[发明专利]核-壳流动改性剂

说明书

发明背景

1、发明领域

总的来说，本发明涉及流动改性组合物。另一方面，本发明涉及包含大量聚合物核-壳粒子的流动改性剂。

2、现有技术描述

一般来说，由于摩擦能量损失，经管道运输的流体在整个管道的长度上经历流体压力的降低。在管道跨越长距离、例如运输原油和其他液体烃类产品的管道的情况下，这个问题尤其明显。这些摩擦损失一部分由流体内湍流涡旋的形成所引起。为了克服这些损失，管道使用了一个或多个泵来增加流体的压力并获得通过管道的所需流体流速。随着对经管道运输的流体(例如原油和炼制产品例如汽油和柴油)的需求的增加，必须增加流速并相应地增加管道泵送压力。但是，设计限制(例如尺寸和压力等级)通常限制了现有管道的通量，而建造新的或升级现有的管道通常是非常劳动密集和昂贵的。

一种常用的增加管道的流体通量而不改变其压力的解决方案是使用流动改性组合物(即流动改性剂)。典型情况下，流动改性剂包含一种或多种阻力降低剂(即减阻剂)，它们能够通过抑制涡旋形成而减少摩擦损失。结果是能够以恒定的泵送压力实现较高的流体流速。典型情况下，在流动改性组合物中使用的减阻剂包含超高分子量聚合物。聚合物减阻剂能够特别有利地用于含烃流体中。

一般来说，聚合物减阻剂可以按照几种聚合技术来生产，所述聚合技术例如本体聚合、乳液聚合、界面聚合、悬浮聚合和/或旋转盘或凝聚工艺。因此，得到的流动改性剂可以采取各种不同的物理形式，包括例如浆液、凝胶、乳液、胶体和溶液。

胶体(即乳胶)流动改性剂是含有聚合物减阻粒子的流动改性剂的一个例子。典型情况下，通过高压注射泵将乳胶流动改性剂导入用于运输含烃液体的管道中。当乳胶流动改性剂通过注射泵的内部时，至少一部分与聚合物乳胶粒子结合的表面活性剂分子可以被剪切掉，暴露出聚合物的表面并导致乳胶粒子团聚。结果，在泵的内部和下游工艺设备(例如阀门、管道等)上形成聚合薄膜，从而导致管道系统效率的降低。由于管道效率降低，系统运行和维护成本增加，而管道的通量下降。

发明简述

在本发明的一个实施方案中，提供了含有固体粒子的流动改性剂，所述固体粒子具有聚合物核和至少部分围绕核的聚合物壳。核包含减阻聚合物，而壳包含具有疏水化合物重复单元和两亲化合物重复单元的壳共聚物。

在本发明的另一个实施方案中，提供了乳胶流动改性剂，所述乳胶流动改性剂包含水性连续相和分散在连续相中的大量聚合物粒子。聚合粒子包含核和至少部分围绕核的壳。核包含通过乳液聚合形成的减阻聚合物。通过将至少一种疏水单体与至少一种可聚合表面活性剂在存在核的情况下进行乳液聚合，壳形成在核的周围。

在本发明的另一个实施方案中，提供了用于制造流动改性剂的方法，所述方法包含：(a)通过乳液聚合形成大量减阻聚合物的核粒子；以及(b)通过乳液聚合在至少一部分核粒子周围形成壳，从而产生大量核-壳粒子。

在本发明的另一个实施方案中，提供了用于减少与流体通过管道的湍流相关的压力损失的方法。方法包含使用泵将流动改性剂注入到流过管道的流体中，其中流动改性剂包含具有聚合物核和至少部分围绕核的聚合物壳的固体粒子。固体粒子的核包含减阻聚合物，而壳包含具有疏水化合物重复单元和两亲化合物重复单元的壳共聚物。

附图简述

图1是用于确定各种不同流动改性剂的泵送稳定性的测试装置的示意图；

图2是使用对比乳胶流动改性剂，利用图1中显示的装置进行的泵送稳定性试验而获得的质量流速对时间的图；以及

图3是使用本发明的乳胶流动改性剂，利用图1中显示的装置进行的泵送稳定性试验而获得的质量流速对时间的图。

详细描述

根据本发明的一个实施方案，提供了能够减少与通过管道的流体湍流相关的压力降的组合物(即流动改性组合物或流动改性剂)。流动改性剂可以包含乳胶组合物，其包含分散在液体连续相中的大量固体粒子(即乳胶流动改性剂)。在一个实施方案中，分散的固体可以包含通过下面详细描述的两步乳液聚合过程形成的核-壳粒子。得到的核-壳乳胶流动改性剂可以具有比常规的乳胶流动改性剂更高的泵送稳定性。