[发明专利]一种双峰MWD聚α-烯烃油品减阻剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明是一种油品输送的双峰MWD聚α-烯烃油品减阻剂的制备方法，涉及有机大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”。“Toms效应”在水相和油相中都存在，因此，减阻剂在实际生产中有着广泛的应用。聚α-烯烃减阻剂是一种常见的油相减阻剂，作为一种广泛应用的原油和成品油管道输送用化学添加剂，聚α-烯烃溶解在油品中可以减小油品在湍流时的流动阻力、增加流速，这种方法无需增加管线的固定设备就可以提高管道的输量，是一种方便、经济的调节管道输量的方法。众所周知，高分子的分子量是影响减阻剂性能的基本结构参数之一，高分子必须超过一定的分子量才具有减阻作用，一般来说，聚α-烯烃的分子量必须达到数百万才能具有减阻效果。同样，绝大多数高分子都有一定的分子量分布，高分子的减阻性能与分子量分布有很大关系，目前所制备的聚α-烯烃减阻剂都是单分子量分布的，即单峰MWD聚α-烯烃，由于用作油品减阻剂的聚α-烯烃的分子量都高达数百万，这种单峰MWD聚α-烯烃在实际管道应用时溶解速度缓慢，一般在减阻剂注入管道后几个小时减阻性能才能显现，这就使得在注入点后减阻剂未溶解管段的摩擦阻力未能减小，从而影响减阻剂的整体减阻效果。同时，由于湍流层剪切应力对长链高分子的剪切作用，在管道的末端减阻性能因分子链的断裂而下降，这两种情况都在一定程度上降低了减阻剂的整体减阻效果。而双峰MWD聚α-烯烃油品减阻剂可以解决这一问题，双峰中分子量相对较低的那部分高分子较易溶解，能够在很短时间内内起到减阻效果，而分子量相对较大的那部分高分子溶解速度较慢，可以在加剂管段的中后期溶解，起到减阻增输作用，因此双峰MWD聚α-烯烃油品减阻剂的减阻效果要好于单峰MWD聚α-烯烃油品减阻剂。

专利CN101484546A公开了一种改进减阻聚合物溶解的双或多峰态粒度分布的方法，通过使用双或多峰态粒度分布的聚烯烃减阻剂改进了流经各种长度的管线的烃流体的减阻，具有较小尺寸的颗粒在管线中更迅速或更早地溶解，较大粒度的减阻剂在管线更晚或更远处溶解，但是这种方法制备工艺繁琐。

聚α-烯烃类油品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，本发明采用两步本体聚合法，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。

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、所得到的聚合物具有双峰MWD的聚α-烯烃油品减阻剂的两步本体聚合方法。

众所周知，目前国内外油品减阻剂产品都是单峰MWD的聚α-烯烃，本发明是一种制备双峰MWD的聚α-烯烃油品减阻剂的两步本体聚合方法。首先用高纯氮气将带有搅拌装置的反应容器A内的空气置换干净，然后加入反应单体（α-烯烃），接着在高纯氮气的保护下依次加入Ziegler-Natta催化剂、茂金属催化剂两种催化剂体系引发单体聚合，单体和催化剂的摩尔比为1:3000~1:90000，两种催化剂的摩尔比为1:4~4:1，两种催化剂加入的时间间隔为0~120min，在反应器A中室温反应10~120min，当体系粘度增大到足以悬浮催化剂时，把反应器A中的预聚体泵送到开合式反应器B中，最后在-40~40℃下反应2~10天后，即可得到双峰MWD聚α-烯烃油品减阻剂。

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；

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。