[发明专利]无溶剂油溶性减阻聚合物悬浮液

说明书

总的来说，本发明涉及可溶于烃类的非结晶高分子量减阻聚合物的制备方法和应用。

更具体说，本发明涉及用于生产高活性、无毒害、易于运输和处置的高性能减阻聚合物悬浮液的方法。

已知，有某些油溶性聚合物可以在催化剂存在下用各种方法聚合，生成溶于烃类的高分子量非晶状材料。当溶解在沿导管流动的烃类流体中时，这类聚合物能大大减少湍流并降低阻力，从而减少为移动给定体积流体所需的功率，换言之，能以给定量的功率移动较大体积的流体。此外，高分子量聚合物在诸如烃类的溶剂中的稀溶液表现出有用的流动特性，该特性对于通常所知结晶、基本上不溶解、制品用聚合物，例如聚乙烯和聚丙烯来说是不寻常的。尤其是，此种可溶于烃的材料以其作为减阻剂和抗雾剂的有效性而著称。抗雾剂是一种聚合物，将其溶解于烃中时，可用来显著增加因诸如坠机时的冲击导致的燃料箱破裂期间出现的高速风剪切所造成的燃料飞沫介质液滴的尺寸，从而减少其可燃性。

此种聚合物的一个重要方面是，当溶于烃类溶剂中时它们对于受剪降解的敏感性。故而，当通过泵、管道中的严重收缩部分等情况时，会出现湍流，使聚合物受到剪切因而降低其效果。所以，重要的是把这种聚合物以一种能达到某种所要求的特点的形式置于流动着的烃中。

应将该聚合物制成一种适于容易运输和处置而无需特别的或不常用的设备的形式，因为注入点常常位于遥远和无法接近的地方。该聚合物还必须具有快速溶解于正被输送着的烃中的形式，在为在溶解之前，聚合物几乎没有减阻作用。该聚合物还必须是对于烃类流体的最终用途无害。例如在沿管线流动的原油情况下，可以允许比在最终管线产品，例如柴油或汽油中，含有更多数量的水和污染物，后一类产品最终注定要在内燃机或类似的发动机内消耗掉。

目前，有许多不同的制备、溶解、输送和使用这种减阻聚合物的工业方法。在使用中这些聚合物形成极稀（在烃中至多约100ppm聚合物）的溶液，这对于达到减阻或抗雾化是有效的。普通的工业方法是制成聚合物在惰性溶液中的稀溶液，例如在煤油或其他溶剂中（如在Mack的美国专利4，433，123中提出的）的稀溶液。Mack使用的适于用作减阻剂的高分子量聚合物溶液系借助α-烯烃在烃类溶剂中聚合而生成的。这种含有聚烯烃、溶剂和催化剂颗粒的整个混合物，不经分离以生成聚合物在原油或其它烃类中的稀溶液被直接使用。但是，这种方法的一个缺点在于使用溶剂，构成了运输和处置上的危险。另外，这种产物本身形成了一种凝胶状溶液，需要加压注入设备，并且它在寒冷天气温度条件下，在管道注入点变得极为粘稠而难以处理操作。

此外，由于使用溶液聚合方法，如美国专利4，415，714、4，493，903和4，945，142所述，已发现，为获得有效形式的高分子量聚合物，必须在不高于20%（重量）的聚合物含量（以反应器物料总量为基准）时终止反应。

第二种方法是按照Weitzen的美国专利4，340，076所述，将聚合物制成固体材料。Weitzen指出，若把聚合物在深冷温度下磨得很细并在低于聚合物玻璃化温度条件下把生成的聚合物颗粒加入溶剂中，高分子量聚合物会很快地溶解于溶剂中。可以很容易地获得高达15%或以上的聚合物浓度，尽管减阻只需数个ppm而已。O′Mara等人的三项专利：U.S.4，720，397、4，826，728和4，837，249，全部是关于在惰性气氛中，低于聚合物玻璃态转化点，在隔离剂存在下将聚合物磨细或粉细，以生成一种多涂层结构，它包容贴近被研磨生成的聚合物颗粒的惰性气氛。专利持有人指出，必须在惰性气氛中采用诸如液氮的致冷剂和一种涂布剂进行研磨。同时，把聚合物磨成约0.5毫米或35目以下的大小。该方法要求，在溶于烃类溶剂之前粒子须保持在惰性气氛中，不能与水分或氧接触。

因此，必须在溶解之前有一种防止空气或水与粒子接触的不透性粒子涂层，或者在物料溶解之前把整个体系保存在惰性气氛下。这样的过程将会是庞大且笨重的，特别在偏远的管线现场。

在最成功的工业方法中，使用聚合过程的全部反应混合物，包括溶解于聚合溶剂，如已烷、庚烷或煤油中的高分子量聚合物，浓度从低至2-3%到最高约12%。虽然这种材料已被证明在寒冷天气条件下难以泵送，但它是目前以聚合物反应产物做为减阻材料的最经济的方式。