[发明专利]一种聚α-烯烃油品减阻剂的两步本体聚合制备方法

说明书

技术领域

本发明是一种成品油及原油长距离输送的聚α-烯烃油品减阻剂的两步本体聚合制备方法，涉及有机高分子化合物和管道系统技术领域。

背景技术

流体在管道流动过程中由于摩擦阻力的存在，导致管道输量降低或能量消耗的增加，在管道中注入长链高聚物可以明显降低紊流状态下的流动阻力，这一现象早在1948年就被Toms发现，因此被命名为“Toms效应”。然而自从1979年美国CONOCO公司首次把减阻剂应用于阿拉斯加的原油管道以来，聚α-烯烃类减阻剂的合成方法主要是以溶液聚合法和本体聚合法，其中溶液聚合就是把聚合单体和催化剂溶于适当的溶剂中进行聚合，这种方法的缺点就是聚合过程中需要溶剂，聚合结束后需要对溶剂进行回收处理，过程繁琐，成本较高，因此这种方法已经被淘汰。

到了20世纪90年代又发展了本体聚合法制备聚α-烯烃，此方法是直接把催化剂放入到单体中引发聚合，这种方法使单体的转化率和分子量得以提高，使得减阻剂性能得到很大程度上的提高。但是本体聚合过程中会放出大量的反应热，用传统的本体聚合工艺很难除去这些反应热，这在一定程度上影响了聚α-烯烃的分子量和分子量分布，进而影响油品减阻剂的性能。至今，如何通过控制聚合工艺条件、反应器形状等来及时除去反应热，控制分子量及其分布，从而制备高性能的减阻剂一直是尚未得到彻底解决的难题。

发明内容

本发明的目的是发明一种生产过程简单、反应过程易于控制、反应热能够及时除去、所得到的聚合物分子量更高、分子量分布更窄的聚α-烯烃油品减阻剂的两步本体聚合制备方法。

众所周知，用溶液聚合法制备聚α-烯烃时需要加入溶剂，聚合完成后需要对溶剂进行回收处理，过程繁琐，成本较高。而传统的本体聚合法制备过程中反应热很难有效除去，影响聚α-烯烃的分子量和分布。为了克服溶液聚合法和本体聚合法的不足，本发明把传统的本体聚合法分两段进行，提出了两步本体聚合法制备聚α-烯烃减阻剂。第一步把聚合单体和催化剂体型充分混合，并使反应体系达到一定粘度;第二步把反应体系泵送到特殊设计的具有大换热面积的反应容器，这样既保证了批量生产产品性能的稳定性，又有效去除了聚合过程中的反应热。该方法既能充分发挥本体聚合法的优点，即单体转化率高，分子量相对较大，同时也能克服传统本体聚合方法的不足，即反应热不能及时有效的除去，从而导致局部温度过高，分子量分布较宽的缺点。此外，本发明使用新一代高效载体型Ziegler-Natta催化剂，其催化活性大、活性种相对单一，因此可以制备出高分子量、窄分子量分布的聚α-烯烃。

本发明是在高纯氮气的保护下将反应单体、主催化剂和助催化剂依次加入到带有搅拌装置的反应容器A，反应单体与主催化剂的摩尔比为1:1000~1:100000，主催化剂与助催化剂的摩尔比为1:3~1:20，在室温下反应10~120min，当体系粘度增大到足以悬浮催化剂时，将预聚体输送到反应器B中，在-40~40℃下反应2~10天后即可得到油品减阻剂。

所述聚合单体为常见的α-烯烃，其碳数为2~20，在实际应用过程中，可以是引发一种单体进行均聚，也可以是两种或者两种以上单体混合物的进行共聚;

所述的Ziegler-Natta催化剂为新一代高效载体型Ziegler-Natta催化剂，这类催化剂的主催化剂通常是把活性组分（如过渡金属化合物，即活性组分）负载到SiO₂、Al₂O₃，MgCl₂，Mg(OH)₂、Mg(OH)Cl和带羟基的MgO或MgSO₄表面，同时添加第三组分来改善催化剂的性能，例如芳香酯类、二酯类或醚类，为内给电子体，过渡金属化合物通常为钛、锆、钒、铬或钼等过渡金属的氯化物，例如三氯化钛、三溴化钛或三碘化钛。这类催化剂的特点就是催化活性高，活性种类型单一;

催化剂体系中的助催化剂主要是烷基金属化合物，通常包含烷基铝、卤代烷基铝、烷基锌和卤代烷基锌，比如三甲基铝、三乙基铝、三丙基铝、三丁基铝、三异丁基铝、一氯二乙基铝、一溴二乙基铝或一碘二乙基铝;

所述反应器A为一个全密闭的反应容器，并且带有氮气保护系统和搅拌装置;

所述反应器B有着较大换热面积，能够有效的除去反应过程中产生的热量，并且能够打开，有着良好的密封性，这样预聚体可以在隔绝氧气和水分的条件下进一步进行反应，并且聚合结束后聚合物可以顺利取出。

本发明生产过程简单，反应过程易于控制，反应热能够及时除去，所得到的聚合物分子量更高，分子量分布更窄。