聚α-烯烃减阻剂的组合物及制备方法技术

这里公开了包含用作减阻剂的聚α－烯烃的组合物和生产用作减阻剂的聚α－烯烃的方法。该方法包括让α－烯烃单体与催化剂颗粒在包括烃溶剂的聚合混合物中进行接触。α－烯烃单体的聚合反应得到比浓对数粘度为至少１０公升／克的聚α－烯烃减阻剂。在α－烯烃单体的聚合反应过程中，以在催化剂颗粒周围的胶束区形式形成了包括高分子量聚α－烯烃聚合物的定位胶束。该聚合反应是在包括基本上疏水的分散剂的粘度降低剂存在下进行的。粘度降低剂的存在量足以降低反应混合物的粘度和分散定位胶束。在聚合过程中添加分散剂将会得到高分子量聚α－烯烃和所得到的聚α－烯烃有更均匀的分子量分布。还公开了在一个或多个聚合反应器中制备聚α－烯烃减阻剂的方法和降低管路中阻力的方法。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的领域本专利技术涉及聚α-烯烃类减阻剂的制备，尤其用作减阻剂的α-烯烃的聚合物和共聚物的制备。相关技术的描述流体在管路如管道中的流动将导致摩擦性能量损失。这种能量损失的结果是管路中的流体压力将在流动方向沿管路逐渐下降。对于固定直径的管路，压降随着流速的提高而增大。当管路中的流动是湍流(雷诺数大于大约2100)时，将某些高分子量聚合物加入到管路中流动的液体中可减少摩擦性能量损失并改变压降和流速之间的关系。这些聚合物，通常称作减阻剂(“DRA”)，作用于湍流过程并降低摩擦性压力损失，使得对于给定流速的压降变小或给定压降的流速变大。由于DRA减少了摩擦性能量损失，能够提高液体在其中流动的管道、软管和其它管路中的流动能力。DRA的使用还降低泵抽流体的成本，用于泵抽流体的设备的成本，并允许对于给定流动能力有可能使用较小的管子直径。认识到降低液体在管子内流动的摩擦性能量损失的需要，现已建议了许多聚合物，共聚物和制备聚合物和共聚物的方法。例如，在一种方法中，通过在烃溶剂中聚合α-烯烃可生成聚合物。含有聚α-烯烃、溶剂和催化剂颗粒的整个混合物无需进行分离就可用来配制该聚合物在原油或其它烃类中的稀释溶液。在另一个方法中，使用聚丙烯酰胺、水和分散剂的组合物，该分散剂可以是阴离子或非离子表面活性剂。早期的DRA聚合物混合物具有某些缺点。例如，与这些DRA聚合物混合物有关的众多问题中的一个是，若不使聚合物降解和不使分子量显著降低，具有高分子量的聚合物趋向于不易溶解。本专利技术克服了早期DRA聚合物混合物的一个或多个缺点。在本专利技术的一个方面，在聚合过程中引入包括基本上为疏水性的分散剂的粘度降低剂。可以设想到的是，分散剂的添加改进了成品的总体流体性能和处理特性，也改进了成品的溶解性。进一步设想到的是，通过在聚合过程中包括分散剂的方法，可以获得高分子量聚α-烯烃和所制备聚α-烯烃的更均匀分子量分布，从而改进所制备聚α-烯烃类减阻剂的溶解性。本专利技术概述总的来说，本专利技术涉及用于减少流过管路如管道的物料的摩擦性能量损失的聚α-烯烃类减阻剂(DRA)。这里所使用的术语“聚α-烯烃类减阻剂”和“减阻剂”是指成品，包括整个聚合混合物的组合物，它可理想地直接被引入到管道或其它管路中以减少阻力。这里所使用的术语“聚α-烯烃”或“聚α-烯烃类”是指由α-烯烃单体的聚合反应形成的聚合物材料。另一方面，聚α-烯烃类减阻剂是由α-烯烃单体的聚合反应形成的。再者，聚α-烯烃类减阻剂被引入管路中以减少阻力。在粘度降低剂存在下进行α-烯烃单体的聚合反应。粘度降低剂可作为初始原料或在聚合过程中的任何时间作为添加剂加入。优选地，粘度降低剂在添加α-烯烃单体的同时被加入到聚合反应混合物中。此外，在两阶段的方法中，粘度降低剂被加入到第二阶段且同时继续进行聚合反应，例如在“催化剂杀手”或任何其它聚合终止剂不存在的情况下。优选地，粘度降低剂的存在量足以减少聚合反应混合物的粘度。粘度降低剂优选包括基本上疏水的分散剂如聚丙烯酸。这里所使用的术语“基本上疏水的”是指基本上不能溶于水中。其它有用的分散剂包括，单独或组合，聚丙烯酸的共聚物；聚甲基丙烯酸；聚甲基丙烯酸的共聚物；聚乙烯；聚乙烯的共聚物；聚壬基苯酚和/或聚丁基苯酚，包括聚壬基苯酚和聚丁基苯酚与环氧乙烷和/或环氧丙烷的共聚物；石油磺酸盐的聚合物和共聚物；和含有乙二醇单丁基醚的化合物。分散剂优选与芳族基溶剂如重质芳族石脑油，二甲苯，甲苯，苯和重质芳族石脑油、二甲苯、甲苯和苯的衍生物混合。该方法可以是间歇方法，虽然认为该方法可以是连续的。该方法可以在单一阶段或多个阶段中进行。在本专利技术的另一方面，在粘度降低剂存在下被聚合的α-烯烃单体是在金属茂催化剂和助催化剂存在下和在烃溶剂存在下进行聚合反应。然而，可以想到的是可以使用其它催化剂，如普通的齐格勒-纳塔催化剂。聚合反应是在这样的条件下进行的，使得聚α-烯烃具有比浓对数粘度为至少10分升/克(dl/g)。在一个特定的实施方案中，聚α-烯烃具有至少约10-15dL/g的比浓对数粘度。在本专利技术的另一方面，在α-烯烃单体的聚合反应过程中，以在催化剂颗粒周围的胶束或液滴区形式形成了包括高分子量聚α-烯烃聚合物的定位“胶束”或液滴。理想地，在聚合反应过程中存在的粘度降低剂将会降低反应混合物的粘度和分散所定位的胶束或液滴。在本专利技术的又一个方面，通过混合固体金属茂催化剂和少量烃溶剂如烯烃而制备了金属茂催化剂淤浆，然后导入贮罐中。催化剂淤浆然后从贮罐中计量加入到第一反应器中，在其中以所需比例与助催化剂，粘度降低剂和从一个单独的或几个贮器计量的α-烯烃混合。在合适的温度和压力下，在第一反应器中引发聚合反应。提供第二反应器，在其中继续进行聚合反应和从中回收聚α-烯烃减阻剂。一方面，包括催化剂淤浆、粘度降低剂、烃溶剂、未反应α-烯烃、低聚物和所形成的聚合物的物料可连续地从第一反应器中泵抽到第二反应器中，其中会提高所生成的聚合物产物的分子量，同时在这些物料被泵抽到第二反应器时将新鲜的反应物加入到第一反应器中。附图的简述附图说明图1是本专利技术的一步法间歇方法的流程图。图2是本专利技术的一步法连续方法的流程图。图3是本专利技术的两步法连续方法的流程图。本专利技术的详细叙述如以上所讨论的，本专利技术涉及聚α-烯烃减阻剂和制备构成DRA的一部分的聚α-烯烃的方法。在一个较宽的方面，本专利技术针对在烃溶剂和催化剂存在下聚合α-烯烃单体来制备聚α-烯烃减阻剂的方法。通过α-烯烃单体的聚合反应得到的聚α-烯烃具有高分子量，优选具有比浓对数粘度为至少10分升/克(dL/g)。在一个特定的实施方案中，聚α-烯烃具有至少10dL/g的比浓对数粘度。在聚合反应过程中的所选择时刻，引入粘度降低剂。粘度降低剂可以在聚合反应之前随反应物一起加入或在聚合反应过程中的任何时刻加入。粘度降低剂包括基本上疏水的分散剂。如果芳族溶剂最初没有作为烃溶剂的一部分包括在内，则粘度降低剂优选包括芳族溶剂。在本专利技术的另一个方面，在聚合过程中，一部分的α-烯烃单体进行聚合反应而以催化剂颗粒周围的胶束区形式形成了高分子量聚α-烯烃聚合物的定位胶束。这里所述的“胶束”是高分子量聚合物的液滴。粘度降低剂(优选以足以降低反应混合物的粘度的量存在)分散高分子量聚α-烯烃聚合物的定位胶束。一般认为这一分散作用提供了在未反应单体和/或低分子量聚合物物质(即低聚物)和催化剂之间的改进的接触作用而使未反应单体和低分子量聚合物进行聚合形成高分子量聚α-烯烃聚合物。在优选的方面，一般认为这一改进的接触作用将得到具有较高分子量和/或更均匀分子量分布的聚合物。此外，一般还认为这一改进的接触作用将得到含有较高重量百分数的已制备好的聚合物的成品。在另一方面，本专利技术涉及在聚合反应过程中添加基本上疏水的分散剂的方法所制备的高分子量聚α-烯烃减阻剂。聚α-烯烃减阻剂包括高分子量聚α-烯烃，优选具有比浓对数粘度为至少10分升/克和更均匀的分子量分布和提高的可溶性的高分子量聚α-烯烃。在本专利技术中能够聚合的α-烯烃单体包括在聚合反应之后能够获得所需减阻效果的任何α-烯烃。然而，一般来说α-烯烃是具有2-20个碳原子的那些。由本专利技术的方法能够聚合的优选α-烯烃包括乙烯，丙烯，1-丁烯，4-甲基-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备聚α－烯烃减阻剂的方法，包括：让α－烯烃单体与催化剂颗粒在包括烃溶剂的聚合混合物中接触；和聚合该α－烯烃单体得到比浓对数粘度至少１０分升／克的聚α－烯烃；其中在聚合反应过程中，至少一部分的该α－烯烃单体在该聚合混合物中进行聚合反应，以在该催化剂颗粒周围的胶束区形式形成了定位的包含高分子量聚α－烯烃聚合物的胶束；和该聚合反应是在包含基本上疏水的分散剂的粘度降低剂存在下进行，该粘度降低剂的存在量足以降低反应混合物的粘度和分散这些定位胶束。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：GB伊顿，MJ莫南翰，
申请(专利权)人：能源及环境国际有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]