3:10加入液态二氧化碳保持5~20min；

第五步，将低温处理过的块状减阻聚合物立即转入破碎机进行粗碎，然后转移至球磨机，按照与聚合物质量比1:10-1:20加入研磨助剂在低于-40℃下进行研磨；

第六步，一边研磨一边向球磨机中加入聚合物质量的20%的隔离剂，经过一段时间的球磨和混合后，经筛分后制得经溶胀处理的表面粘附隔离剂的减阻聚合物细粉干剂，可直接分散于悬浮体系中得到起效快的浆状油品减阻剂产品。

本发明提到的第二种用于缩短减阻剂起效时间的聚合物减阻剂溶胀处理方法，包括以下制备步骤：

第一步，将干燥的块状减阻聚合物固体剪碎成5cm见方小块，称量标记后将其置于耐压保温反应釜中密封；

第二步，在反应釜中充入甲醇，并在30 min内控制反应温度在设定温度-10-30℃，待温度稳定后再次充入甲醇到实验设定压力，该压力大于该甲醇在设定温度时的临界压力，使釜内的甲醇流体达到超临界状态，并保持4~12h；

第三步，待块状减阻聚合物发生溶胀后，卸去釜内甲醇并取出样品，2min之内称量样品重量，并记录，比较溶胀前后重量变化；

第四步，将超临界流体溶胀处理后的块状减阻聚合物称量后放入冷冻桶中，然后充入液氮至淹没所述块状减阻聚合物，保持10~30 min，待液氮蒸发后，再按照与块状减阻聚合物质量比1:10-3:10加入液态甲醇保持5~20min；

第五步，将低温处理过的块状减阻聚合物立即转入破碎机进行粗碎，然后转移至球磨机，按照与聚合物质量比1:10-1:20加入研磨助剂在低于-40℃下进行研磨；

第六步，一边研磨一边向球磨机中加入聚合物质量的20%的隔离剂，经过一段时间的球磨和混合后，经筛分后制得经溶胀处理的表面粘附隔离剂的减阻聚合物细粉干剂，可直接分散于悬浮体系中得到起效快的浆状油品减阻剂产品。

本发明提到的第三种用于缩短减阻剂起效时间的聚合物减阻剂溶胀处理方法，包括以下制备步骤：

第一步，将干燥的块状减阻聚合物固体剪碎成5cm见方小块，称量标记后将其置于耐压保温反应釜中密封；

第二步，在反应釜中充入甲苯，并在30 min内控制反应温度在设定温度-10-30℃，待温度稳定后再次充入甲苯到实验设定压力，该压力大于该甲苯在设定温度时的临界压力，使釜内的甲苯流体达到超临界状态，并保持4~12h；

第三步，待块状减阻聚合物发生溶胀后，卸去釜内甲苯并取出样品，2min之内称量样品重量，并记录，比较溶胀前后重量变化；

第四步，将超临界流体溶胀处理后的块状减阻聚合物称量后放入冷冻桶中，然后充入液氮至淹没所述块状减阻聚合物，保持10~30 min，待液氮蒸发后，再按照与块状减阻聚合物质量比1:10-3:10加入液态甲苯保持5~20min；

第五步，将低温处理过的块状减阻聚合物立即转入破碎机进行粗碎，然后转移至球磨机，按照与聚合物质量比1:10-1:20加入研磨助剂在低于-40℃下进行研磨；

第六步，一边研磨一边向球磨机中加入聚合物质量的20%的隔离剂，经过一段时间的球磨和混合后，经筛分后制得经溶胀处理的表面粘附隔离剂的减阻聚合物细粉干剂，可直接分散于悬浮体系中得到起效快的浆状油品减阻剂产品。

优选的，上述的研磨助剂是淀粉、硬脂酸酐或硬脂酸钙其中的一种。

优选的，上述的隔离剂是硬脂酸钙、硬脂酸铝、滑石粉或针状石蜡其中的一种。

本发明的有益效果是：本发明通过在块状减阻聚合物低温粉碎之前通过超临界流体进行处理，使聚合物产生一定的溶胀效果，再进行低温粉碎和研磨，并通过研磨助剂和隔离剂使粉状聚合物能到达到充分隔离和悬浮工艺的要求，该处理方法能够缩短减阻剂在油品中的溶胀、溶解和分散时间，使其能够更加快速的显示出减阻增输效果。

附图说明

附图1是本发明的旋转圆盘测试系统的结构示意图；

上图中：恒温水浴槽1、联轴器2、扭矩传感器3、调速电机4、数据采集卡5、计算机6、样品槽7、下支撑板8、支撑杆9、上支撑板10。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：本发明提到的一种用于缩短减阻剂起效时间的聚合物减阻剂颗粒溶胀处理方法，其制备方法如下：

首先将干燥的块状减阻聚合物固体剪碎成5cm见方小块，称量1 kg，将其置于耐压保温反应釜中密封；然后在反应釜中充入CO₂，达到6.0MPa，再30>2到设定压力7.5MPa（10℃时CO₂临界压力7.2MPa），此时釜内的CO₂为超临界，并保持12>2并取出样品，2min之内称量标记样品重量为1.123>2保持20min；然后立即转入破碎机进行粗碎，在移至球磨机，按照与聚合物质量比1:10加入淀粉研磨助剂，并全程保持在-40℃以下；研磨同时，向球磨机中加入聚合物质量的20%的硬脂酸钙隔离剂，经筛分后制得经溶胀处理的表面粘附隔离剂的减阻聚合物细粉干剂。

实施例2：本发明提到的一种用于缩短减阻剂起效时间的聚合物减阻剂颗粒溶胀处理方法，其制备方法如下：

首先将干燥的块状减阻聚合物固体剪碎成5cm见方小块，称量1 kg，将其置于耐压保温反应釜中密封；然后在反应釜中充入CO₂，达到2.0MPa，再30>2到设定压力4.0MPa（10℃时CO₂临界压力4.5MPa），此时釜内的CO₂为超临界，并保持4>2并取出样品，2min之内称量标记样品重量为1.086kg；将溶胀处理后的减阻聚合物放入冷冻桶中，然后充入液氮至淹没聚合物，保持10min，待液氮蒸发后，再按照与聚合物质量比1:10加入液态CO₂保持5min；然后立即转入破碎机进行粗碎，在移至球磨机，按照与聚合物质量比1:20加入淀粉研磨助剂，并全程保持在-40℃以下；研磨同时，向球磨机中加入聚合物质量的20%的硬脂酸钙隔离剂，经筛分后制得经溶胀处理的表面粘附隔离剂的减阻聚合物细粉干剂。

实施例3：本发明提到的一种用于缩短减阻剂起效时间的聚合物减阻剂颗粒溶胀处理方法，其制备方法如下：

首先将干燥的块状减阻聚合物固体剪碎成5cm见方小块，称量1 kg，将其置于耐压保温反应釜中密封；然后在反应釜中充入甲醇，达到0.1MPa，再30 min内控制温度在0 ℃，之后再次充入甲醇到设定压力0.1MPa（10℃时甲醇临界压力0.003MPa），此时釜内的甲醇为超临界，并保持4 h；待聚合物发生溶胀后，卸去釜内甲醇（注意回收甲醇）并取出样品，2min之内称量标记样品重量为1.026kg；将溶胀处理后的减阻聚合物放入冷冻桶中，然后充入液氮至淹没聚合物，保持10 min，待液氮蒸发后，再按照与聚合物质量比1:10加入甲醇保持5min；然后立即转入破碎机进行粗碎，在移至球磨机，按照与聚合物质量比1:10加入硬脂酸酐研磨助剂，并全程保持在-40℃以下；研磨同时，向球磨机中加入聚合物质量的20%的硬脂酸铝隔离剂，经筛分后制得经溶胀处理的表面粘附隔离剂的减阻聚合物细粉干剂。

实施例4：本发明提到的一种用于缩短减阻剂起效时间的聚合物减阻剂颗粒溶胀处理方法，其制备方法如下：

首先将干燥的块状减阻聚合物固体剪碎成5cm见方小块，称量1 kg，将其置于耐压保温反应釜中密封；然后在反应釜中充入甲醇，达到0.1MPa，再30 min内控制温度在30 ℃，之后再次充入甲醇到设定压力0.2MPa（10℃时甲醇临界压力0.02MPa），此时釜内的甲醇为超临界，并保持12 h；待聚合物发生溶胀后，卸去釜内甲醇（注意回收甲醇）并取出样品，2min之内称量标记样品重量为1.053kg；将溶胀处理后的减阻聚合物放入冷冻桶中，然后充入液氮至淹没聚合物，保持30 min，待液氮蒸发后，再按照与聚合物质量比3:10加入甲醇保持20min；然后立即转入破碎机进行粗碎，在移至球磨机，按照与聚合物质量比1:20加入硬脂酸酐研磨助剂，并全程保持在-40℃以下；研磨同时，向球磨机中加入聚合物质量的20%的硬脂酸铝隔离剂，经筛分后制得经溶胀处理的表面粘附隔离剂的减阻聚合物细粉干剂。

实施例5：本发明提到的一种用于缩短减阻剂起效时间的聚合物减阻剂颗粒溶胀处理方法，其制备方法如下：

首先将干燥的块状减阻聚合物固体剪碎成5cm见方小块，称量1 kg，将其置于耐压保温反应釜中密封；然后在反应釜中充入甲苯，达到0.1MPa，再30 min内控制反应温度在0 ℃，之后再次充入甲苯到设定压力0.1MPa（10℃时甲苯临界压力0.001MPa），此时釜内的甲苯为超临界，并保持4 h；待聚合物发生溶胀后，卸去釜内甲苯（注意回收甲苯）并取出样品，2min之内称量标记样品重量为1.167kg；将溶胀处理后的减阻聚合物放入冷冻桶中，然后充入液氮至淹没聚合物，保持10 min，待液氮蒸发后，再按照与聚合物质量比1:10加入甲苯保持5min；然后立即转入破碎机进行粗碎，在移至球磨机，按照与聚合物质量比1:20加入硬脂酸钙研磨助剂，并全程保持在-40℃以下；研磨同时，向球磨机中加入聚合物质量的20%的滑石粉隔离剂，经筛分后制得经溶胀处理的表面粘附隔离剂的减阻聚合物细粉干剂。

实施例6：本发明提到的一种用于缩短减阻剂起效时间的聚合物减阻剂颗粒溶胀处理方法，其制备方法如下：

首先将干燥的块状减阻聚合物固体剪碎成5cm见方小块，称量1 kg，将其置于耐压保温反应釜中密封；然后在反应釜中充入甲苯，达到0.1MPa，再30 min内控制反应温度在30℃，之后再次充入甲苯到设定压力0.1MPa（10℃时甲苯临界压力0.005MPa），此时釜内的甲苯为超临界，并保持12 h；待聚合物发生溶胀后，卸去釜内甲苯（注意回收甲苯）并取出样品，2min之内称量标记样品重量为1.206kg；将溶胀处理后的减阻聚合物放入冷冻桶中，然后充入液氮至淹没聚合物，保持10 min，待液氮蒸发后，再按照与聚合物质量比3:10加入甲苯保持5min；然后立即转入破碎机进行粗碎，在移至球磨机，按照与聚合物质量比1:10加入硬脂酸钙研磨助剂，并全程保持在-40℃以下；研磨同时，向球磨机中加入聚合物质量的20%的针状石蜡隔离剂，经筛分后制得经溶胀处理的表面粘附隔离剂的减阻聚合物细粉干剂。

溶胀后减阻剂干剂的悬浮方法

减阻聚合物细粉干剂首先需要经过分散至悬浮液中，才可进行相关性能测试。

称取现有溶胀处理后的聚α烯烃细粉，按照悬浮液35%的质量比加入到悬浮液（悬浮体系根据需要可分为油基、水基和醇基）中，按500r/min搅拌60min，形成稳定的浆状减溶胀处理的聚α烯烃颗粒油品减阻剂悬浮溶液。

效果测试（实验测试减阻剂浓度25ppm）

（1）测试标准和方法

标准“输油管道减阻剂减阻效果室内测试方法SY/T6578-2009”要求“用柴油或其他非极性溶剂配制成聚合物浓度为1g/L的溶液”，该溶液是先将浆状减阻剂均匀分散到溶剂中，然后再配置到测试实验浓度，并由氮气鼓泡分散一段时间。该评价方法中减阻剂在进入测试环道内已实现充分分散混合，用以表征该发明中减阻剂的减阻效果。实际测试过程中，通过改变氮气鼓泡分散时间，评测稳态减阻效果，来判定减阻剂的起效时间的差异。

（2）现场添加减阻剂是存在分散起效时间和分散距离，故本实验根据实际工况，采用旋转圆盘系统（参照附图1），旋转圆盘测试系统包括恒温水浴槽1、联轴器2、扭矩传感器3、调速电机4、数据采集卡5、计算机6、样品槽7、下支撑板8、支撑杆9、上支撑板10，其中，所述下支撑板8的一侧通过支撑杆9连接上支撑板10，在下支撑板8上安装恒温水浴槽1，恒温水浴槽1上安设样品槽7；在上支撑板10上安设调速电机4，调速电机4下部连接联轴器2和扭矩传感器3，且扭矩传感器3通过数据线连接到数据采集卡5，并进一步连接到计算机6。

使用时，首先考察起效时间的差异。可以调变圆盘转速，改变流体雷诺数，通过扭矩传感器采集的数据计算流体阻力，有加剂前后流动阻力的变化计算减阻率，通过不同时间减阻效果的差距，可以反映出减阻剂起效时间的区别。

经过环道测试和旋转圆盘测试，比较市售减阻剂和各实施例减阻剂减阻性能起效时间可以看出：在环道测试中，市售减阻剂30min和10min鼓泡分散后减阻性能有很大的差别，说明该减阻剂需要经过较长的时间溶胀和分散才能展现出减阻效果。6个实施例样品的30min和10min分散后中减阻性能差别不大，可以证明该发明的溶胀处理方法能有效降低减阻剂起效时间。在旋转圆盘测试中，6个实施例的样品的减阻起效时间均为超过15min，而市售产品为30min，进一步说明，本发明可以大大降低减阻剂的起效时间。

本例由于添加了通过引入A流体（CO_2、甲醇或甲苯），超临界条件下通过其特殊的溶解和扩散性能，可以渗入到减阻聚合物固体内，实现溶胀作用，减阻聚合物质量增加，表面积提高，在油品中的溶胀、溶解和分散过程加快，促进了减阻剂的快速起效。

以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。