用于制备粘度增加的聚丙烯酰胺溶液的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备具有增加粘度的聚丙烯酰胺溶液的方法。特别地，本发明专利技术涉及将生物催化剂从利用该生物催化剂制备的丙烯酰胺水溶液中分离，然后将丙烯酰胺水溶液聚合成聚丙烯酰胺。具有增加粘度的聚丙烯酰胺溶液非常适用于三次采油。因此，本申请提供了关键地改善用于三次采油的聚丙烯酰胺溶液质量的手段和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备粘度增加的聚丙烯酰胺溶液的方法专利
本专利技术涉及用于制备与参比溶液相比具有增加的粘度的聚丙烯酰胺溶液的方法以及通过这种方法可得到的聚丙烯酰胺溶液，其中聚丙烯酰胺溶液通过聚合丙烯酰胺水溶液而制备，所述丙烯酰胺水溶液具有等于或小于0.6、优选等于或小于0.4、更优选等于或小于0.3、甚至更优选等于或小于0.2、仍然更优选等于或小于0.15、仍然更优选等于或小于0.12、仍然更优选等于或小于0.1、仍然更优选等于或小于0.075、最优选等于或小于0.05的OD600。此外，本专利技术涉及具有0.6至0.001范围的OD600的丙烯酰胺溶液以及该丙烯酰胺溶液在制备具有增加的粘度的聚丙烯酰胺溶液中的用途。专利技术背景以下对专利技术背景的讨论仅提供用以帮助读者理解本专利技术，而非承认其描述或构成本专利技术的现有技术。聚丙烯酰胺广泛用作水处理和造纸等工艺中的絮凝剂和增稠剂。聚丙烯酰胺可以以粉末或液体形式提供，其中液体形式被细分类为溶液和乳液聚合物。聚丙烯酰胺及其衍生物的另一种常见用途是在地下应用中，例如原油强化回收。如果在一次和二次采油之后用常规方法进一步促进不再有利，则在三次采油中使用增加油的流动性以提高提取结果的方法。这些方法之一在于注入含有聚合物如聚丙烯酰胺的水溶液，这样可以回收另外5％-15％的储油(K.C.Taylor,J.A.Nasr-El-Din,J.Petr.Sci.Ang.1998,19,265-280,K.C.Taylor,AnnualTransactionsoftheNordicRheologySociety,第11卷,2003)。聚丙烯酰胺的原料典型地为其单体丙烯酰胺。通常，存在两种不同的工业规模生产丙烯酰胺的方法：化学合成和生物合成，其中生物合成方法由于较温和的反应条件和固有的工艺安全性而越来越多地增加。由于较温和的反应条件，即不存在铜催化剂和腈的定量转化，所以在生物合成中可以避免昂贵的下游加工步骤如蒸馏或离子交换，因此导致工厂占地显著减少的更低廉的工厂。两种合成方法均使用丙烯腈作为起始物质。虽然化学合成方法使用铜催化剂(US4048226,US3597481)，但生物合成方法使用生物催化剂来水合丙烯腈以获得丙烯酰胺。通常，这种生物催化剂是能够产生酶腈水合酶的微生物(截至2013年7月的IUBMB命名法：EC4.2.1.84；CAS-No.2391-37-5；也称为例如NHase)。产生腈水合酶的微生物主要分布在环境中，且尤其包括以下为代表：红球菌属(Rhodococcus)(例如玫瑰色红球菌(Rhodococcusrhodochrous)、红串红球菌(Rhodococcuserythropolis)、赤红球菌(Rhodococcusruber))、诺卡氏菌属(Nocardia)(例如德兰士瓦诺卡氏菌(Nocardiatransvalensis))、假诺卡氏菌属(Pseudonocardia)(例如嗜热假诺卡氏菌(Pseudonocardiathermophila))、芽孢杆菌属(Bacillus)(例如枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis))、假单胞菌属(Pseudomonas)(例如恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida)、绿针假单胞菌(Pseudomonaschlororaphis))、热火球古菌属(Pyrococcus)(例如深海热火球古菌(Pyrococcusabyssi))、从毛单胞菌属(Comomonas)(例如睾丸酮丛毛单胞菌(Comomonastestosterone))和棒杆菌属(Corynebacterium)(例如丙酸棒杆菌(Corynebacteriumpropinquum))(参见例如Prasad,BiotechnologyAdvances(2010),28(6):725-741)。酶腈水合酶是铁或钴依赖性的(即它具有在其活性中心上配位的铁或钴原子)，其特征特别地在于其通过水合丙烯腈而催化丙烯腈转化以获得丙烯酰胺的能力(Kobayashi,NatureBiotechnology(1998),16:733-736)。微生物作为将丙烯腈转化为丙烯酰胺的生物催化剂的能力基本上取决于两个参数：微生物的充分生长和它们产生腈水合酶的速率。在丙烯腈向丙烯酰胺的转化完成之后从丙烯酰胺溶液中除去生物催化剂的许多方法在现有技术中是已知的，主要用于从反应溶液中除去杂质。通常认为，即使少量杂质也会影响丙烯酰胺单体的聚合或完全阻止聚合进行。WO02/088372描述了例如使用管式离心机或环形间隙离心机、任选与絮凝组合将生物催化剂从丙烯酰胺溶液分离的方法和装置。用水洗涤所述生物催化剂以除去残留的单体，然后用于下一次生物转化反应。或者，固定的生物催化剂用于丙烯酰胺的生产，例如在US4248968、WO2013188844和TW411350中所述，目的是防止杂质从生物催化剂中洗脱，改善生物催化剂与反应产物的可分离性，并改善生物催化剂对重复使用的适用性。在丙烯腈向丙烯酰胺的转化完成之后的除去生物催化剂也可以通过各种过滤技术进行，如例如在EP2019146和CN203319905中所述，均旨在从反应溶液中除去杂质。然而，丙烯酰胺溶液中生物催化剂的存在似乎也是合乎需要的，如EP2264003和US2011006258所报道，其中加入具有腈水合酶活性的微生物细胞完全是为了稳定丙烯酰胺水溶液。此外，如WO2005/054488中所公开，还意图在丙烯腈向丙烯酰胺的转化完成之后，基本上不从丙烯酰胺水溶液中除去所述生物催化剂。该对比文件甚至描述了制备聚合物溶液的方法，其中单体含有细胞材料和/或发酵肉汤成分。这类聚合物似乎具有特别设计的特征和性质，而不需要除去生物催化剂或发酵肉汤。尽管描述聚丙烯酰胺溶液生产的各种方法在本领域中是已知的，但聚丙烯酰胺在三次采油中的应用允许进一步改进。例如，当将聚合物溶液引入地下时，聚丙烯酰胺水溶液的岩层可注射性具有特别的相关性。更确切地，当使用生物合成方法制备丙烯酰胺时，应避免与岩石孔相似等级大小的生物催化剂的细胞进入聚合混合物内部。然而，在聚合后分离生物催化剂在经济上是不可能的。总之，本领域需要提供用于制备聚丙烯酰胺溶液的新手段和方法，所述聚丙烯酰胺溶液具有用于三次采油的改进性能和高性能质量，以进一步提高油的流动性并提高从储油中的收率。因此，本申请的技术问题符合这种需要。通过提供在权利要求中反映、在说明书中描述并在随后的实施例和附图中示例的实施方案，解决了该技术问题。专利技术概述本专利技术至少部分地基于以下令人惊讶的发现：将生物催化剂从以生物催化方式制备的丙烯酰胺水溶液中分离，使得丙烯酰胺水溶液的OD600等于或小于0.6、优选等于或小于0.4、更优选等于或小于0.3、甚至更优选等于或小于0.2、仍然更优选等于或小于0.15、仍然更优选等于或小于0.12、仍然更优选等于或小于0.1、仍然更优选等于或小于0.075、最优选等于或小于0.05，且随后将丙烯酰胺水溶液聚合成聚丙烯酰胺，提供了具有增加的粘度的聚丙烯酰胺溶液。特别地，与参比溶液相比，所述聚丙烯酰胺溶液的粘度增加，其中参比溶液是由OD600大于0.6的丙烯酰胺水溶液制备的聚丙烯酰胺溶液，并且其中参比溶液通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于制备与参比溶液相比具有增加的粘度的聚丙烯酰胺溶液的方法，包括下列步骤：(a)通过使用生物催化剂将丙烯腈转化成丙烯酰胺，制备丙烯酰胺水溶液；(b)从步骤(a)的丙烯酰胺水溶液中分离生物催化剂，使得丙烯酰胺水溶液的OD600等于或小于0.6；(c)将步骤(b)中得到的丙烯酰胺水溶液聚合成聚丙烯酰胺；其中所述参比溶液是由OD600大于0.6的丙烯酰胺水溶液制备的聚丙烯酰胺溶液，且其中该参比溶液通过相同方法制备，但不分离生物催化剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.29 EP 16162684.11.用于制备与参比溶液相比具有增加的粘度的聚丙烯酰胺溶液的方法，包括下列步骤：(a)通过使用生物催化剂将丙烯腈转化成丙烯酰胺，制备丙烯酰胺水溶液；(b)从步骤(a)的丙烯酰胺水溶液中分离生物催化剂，使得丙烯酰胺水溶液的OD600等于或小于0.6；(c)将步骤(b)中得到的丙烯酰胺水溶液聚合成聚丙烯酰胺；其中所述参比溶液是由OD600大于0.6的丙烯酰胺水溶液制备的聚丙烯酰胺溶液，且其中该参比溶液通过相同方法制备，但不分离生物催化剂。2.用于制备聚丙烯酰胺溶液的方法，该聚丙烯酰胺溶液通过丙烯腈向丙烯酰胺的生物催化转化而制备，包括下列步骤：(a)通过使用生物催化剂将丙烯腈转化成丙烯酰胺，制备丙烯酰胺水溶液；(b)通过以19.67m2h/l或以上的特定沉降面积进行的圆盘堆叠分离，从步骤(a)的丙烯酰胺水溶液中分离生物催化剂；(c)将步骤(b)中得到的丙烯酰胺水溶液聚合成聚丙烯酰胺。3.权利要求1或2的方法，还包括下列步骤的至少一个：(d)干燥聚丙烯酰胺；(e)撕碎和/或压碎聚丙烯酰胺；和/或(f)将聚丙烯酰胺溶于水溶液。4.上述权利要求任一项的方法，其中步骤a)的生物催化剂没有被固定。5.上述权利要求任一项的方法，其中在分离生物催化剂后直接测定OD。6.权利要求1-4的方法，其中当将聚丙烯酰胺溶于人造海水时，聚丙烯酰胺溶液在室温的粘度大于60mPas，优选大于65mPas。7.权利要求6的方法，其中当将聚丙烯酰胺溶于人造海水时，聚丙烯酰胺溶液的粘度小于200mPas，优选150mPas。8.上述权利要求任一项的方法，其中生物催化剂的分离在丙烯腈向丙烯酰胺的转化完成后的30分钟内开始。9.上述权利要求任一项的方法，其中在分离前使生物催化剂絮凝。10.上述权利要求任一项的方法，其中通过离心进行分离。11.权利要求10的方法，其中通过圆盘堆叠分离进行离心。12.权利要求10或11的方法，其中进行分离，使得特定沉降面积为19.67m2h/l或以上，优选23.6m2h/l或以上，更优选29.5m2h/l或以上，甚至更优选39.33m2h/l或以上，仍然更优选59.0m2h/l或以上，最优选118.0m2h/l或以上。13.上述权利要求任一项的方法，其中步骤(b)中分离生物催化剂后的丙烯酰胺水溶液具有0.025或以上；0.01或以上；0.005或以上；或0.001或以上的OD600。14.上述权利要求任一项的方法，其中生物催化剂是具有腈水合酶活性的生物催化剂。15.权利要求14的方法，其中具有腈水合酶活性的生物催化剂是选自属于以下的微生物组的生物催化剂：微生物，其属于红球菌属、曲霉属、食酸菌属、土壤杆菌属、芽孢杆菌属、慢生根瘤菌属、伯克霍尔德氏菌属、克雷伯氏菌属、中间根瘤菌属、莫拉氏菌属、泛菌属、假单胞菌属、根瘤菌属、红假单胞菌属、沙雷氏菌属、拟无枝酸菌属、节杆菌属、短杆菌属、棒杆菌属、微杆菌属、微球菌属、诺卡氏菌属、假诺卡氏菌属、木霉属、漆斑菌属、短梗霉属、假丝酵母属、隐球酵母属、德巴利酵母属、地霉属、有孢汉逊酵母属、克鲁维酵母属、毕赤酵母属、红酵母属、埃希氏菌属、地芽孢杆菌属、从毛单胞菌属和热火球古菌属，以及转化的微生物细胞，其中导入了腈水合酶基因。16.权利要求15的方法，其中生...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·朗洛茨，L·加莱拉，M·G·布劳恩，J·道韦尔，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE