Область техники
Изобретение относится к области неорганической и полимерной химии, а более конкретно транспорту нефти и нефтепродуктов с помощью трубопроводов.
Уровень техники
В предшествующем уровне техники широко известно, что добавление в турбулентный поток перекачиваемой посредством трубопроводов нефти или углеводородной жидкости, например нефти или дизельного топлива, полимерных материалов, временно создающих на внутренней поверхности трубопровода высоковязкий пристеночный слой, способный снижать возмущения потока в данной зоне трубопровода, приводит к увеличению пропускной способности и, как следствие, снижению энергозатрат на транспорт. Благодаря способности проявлять подобные свойства в углеводородной жидкости при очень малых количествах (10-50 млн-1), сверхвысокомолекулярные полиальфаолефины (СВМПАО) остаются наиболее эффективными и применяемыми в промышленности. Полимер подается в транспортные линии в виде высококонцентрированной (от 20 до 50 мас. %) суспензии с размером частиц дисперсной фазы в интервале 50-500 мкм в нерастворяющем полимер сольвенте в качестве дисперсионной среды, что позволяет существенно снизить вязкость подаваемого в трубопровод раствора при сохранении высокого содержания в нем полимера.
Эффективность работы реагента для снижения гидродинамического сопротивления турбулентного потока объясняется свойствами молекулярных структур, образующимися в результате постепенного растворения сверхвысокомолекулярных полиальфаолефинов в перекачиваемой жидкости. Растворение полимера протекает через стадию образования ассоциатов молекул полимера и углеводородной жидкости. Последние, вследствие высокой вязкости и плотности, ориентируются в движущейся жидкости вдоль стенки трубопровода и, тем самым, проявляют целевой противотурбулентный эффект. Контролирование на молекулярном уровне скорости образования и разрушения полиальфаолефин-сольвентных ассоциатов создает возможность подбора наиболее эффективного реагента для конкретных условий и характеристик трубопровода, типа транспортируемой углеводородной жидкости. Наибольшее распространение для достижении этой цели получили способы синтеза полиальфаолефинов с максимально возможной молекулярной массой для предлагаемых условий процесса полимеризации через варьирование длиной цепи исходного мономера (US 4527581 А, 09.07.1985), условиями полимеризации (US 6160036 В2, 12.12.2000; US 6649670 В2, 18.11.2003; RU 2443720 С2, 27.02.2012 г.), типом и количественным соотношением катализатора и сокатализаторов (US 4415714 А, 15.11.1983, US 4845178 А, 04.07.1989) с последующим подбором способов и условий диспергирования полимера (US 6765053 В2, 20.07.2004; US 6160036 В2, 12.12.2000; RU 2463320 С1, 10.10.2012, RU 2481357 С1, 10.05.2013 г.) в определенной дисперсионной среде (несольвенте) (US 6894088 В2, 17.05.2005; RU 2579583 С1 и RU 2579588С1, 10.04.2016 г.) в присутствии ангиагломераторов и/или гомогенизирующих добавок (US 5539044 А, 23.07.1996; ЕР 2757142 А1, 23.07.2014 г.; US 2002/0173569 А1, 11.12.2002) с получением частиц полимера разного размера и морфологии (US 2006/0276566 А1, 07.12.2006; US 2006/0293196 Al, 28.12.2006; US 2007/0021531 Al, 25.01.2007).
Таким образом, особую сложность представляет способ получения эффективного полиальфаолефинового полимера, пригодного для последующей переработки в товарную форму противотурбулентной присадки, при сохранении низкой себестоимости конечного реагента. Данная задача может быть решена за счет создания эффективного способа получения полимера с требуемыми свойствами при высоких значениях конверсии исходного мономерного сырья. При этом получаемый полимер должен обладать высокой и оптимальной, более 107 а.е.м., молекулярной массой, определенной пространственной структурой, достаточной скоростью растворения в транспортируемой жидкости при соответствующей температуре в трубопроводе, легкостью переработки в товарную форму - суспензию с размером частиц 50-500 мкм, устойчивую при широком интервале температур разных климатических зон, от минус 50 до плюс 50 градусов по Цельсию. Наиболее предпочтительным с нашей точки зрения является предлагаемый здесь способ блочной полимеризации альфа-олефинов с использованием в качестве катализатора трихлорида титана с добавлением в реакционную среду модификаторов пространственной структуры в виде высших циклических алканов, способных на поздних стадиях полимеризации образовывать с молекулами полимера псевдомеханическую связь, предавая дополнительные специфические свойства получаемому таким способом полимеру. Известно, что на поздних, когда конверсия превысила значение 20-25 мас. %, стадиях катионной полимеризации альфа-олефинов при осуществлении процесса в избытке мономера (так называемая блочная полимеризация) происходит образование фракций полимера с меньшими молекулярными массами по сравнению с начальными стадиями реакции (см. патенты США US 4415714, 11/15/1983; US 4433123, 02/21/1984; US 5449732, 09/12/1995).
Предлагаемые новые компоненты в виде высших карбоциклических соединений позволяют на поздних стадиях катионной полимеризации альфа-олефинов сформировать межмолекулярные ассоциаты и тем самым повысить содержание фракций полимера, отвечающих за проявление целевого противотурбулентного эффекта.
Известен способ получения полимера, снижающего гидродинамическое сопротивление потока углеводородных жидкостей, раскрытый в патенте US 7015290 В2, 21.03.2006. При реализации данного способа осуществляют получение полимера методом полимеризации в массе мономера с помощью катализаторов Циглера-Натта в разборном блочном реакторе с увеличенной площадью поверхности для снятия выделяющегося тепла. Данный способ включает полимеризацию альфа-олефинов, в частности: гексен-1, октен-1, децен-1, додецен-1, тетрадецен-1, гексадецен-1 и их смеси, использование в качестве сокатализатора соединений триалкилалюминия или диалкиалюминийхлоридов, в частности триэтилалюминий, триизобутилалюминий, диизобутилалюминийхлорид и их смеси при площади поверхности теплосъема не менее 75% от общей площади реакционной массы. Существенным недостатком данного способа является проведение процесса при высокой скорости полимеризации в присутствии больших количеств катализатора, использование разборных реакторов сложной конструкции, требующих тщательной подготовки и создающих значительные затруднения сборки и заливки мономеров, низкие значения конверсии по мономеру по сравнению с заявленным способом.
Известен способ получения полимера, снижающего гидродинамическое сопротивление потока углеводородных жидкостей. При реализации данного способа осуществляют получение полиальфаолефинов методом растворной полимеризации с помощью катализаторов Циглера-Натта в реакторе с рубашкой (см. патент US 4289679 А, 15.09.1981).
Данный способ имеет следующие недостатки: низкая концентрация полученного полимера в растворе, энергоемкая стадия выделения полимера из раствора, большое количество отходов.
Известен способ получения СВМПАО, включающий полимеризацию альфа-олефинов С6-С30 в присутствии в качестве катализатора продукта восстановления тетрахлоридатитанаалюминия органическим соединением и в качестве сокатализатора комплекса на основе 3-тиа-1,5-диазабицикло[3.2.1]октанаидиметилалюминийхлорида. Молярное соотношение реагентов - α-олефин 1, катализатор 0,002-0,004, сокатализатор 0,02-0,04. Реакцию полимеризации проводят в интервале температур от -20 до +20°С в течение 8-12 ч (см. патент RU 2487138 С1, 10.07.2013).
Недостатком данного способа является использование повышенных количеств алюминийорганических соединений, что ведет к существенному снижению растворимости получаемого таким способом полимера в углеводородных жидкостях, особенно при пониженных температурах. При заявленных значениях температуры полимеризации (-20°С) высшие альфа-олефины С30 в мономерной шихте С6(70%)/С30(30%) находятся в твердом состоянии и практически не участвуют в полимеризации. Получаемый по данному способу полимер не поддается переработке в тонкую суспензию с концентрацией по полимеру выше 25 мас. %.
Известен способ получения полимера, включающий получение тонкоизмельченного полимера, растворимого в углеводородных жидкостях. Полимер синтезируют (со)полимеризацией высших альфа-олефинов под действием катализатора Циглера-Натта. В качестве (со)полимера высших альфа-олефинов используют продукт блочной полимеризации. Тонкую дисперсию полимера получают термическим переосаждением полимера в жидкости, являющейся нерастворителем для полимера при комнатной температуре и способной его растворять при повышенной температуре (см. патент RU 2481357 С1, 10.05.2013).
Недостатками данного способа получения полимера являются низкая выработка товарной формы, значительные энергозатраты, потеря пространственной структуры полимера при переводе в растворенное состояние при повышенных температурах, необходимость увеличенных дозировок присадки, полученной таким способом для сохранения приемлемой эффективности.
Известен способ получения СВМПАО, включающий получение полимеров, снижающих гидродинамическое сопротивление потока углеводородных жидкостей, полимеризацией мономеров С6-С16 в массе с помощью катализаторов Циглера-Натта и сокатализаторов - соединений триалкилалюминия и диалкиалюминия хлорида в полимерных мешках (см. патент US 6576732 В1, 10.06.2003).
Данный способ имеет следующие недостатки: использование больших количеств катализатора и сокатализатора, широкое молекулярно-массовое распределение, умеренная конверсия мономеров, наличие фракций полимера с меньшими молекулярными массами 1-5×106 а.е.м., что ведет к необходимости использования предпочтительно криогенного измельчения в присутствии значительных количеств антиагломератора и увеличенных количеств высокополярных нерастворителей (воды и метанола) в качестве дисперсионной среды.
Наиболее близким по своей сущности и достигаемому техническому результату является способ получения реагента для снижения гидродинамического сопротивления потока жидких углеводородов в трубопроводах, включающий полимеризацию альфа-олефинов С6-С14 в присутствии катализатора и активатора катализатора, при этом полимеризацию альфа-олефинов С6-С14 проводят в среде мономера с добавлением насыщенного алифатического углеводорода состава С6-С18 при конверсии по мономеру от 96,0 до 99,5 мас. %, применяя при этом в качестве катализатора микросферический трихлорид титана, а в качестве активатора катализатора – смесь с массовым соотношением от 1:10 до 10:1 диэтилалюминия хлорида и триизобутилалюминия, в результате чего получают полимер с молекулярной массой более 107 а.е.м. с узким молекулярно-массовым распределением не более 1,5, после чего полимер измельчают, получая, таким образом, товарную форму реагента для снижения гидродинамического сопротивления потока жидких углеводородов в трубопроводах (см. RU 2599245 С1, 10.10.2016).
Существенным отличием заявляемого способа от прототипа является использование насыщенных циклических углеводородов состава С8-С32, способствующих образованию межмолекулярных ассоциатов на поздних стадиях полимеризации при низких значениях скорости реакции, и, как результат, увеличение эффективности полимера при более низких дозировках в транспортируемую углеводородную жидкость.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является создание способа получения реагента для снижения гидродинамического сопротивления потока жидких углеводородов в трубопроводах с требуемыми свойствами при высоких значениях конверсии исходного мономерного сырья и высоким содержанием фракций полимера, проявляющих в конечном продукте целевой противотурбулентный эффект.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе получения реагента для снижения гидродинамического сопротивления турбулентного потока жидких углеводородов в трубопроводах, включающем полимеризацию альфа-олефинов С6-С14 в присутствии катализатора и активатора катализатора, соответственно решается и достигается тем, что полимеризацию альфа-олефинов С6-С14 проводят в среде мономера с добавлением от 0,1 до 5 мас. % насыщенного алициклического углеводорода состава С8-С32 и насыщенного алифатического углеводорода состава С6-С18 при конверсии по мономеру от 96,0 до 99,5 мас. %, применяя при этом в качестве катализатора микросферический трихлорид титана, а в качестве активатора катализатора – смесь с массовым соотношением от 1:10 до 10:1 диэтилалюминияхлорида и триизобутилалюминия, в результате чего получают полимер с молекулярной массой более 107 а.е.м. с узким молекулярно-массовым распределением не более 1,5 со следующим соотношением компонентов, мас. %:
после чего полимер измельчают, получая, таким образом, товарную форму реагента для снижения гидродинамического сопротивления турбулентного потока жидких углеводородов в трубопроводах.
В частном варианте выполнения полимеризацию альфа-олефинов С6-С14 проводят при температуре от минус 10°С до плюс 20°С в течение от 15 до 30 суток.
В другом частном варианте полимеризацию альфа-олефинов С6-С14 проводят в среде мономера при высоте слоя не более 250 мм.
В еще одном варианте полимеризацию альфа-олефинов С6-С14 проводят в герметичных емкостях, снабженных полиэтиленовыми вкладышами.
Целесообразно, чтобы полимер измельчали до частиц размером от 0,1 до 1,5 мм с помощью механических режущих устройств в среде нерастворяющего полимер сольвента в присутствии не более 10 мас. % антиагломератора или до частиц размером от 0,05 до 1,0 мм с помощью криогенных мельниц в присутствии не более 15 мас. % антиагломератора и далее смешивают с нерастворяющим полимер сольвентом.
Технический результат, достигаемый при осуществлении заявленного изобретения, заключается в получении реагента, обеспечивающего снижение гидродинамического сопротивления турбулентного потока жидких углеводородов в трубопроводах и, как следствие, увеличение пропускной способности трубопровода, снижение затрат на транспорт углеводородной жидкости.
Осуществление изобретения
В данном разделе описания будет приведен наиболее предпочтительный вариант осуществления изобретения, который, тем не менее, не ограничивает другие возможные варианты осуществления, явным образом следующие из материалов заявки и понятные специалисту.
Способ получения реагента для снижения гидродинамического сопротивления турбулентного потока жидких углеводородов в трубопроводах осуществляют следующим наиболее предпочтительным образом.
Полимеризацию альфа-олефинов С6-С14 ведут в среде мономера под действием катализатора Циглера-Натта, в качестве которого используется микросферический трихлорида титана, и активатора катализатора - смеси с массовым соотношением от 1:10 до 10:1 диэтилалюминияхлорида и триизобутилалюминия, с добавлением насыщенного алифатического углеводорода, способствующего миграции остаточного мономера на поздних стадиях реакции, и насыщенного алициклического углеводорода, способствующего формированию специфической пространственной структуры, в емкостях, позволяющих поддерживать температурный режим в интервале от минус 10 до плюс 20°С и исключающих доступ атмосферы воздуха в течение от 15 до 30 суток при высоте слоя реакционной смеси не более 250 мм.
Данный способ включает получение полимера СВМПАО с молекулярной массой 1⋅107-2⋅107 а.е.м., молекулярно-массовым распределением менее 1,5, с конверсией выше 96 мас. %, что позволяет снизить энергозатраты на измельчение при получении дисперсий полимера с концентрацией более 25 мас. % в нерастворяющем сольвенте для противотурбулентных присадок, защитить полимер от механодеструкции при механическом или криогенном измельчении, снизить содержание полимера в дисперсиях при сохранении их высокой эффективности, существенно снизить себестоимость реагентов на основе получаемого полимера СВМПАО, а также реагента для снижения гидродинамического сопротивления транспортируемой нефти и нефтепродуктов по трубопроводам на основе данного полимера.
В заявленном способе полимеризацию ведут в любом аппарате, предназначенном для смешения жидких сырьевых потоков, обеспечивающим отвод тепла на уровне 6×104 кДж/(тн×ч) и изоляцию реакционной массы от атмосферы воздуха, например, в реакторе с мешалкой и рубашкой, проточном реакторе, снабженном системой продувки газообразным азотом с чистотой не менее 99,9 мас. %. После проведения полимеризации в течение не менее 1 ч от начала смешения всех компонентов в случае проведения процесса в реакторе с мешалкой или циркуляции в проточном реакторе реакционную массу переносят в емкости для завершения полимеризации в условиях с контролируемым температурным режимом не выше плюс 20°С, также исключая доступ атмосферы воздуха в течение не менее 15 суток. Полученные таким образом блоки полимера измельчают до требуемого размера с помощью подходящего механического или криогенного измельчающего оборудования.
В качестве мономеров используют альфа-олефины С6-С14, предпочтительно гекс-1-ен, окт-1-ен, дец-1-ен, додец-1-ен, тетрадец-1-ен, и их смеси, наиболее предпочтительно гекс-1-ен, дец-1-ен, додец-1-ен и их смеси с содержанием основного альфа-олефина в количестве не менее 70 мас. %.
В качестве катализатора используют микросферический трихлорид титана, получаемый из тетрахлорида титана и триэтилалюминия, реализованный, например, в производстве катализаторов завода «Полипропилен» ООО «Томскнефтехим», г. Томск (Российская Федерация), фирмы W.R. Grace (США), либо аналогичный, доступный на рынке.
В качестве активатора катализатора используют смеси диэтилалюминияхлорида и триизобутилалюминия с массовым соотношением от 1:10 до 10:1. Названные реагенты являются промышленно выпускаемыми и доступны на рынке, например, от фирмы AkzoNobel N.V. (Нидерланды), либо ОАО «Редкинский опытный завод» (Российская Федерация) и др.
В качестве насыщенного алициклического углеводорода состава от С8-С32 используют циклические алканы или смесь циклических алканов, полученные циклизацией соответствующих циклоолефинов, например в реакции метатезисной циклизации и/или молекулярной конденсации, и очищенные дистилляцией до высокой чистоты (не менее 99,9 мас. % суммарно циклоалканов), например: циклооктан, циклооктилоктан, циклотетрадекан, циклогексадекан, циклооктадекан, циклогексадецилциклогексадекан и др.
В качестве насыщенного алифатического углеводорода состава С6-С18 используют алкан или смесь алканов с молекулярной массой от 86 а.е.м. до 254 а.е.м, полученные дистилляцией нефти и очищенные до чистоты не менее 99,9 мас. %.
Емкости для полимеризации на завершающих стадиях могут быть выполнены из материала, инертного для алюминийорганических соединений, например, в виде стеклянных и глазурованных емкостей, герметичных металлических емкостей или ящиков, полимерных емкостей, многослойных полимерных мешков. Наиболее предпочтительно использование герметичных металлических емкостей, снабженных полиэтиленовыми вкладышами. Полиэтиленовые вкладыши должны быть выполнены из нескольких, наиболее предпочтительно из пяти, слоев полиэтиленовой пленки, при этом как минимум один слой должен обеспечивать барьерные свойства для кислорода. В качестве барьерного слоя можно использовать пленку из поливинилацетата, поливинилового спирта, металлизированный полиэтилен.
В качестве нерастворяющего полимер сольвента используют смеси одноатомных и многоатомных спиртов, их эфиров, воду. Смесь компонентов подбирают таким образом, чтобы ее плотность совпадала с плотностью СВМПАО, полученного полимеризацией.
В качестве антиагломератора используют стеарат кальция, этилендистеарамид, лауриловый спирт, воду, растительное масло.
Для механического измельчения могут быть, например, использованы аппараты для измельчения блоков каучука фирмы Pallmann Maschinenfabrik GmbH&Co. KG (Германия), ООО «Сибпроммаш» (Российская Федерация, г. Новосибирск) или аналогичные, и далее, для тонкого измельчения - гомогенизаторы фирмы Kinematica AG (Швейцария), IKA-WERKE GmbH&Co. KG (Германия), экструдеры Krauss Maffei Berstorff AG (Германия) или аналогичные.
Для криогенного измельчения могут быть, например, использованы аппараты фирмы Hosokawa Alpine AG (Германия), Cimma Inc. (Италия), Pallmann Maschinenfabrik GmbH&Co. KG (Германия), или аналогичные.
Способ получения реагента для снижения гидродинамического сопротивления потока жидких углеводородов в трубопроводах поясняется представленными ниже примерами.
Пример 1 (по аналогу RU 2599245)
В реактор с рубашкой, мешалкой, термопарой, манометром, подачей внутрь газообразного азота чистотой 99,9 мас. % загружают гексен-1 в количестве 90 мас. %, тетрадецен-1 в количестве 5 мас. %, додекан с чистотой не менее 99,8 мас. % в количестве 4,91 мас. %. Смесь в реакторе охлаждают до температуры плюс 10±2°С перемешиванием мешалкой и подачей холодного теплоносителя в рубашку реактора. Затем в реактор подают активатор катализатора в виде смеси диэтилалюминия хлорида и триизобутилалюминия с массовым соотношением 1:1 в количестве 0,077 мас. % (по 0,0385 мас. % каждого) и катализатор - трихлорид титана - в количестве 0,013 мас. % в виде суспензии с концентрацией 40 мас. % в гептане. Содержимое реактора перемешивают, удерживая температуру в интервале от плюс 8 до плюс 12°С, в течение 1 ч. Далее реакционную массу выгружают в токе азота в герметичные газонепроницаемые емкости с полиэтиленовыми вкладышами так, чтобы высота слоя массы не превышала 250 мм, или аналогичные по размерам полимерные емкости, герметично закрывают и выдерживают при температуре 15±5°С в течение не менее 15 суток без доступа атмосферы воздуха. Полученные блоки полимера последовательно измельчают с помощью каскада ножевых мельниц на частицы размером 50±40 мм, 3±2 мм и 0,8±0,7 мм. Последнее измельчение ведут в среде сольвента, состоящего из смеси изопропанола, этиленгликоля и стеарамида в соотношении 8:1,95:0,05 по массе, получая реагент для снижения гидродинамического сопротивления потока нефти и нефтепродуктов в трубопроводах - устойчивую тонкую дисперсию с содержанием полимера 30±20 мас. %.
Пример 2
В реактор с рубашкой, мешалкой, термопарой, манометром, подачей внутрь газообразного азота чистотой 99,9 мас. % загружают гекс-1-ен в количестве 75 мас. %, дец-1-ен в количестве 10 мас. %, декалин с чистотой не менее 99,8 мас. % в количестве 11,91 мас. %, циклооктадекан с чистотой не менее 99,8 в количестве 3,00 мас. %. Смесь в реакторе охлаждают в токе азота до температуры плюс 10±2°С перемешиванием мешалкой и подачей холодного теплоносителя в рубашку реактора. Затем в реактор подают активатор катализатора в виде смеси диэтилалюминияхлорида и триизобутилалюминия с массовым соотношением 1:1 в количестве 0,077 мас. % (по 0,0385 мас. % каждого) и катализатор - трихлорид титана - в количестве 0,013 мас. % в виде суспензии с концентрацией 40 мас. % в гептане. Содержимое реактора перемешивают, удерживая температуру в интервале от плюс 8 до плюс 12°С, в течение 1 ч. Далее реакционную массу выгружают в токе азота в герметичные газонепроницаемые емкости с полиэтиленовыми вкладышами так, чтобы высота слоя массы не превышала 250 мм, или аналогичные по размерам полимерные емкости, герметично закрывают и выдерживают при температуре 15±5°С в течение не менее 15 суток без доступа атмосферы воздуха. Полученные блоки полимера последовательно измельчают с помощью каскада ножевых мельниц на частицы размером 50±40 мм, 3±2 мм и 0,8±0,7 мм. Последнее измельчение ведут в среде сольвента, состоящего из смеси изопропанола, этиленгликоля и стеарата кальция в соотношении 8:1,95:0,05 по массе, получая реагент для снижения гидродинамического сопротивления потока нефти и нефтепродуктов в трубопроводах - устойчивую тонкую дисперсию с содержанием полимера 30±20 мас. %.
Пример 3
В реактор с рубашкой, мешалкой, термопарой, манометром, подачей внутрь газообразного азота чистотой 99,9 мас. % загружают гекс-1-ен в количестве 84 мас. %, тетрадецен-1 в количестве 5 мас. %, додекан с чистотой не менее 99,8 мас. % в количестве 5,91 мас. %, циклооктан с чистотой не менее 99,8 мас. % в количестве 5,00 мас. %. Смесь в реакторе охлаждают до температуры плюс 10±2°С перемешиванием мешалкой и подачей холодного теплоносителя в рубашку реактора. Затем в реактор подают активатор катализатора в виде смеси диэтилалюминия хлорида и триизобутилалюминия с массовым соотношением 1:1 в количестве 0,077 мас. % (по 0,0385 мас. % каждого) и катализатор - трихлорид титана - в количестве 0,013 мас. %. в виде суспензии с концентрацией 40 мас. % в гептане. Содержимое реактора перемешивают, удерживая температуру в интервале от плюс 8 до плюс 12°С в течение 1 ч. Далее реакционную массу выгружают в токе азота в герметичные газонепроницаемые емкости с полиэтиленовыми вкладышами так, чтобы высота слоя массы не превышала 250 мм, или аналогичные по размерам полимерные емкости, герметично закрывают и выдерживают при температуре 15±5°С в течение не менее 15 суток без доступа атмосферы воздуха. Полученные блоки полимера последовательно измельчают с помощью каскада ножевых мельниц на частицы размером 50±40 мм, 3±2 мм и 0,8±0,7 мм. Последнее измельчение ведут в среде сольвента, состоящего из смеси изопропанола, этиленгликоля и этилендистеарамида в соотношении 8,5:1,45:0,05 по массе, получая реагент для снижения гидродинамического сопротивления потока нефти и нефтепродуктов в трубопроводах - устойчивую тонкую дисперсию с содержанием полимера 30±20 мас. %.
Пример 4
В реактор с рубашкой, мешалкой, термопарой, манометром, подачей внутрь газообразного азота чистотой 99,9 мас. % загружают гекс-1-ен в количестве 80 мас. %, децен-1 в количестве 5 мас. %, декалин с чистотой не менее 99,8 мас. % в количестве 14,81 мас. %, ццклооктадецилциклооктадекан с чистотой не менее 99,8 мас. % в количестве 0,1 мас. %. Смесь в реакторе охлаждают до температуры плюс 10±2°С перемешиванием мешалкой и подачей холодного теплоносителя в рубашку реактора. Затем в реактор подают активатор катализатора в виде смеси диэтилалюминия хлорида и триизобутилалюминия с массовым соотношением 10:1 в количестве 0,077 мас. % (0,07 мас. % и 0,007 мас. % соответственно) и катализатор - трихлорид титана - в количестве 0,013 мас. % в виде суспензии с концентрацией 40 мас. % в гептане. Содержимое реактора перемешивают, удерживая температуру в интервале от плюс 8 до плюс 12°С в течение 1 ч. Далее реакционную массу выгружают в токе азота в герметичные газонепроницаемые емкости с полиэтиленовыми вкладышами так, чтобы высота слоя массы не превышала 250 мм, или аналогичные по размерам полимерные емкости, герметично закрывают и выдерживают при температуре 15±5°С в течение не менее 15 суток без доступа атмосферы воздуха. Полученные блоки полимера последовательно измельчают с помощью каскада ножевых мельниц на частицы размером 50±40 мм, 3±2 мм и 0,8±0,7 мм. Последнее измельчение ведут в среде сольвента, состоящего из смеси изопропанола, этиленгликоля и стеарата кальция в соотношении 8:1,95:0,05 по массе, получая реагент для снижения гидродинамического сопротивления потока нефти и нефтепродуктов в трубопроводах - устойчивую тонкую дисперсию с содержанием полимера 30±20 мас. %.
Пример 5
В реактор с рубашкой, мешалкой, термопарой, манометром, подачей внутрь газообразного азота чистотой 99,9 мас. % загружают гекс-1-ен в количестве 80 мас. %, дец-1-ен в количестве 5 мас. %, декан с чистотой не менее 99,8 мас. % в количестве 12,91 мас. %, циклогексадекан с чистотой не менее 99,7 мас. % в количестве 2,00 мас. % Смесь в реакторе охлаждается до температуры плюс 10±2°С перемешиванием мешалкой и подачей холодного теплоносителя в рубашку реактора. Затем в реактор подают активатор катализатора в виде смеси диэтилалюминия хлорида и триизобутилалюминия с массовым соотношением 1:10 в количестве 0,077 мас. % (0,007 мас. % и 0,07 мас. % соответственно) и катализатор - трихлорид титана - в количестве 0,013 мас. %. в виде суспензии с концентрацией 40 мас. % в гептане. Содержимое реактора перемешивают, удерживая температуру в интервале от плюс 8 до плюс 12°С, в течение 1 ч. Затем реакционную массу выгружают в токе азота в герметичные газонепроницаемые емкости с полиэтиленовыми вкладышами так, чтобы высота слоя массы не превышала 250 мм, или аналогичные по размерам полимерные емкости, герметично закрывают и выдерживают при температуре 15±5°С в течение не менее 15 суток без доступа атмосферы воздуха. Полученные блоки полимера последовательно измельчают с помощью каскада ножевых мельниц на частицы размером 50±40 мм, 3±2 мм и 0,8±0,7 мм. Последнее измельчение ведут в среде сольвента, состоящего из смеси изопропанола, этиленгликоля и стеарата кальция в соотношении 8:1,95:0,05 по массе, получая реагент для снижения гидродинамического сопротивления потока нефти и нефтепродуктов в трубопроводах - устойчивую тонкую дисперсию с содержанием полимера 30±20 мас. %.
Пример 6
В реактор с рубашкой, мешалкой, термопарой, манометром, подачей внутрь газообразного азота чистотой 99,9 мас. % загружают октен-1 в количестве 80 мас. %, гексен-1 в количестве 15 мас. %, декан с чистотой не менее 99,8 мас. % в количестве 2,91 мас. %, циклотетрадецилциклогексадекан с чистотой не менее 99,8 мас. % в количестве 2,00 мас. %. Смесь в реакторе охлаждают до температуры плюс 10±2°С перемешиванием мешалкой и подачей холодного теплоносителя в рубашку реактора. Затем в реактор подают активатор катализатора в виде смеси диэтилалюминия хлорида и триизобутилалюминия с массовым соотношением 1:1 в количестве 0,077 мас. % (по 0,0385 мас. % каждого) и катализатор - трихлорид титана - в количестве 0,013 мас. % в виде суспензии с концентрацией 40 мас. % в гептане. Содержимое реактора перемешивают, удерживая температуру в интервале от плюс 8 до плюс 12°С, в течение 1 ч. Далее реакционную массу выгружают в токе азота в герметичные газонепроницаемые емкости с полиэтиленовыми вкладышами так, чтобы высота слоя массы не превышала 250 мм, или аналогичные по размерам полимерные емкости, герметично закрывают и выдерживают при температуре 15±5°С в течение не менее 15 суток без доступа атмосферы воздуха. Полученные блоки полимера последовательно измельчают с помощью каскада ножевых мельниц на частицы размером 50±40 мм, 3±2 мм и 0,8±0,7 мм. Последнее измельчение ведут в среде сольвента, состоящего из смеси н-бутанола, этиленгликоля, воды и этилендистеарамида в соотношении 8:0,95:1:0,05 по массе, получая реагент для снижения гидродинамического сопротивления потока нефти и нефтепродуктов в трубопроводах - устойчивую тонкую дисперсию с содержанием полимера 30±20 мас. %.
Пример 7
В реактор с рубашкой, мешалкой, термопарой, манометром, подачей внутрь газообразного азота чистотой 99,9 мас. % загружают гекс-1-ен в количестве 70 мас. %, додец-1-ен в количестве 5 мас. %, гексадекан с чистотой не менее 99,8 мас. % в количестве 19,908 мас. %, циклооктан с чистотой не менее 99,8 мас. % в количестве 5,00 мас. %. Смесь в реакторе охлаждают до температуры плюс 10±2°С перемешиванием мешалкой и подачей холодного теплоносителя в рубашку реактора. Затем в реактор подают активатор катализатора в виде смеси диэтилалюминия хлорида и триизобутилалюминия с массовым соотношением 1:1 в количестве 0,077 мас. % (по 0,0385 мас. % каждого) и катализатор - трихлорид титана - в количестве 0,015 мас. % в виде суспензии с концентрацией 40 мас. % в гептане. Содержимое реактора перемешивают, удерживая температуру в интервале от плюс 8 до плюс 12°С, в течение 1 ч. Далее реакционную массу выгружают в токе азота в герметичные газонепроницаемые емкости с полиэтиленовыми вкладышами так, чтобы высота слоя массы не превышала 250 мм, или аналогичные по размерам полимерные емкости, герметично закрывают и выдерживают при температуре 15±5°С в течение не менее 15 суток без доступа атмосферы воздуха. Полученные блоки полимера последовательно измельчают с помощью каскада ножевых мельниц на частицы размером 50±40 мм, 3±2 мм и 0,8±0,7 мм. Последнее измельчение ведут в среде сольвента, состоящего из смеси н-бутанола, этиленгликоля и стеарата кальция в соотношении 9,0:0,97:0,03 по массе, получая реагент для снижения гидродинамического сопротивления потока нефти и нефтепродуктов в трубопроводах - устойчивую тонкую дисперсию с содержанием полимера 30±20 мас. %.
Пример 8
В реактор с рубашкой, мешалкой, термопарой, манометром, подачей внутрь газообразного азота чистотой 99,9 мас. % загружают додец-1-ен в количестве 90 мас. %, дец-1-ен в количестве 5 мас. %, декан с чистотой не менее 99,8 мас. % в количестве 2,92 мас. %, циклогексадекан чистотой не менее 99,8 мас. % в количестве 2,00 мас. %. Смесь в реакторе охлаждают до температуры плюс 10±2°С перемешиванием мешалкой и подачей холодного теплоносителя в рубашку реактора. Затем в реактор подают активатор катализатора в виде смеси диэтилалюминия хлорида и триизобутилалюминия с массовым соотношением 1:1 в количестве 0,077 мас. % (по 0,0385 мас. % каждого) и катализатор - трихлорид титана - в количестве 0,003 мас. % в виде суспензии с концентрацией 40 мас. % в гептане. Содержимое реактора перемешивают, удерживая температуру в интервале от плюс 8 до плюс 12°С, в течение 1 ч. Далее реакционную массу выгружают в токе азота в герметичные газонепроницаемые емкости с полиэтиленовыми вкладышами так, чтобы высота слоя массы не превышала 250 мм, или аналогичные по размерам полимерные емкости, герметично закрывают и выдерживают при температуре 15±5°С в течение не менее 15 суток без доступа атмосферы воздуха. Полученные блоки полимера последовательно измельчают с помощью каскада ножевых мельниц на частицы размером 50±40 мм, 3±2 мм и 0,8±0,7 мм. Последнее измельчение ведут в среде сольвента, состоящего из смеси изопропанола, этиленгликоля и стеарата кальция в соотношении 8:1,97:0,03 по массе, получая реагент для снижения гидродинамического сопротивления потока нефти и нефтепродуктов в трубопроводах - устойчивую тонкую дисперсию с содержанием полимера 30±20 мас. %.
Оценку эффективности полученных продуктов проводили на лабораторном турбореометре (см. таблицу). Снижение гидродинамического сопротивления (DR) движению нефраса в капилляре в присутствии реагента рассчитывали по формуле:
; где
λ - коэффициент сопротивления жидкости;
t - время истечения 330 см3 нефраса через капилляр;
o и p - индексы, относящиеся к чистому растворителю и раствору реагента соответственно.
Продукт считается выдержавшим испытания, если значение DR составляет не менее 30% при концентрации реагента в нефрасе 2,5 млн-1.
Таким образом, как следует из представленных примеров и таблицы, можно сделать вывод, что заявленный способ, по сравнению с аналогами, в том числе с наиболее близким, позволяет получить реагент, наиболее полно обеспечивающий снижение гидродинамического сопротивления турбулентного потока жидких углеводородов в трубопроводах и, как следствие, увеличение пропускной способности трубопровода, снижение затрат на транспорт углеводородной жидкости.
Изобретение относится к области транспортировки нефти и нефтепродуктов с помощью трубопроводов. Способ получения реагента для снижения гидродинамического сопротивления потока жидких углеводородов в трубопроводах включает полимеризацию альфа-олефинов С6-С14 в присутствии катализатора и активатора катализатора. Причем полимеризацию альфа-олефинов С6-С14 проводят в среде мономера с добавлением 0,1-5 мас.% насыщенного алициклического углеводорода состава С8-С32 и насыщенного алифатического углеводорода состава С6-С18 при конверсии по мономеру 96,0-99,5 мас.%. При этом в качестве катализатора применяют микросферический трихлорид титана, а в качестве активатора катализатора – смесь с массовым соотношением от 1:10 до 10:1 диэтилалюминий хлорида и триизобутилалюминия. После этого получают полимер с молекулярной массой более 107 а.е.м. с узким молекулярно-массовым распределением не более 1,5 с заданным соотношением компонентов. Далее полимер измельчают. Обеспечивается получение реагента для снижения гидродинамического сопротивления потока жидких углеводородов в трубопроводах при высоких значениях конверсии исходного сырья и высоком содержании фракций полимера, проявляющих противотурбулентный эффект. 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 8 пр.
1. Способ получения реагента для снижения гидродинамического сопротивления турбулентного потока жидких углеводородов в трубопроводах, характеризующийся тем, что включает полимеризацию альфа-олефинов С6-С14 в присутствии катализатора и активатора катализатора, при этом полимеризацию альфа-олефинов С6-С14 проводят в среде мономера с добавлением от 0,1 до 5 мас.% насыщенного алициклического углеводорода состава С8-С32 и насыщенного алифатического углеводорода состава С6-С18 при конверсии по мономеру от 96,0 до 99,5 мас.%, применяя при этом в качестве катализатора микросферический трихлорид титана, а в качестве активатора катализатора – смесь с массовым соотношением от 1:10 до 10:1 диэтилалюминия хлорида и триизобутилалюминия, в результате чего получают полимер с молекулярной массой более 107 а.е.м. с узким молекулярно-массовым распределением не более 1,5 со следующим соотношением компонентов, мас. %:
после чего полимер измельчают, получая, таким образом, товарную форму реагента для снижения гидродинамического сопротивления турбулентного потока жидких углеводородов в трубопроводах.
2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что полимеризацию альфа-олефинов С6-С14 проводят при температуре от минус 10°С до плюс 20°С в течение от 15 до 30 суток.
3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что полимеризацию альфа-олефинов С6-С14 проводят в среде мономера при высоте слоя не более 250 мм.
4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что полимеризацию альфа-олефинов С6-С14 проводят в герметичных емкостях, снабженных полиэтиленовыми вкладышами.
5. Способ п. 1, характеризующийся тем, что полимер измельчают до частиц размером от 0,1 до 1,5 мм с помощью механических режущих устройств в среде нерастворяющего полимер сольвента в присутствии не более 10 мас.% антиагломератора.
6. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что полимер измельчают до частиц размером от 0,05 до 1,0 мм с помощью криогенных мельниц в присутствии не более 15 мас.% антиагломератора и далее смешивают с нерастворяющим полимер сольвентом.
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РЕАГЕНТА ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОТОКА ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ В ТРУБОПРОВОДАХ | 2015 |
|
RU2599245C1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АГЕНТА СНИЖЕНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ЖИДКОСТЕЙ | 2003 |
|
RU2238282C1 |
| US 6576732 B1, 10.06.2003 | |||
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОЙ ОСНОВЫ ПРОТИВОТУРБУЛЕНТНОЙ ПРИСАДКИ НА ОСНОВЕ ГОМО- И СОПОЛИМЕРИЗАЦИИ AЛЬФА-ОЛЕФИНОВ | 2012 |
|
RU2487138C1 |
| EP 0176641 A1, 09.04.1986. | |||
