Состав для уменьшения гидравлического сопротивления

Номер патента: 5628

Опубликовано: 28.04.2005

Авторы: Карху Мика, Карху Эса, Харьюхахто Ханну, Рокас Лейф

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ получения состава для уменьшения гидравлического сопротивления, включающий в себя образование дисперсии из

(a) полимера, способного уменьшать гидравлическое сопротивление и являющегося высокомолекулярным (мол.вес >3Ч 105 г/моль) полимером C2-C30 олефинов, который, по существу, некристаллический и растворим в углеводородах, в количестве 1-60% и

(b) натурального жира или натурального масла в количестве 40-99%; где оба количества указаны от общего веса (a) и (b),

характеризующийся тем, что указанный полимер используют в виде углеводородного геля.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что весовое содержание полимера в геле составляет 1-20%, преимущественно около 2-10%.

3. Способ по п.1 или 2, характеризующийся тем, что указанный гель дезинтегрируют путем его пропускания через дезинтегрирующий аппарат, предпочтительно плющильное устройство или шестеренчатый насос, с получением хлопьев размером предпочтительно 0,1-6,0 мм, наиболее предпочтительно 0,5-3,0 мм.

4. Способ по п.3, характеризующийся тем, что указанный гель дезинтегрируют в указанном натуральном жире или натуральном масле.

5. Способ по любому из пп.1-4, характеризующийся тем, что указанная дисперсия содержит

(c) добавку, предпочтительно диспергирующе-стабилизирующий агент в количестве 0,1-50% от общего веса (a), (b) и (c).

6. Способ по любому из пп.1-5, характеризующийся тем, что указанный полимер является сверхвысокомолекулярным (СВМ, мол.вес >3Ч 106 г/моль) полимером C2-C30 a -олефинов, предпочтительно СВМ полимером C4-C20 a-олефинов, наиболее предпочтительно СВМ полимером C6-C14 a -олефинов.

7. Способ по любому из пп.1-6, характеризующийся тем, что указанный натуральный жир или натуральное масло содержит основной компонент на основе лауриновой, пальмитиновой, стеариновой, олеиновой, линолевой и/или миристиновой кислот.

8. Способ по любому из пп.1-7, характеризующийся тем, что указанный натуральный жир или натуральное масло является нелетучим маслом.

9. Способ по п.8, характеризующийся тем, что указанное нелетучее масло является соевым, подсолнечным, льняным, перилловым, конопляным, рапсовым или горчичным маслом, а предпочтительно льняным или рапсовым маслом.

10. Способ по любому из пп.5-9, характеризующийся тем, что указанный диспергирующе-стабилизирующий агент является эмульгирующим агентом, предпочтительно обладающим анионной активностью веществом водно-масляного типа, например мылом или мылоподобным веществом.

11. Способ по п.10, характеризующийся тем, что указанный диспергирующе-стабилизирующий агент является содержащим щелочной или щелочно-земельный металл или аммоний мылом жирной кислоты, имеющей от 12 до 22 атомов углерода, предпочтительно содержащим щелочной или щелочно-земельный металл мылом жирной кислоты, являющейся основой главного компонента жира или нелетучего масла, наиболее предпочтительно натриевой солью льняного или рапсового масла.

12. Способ по любому из пп.1-11, характеризующийся тем, что весовое содержание указанного полимера в указанной дисперсии составляет 5-50%, предпочтительно 10-40%, наиболее предпочтительно около 20-30%.

13. Способ по любому из пп.1-12, характеризующийся тем, что весовое содержание указанного натурального жира или натурального масла в указанной дисперсии составляет 50-95%, предпочтительно 60-90%, наиболее предпочтительно 70-80%.

14. Способ по любому из пп.1-13, характеризующийся тем, что весовое содержание указанного диспергирующе-стабилизирующего агента в указанной дисперсии составляет 0,5-10%, предпочтительно 1-5%, наиболее предпочтительно 2-3%.

15. Способ по любому из пп.1-14, характеризующийся тем, что по меньшей мере один раз указанный полимер приводят в предварительный контакт с натуральным жиром или натуральным маслом и отделяют от него перед окончательным диспергированием в указанном жире или нелетучем масле.

16. Способ по п.15, характеризующийся тем, что для предварительного контакта используют тот же самый натуральный жир или натуральное масло, предпочтительно нелетучее масло, в котором полимер диспергируют.

17. Способ по п.15 или 16, характеризующийся тем, что предварительный контакт содержащего полимер указанного геля проводят с потоком натурального жира или натурального масла, предпочтительно при комнатной температуре.

18. Способ по п.17, характеризующийся тем, что при указанном предварительном контакте весовое соотношение между указанным гелем, содержащим полимер, и указанным натуральным жиром или натуральным маслом составляет от 1:0,5 до 1:10, предпочтительно от 1:2 до 1:4.

19. Способ по любому из пп.15-18, характеризующийся тем, что после указанного предварительного контакта дисперсию полимера концентрируют.

20. Способ по любому из пп.15-19, характеризующийся тем, что после указанных предварительного контакта и концентрирования дисперсию полимера повторно диспергируют в указанном натуральном жире или натуральном нелетучем масле.

21. Способ по любому из пп.5-20, характеризующийся тем, что указанный диспергирующе-стабилизирующий агент добавляют после диспергирования полимера в указанном натуральном жире или натуральном нелетучем масле.

22. Способ по п.21, характеризующийся тем, что указанный диспергирующе-стабилизирующий агент добавляют при перемешивании, предпочтительно энергичном, наиболее предпочтительно с помощью гомогенизатора.

23. Способ по любому из пп.1-22, характеризующийся тем, что после контактирования полимера и натурального жира или натурального масла и добавления диспергирующе-стабилизирующего агента полученную смесь перемешивают в течение 0,5-10 ч, предпочтительно в течение около 2-6 ч.

24. Способ по любому из пп.5-23, характеризующийся тем, что указанный полимер контактирует со смесью указанного натурального жира или натурального масла и указанного диспергирующе-стабилизирующего агента.

25. Способ по любому из пп.1-24, характеризующийся тем, что полимер диспергируют в указанном натуральном жире или натуральном масле путем перемешивания при повышенной температуре, предпочтительно при 40-150шC, более предпочтительно при 50-100шC.

26. Способ по любому из пп.5-25, характеризующийся тем, что диспергирующе-стабилизирующий агент готовят на месте путем реагирования указанного натурального жира или натурального нелетучего масла с основанием щелочного или щелочно-земельного металла или аммония, наиболее предпочтительно путем частичного омыления жира или нелетучего масла с получением таким образом смеси жира или нелетучего масла и диспергирующе-стабилизирующего агента.

27. Способ уменьшения гидравлического сопротивления текущего углеводорода, характеризующийся

A) получением состава для уменьшения гидравлического сопротивления, приготовленного способом по любому из пп.1-26,

B) подачей состава для уменьшения гидравлического сопротивления внутрь трубопровода, в котором течет или будет протекать углеводород.

28. Способ по п.27, характеризующийся тем, что состав для уменьшения гидравлического сопротивления подают в количестве около 1-200 промилей, предпочтительно 10-100 промилей, наиболее предпочтительно 20-80 промилей.

 

Текст

Смотреть все

005628 Область изобретения Изобретение относится к составу для уменьшения гидравлического сопротивления, способу получения состава для уменьшения гидравлического сопротивления и способу уменьшения гидравлического сопротивления текущего углеводорода. Уровень техники Когда жидкость, например жидкий углеводород, подается по трубопроводу, трение потока жидкости вызывает падение давления, увеличивающееся с расстоянием от пункта(ов) подачи. Такое падение напора на трение потока, называемое также гидравлическим сопротивлением, увеличивает энергетические и технические затраты, требующиеся для транспортировки жидкости по трубопроводу. Для уменьшения гидравлического сопротивления используются различные полимерные материалы в качестве присадок к жидкостям. Подходящими материалами являются полимеры (гомополимеры и сополимеры) олефинов, в особенности имеющие очень высокий молекулярный вес некристаллические и растворимые в углеводороде полимеры С 3-С 30 -олефинов. Чтобы облегчить хранение, транспортировку и подачу снижающих гидравлическое сопротивление материалов, они поставляются в различных видах. Вдобавок к безводным твердым полимерам используются суспензии измельченных полимеров, однако со временем они имеют тенденцию к агломерации. С другой стороны, частицы полимера, покрытые антиагломерирующим агентом, имеют ограниченную растворимость в среде транспортируемого углеводорода. Для доставки и введения растворов и гелей с полимерами требуется специальное оборудование. Их максимальная концентрация ограничена 10% по весу, что неудобно. В заявке WO 97/01582 раскрыт состав для уменьшения гидравлического сопротивления, приготовленный путем полимеризации -олефина в растворе, добавления к полученному полимерному раствору осадителя, который осаждает полимер в виде маленьких частиц, отделения надосадочной жидкости и осадителя из полученной суспензии и дальнейшего уменьшения количества растворителя добавлением дополнительного осадителя и/или выпариванием растворителя. Типичными применяемыми в этой заявке растворителями являются керосин, топливо для реактивных двигателей, а также парафиновые и изопарафиновые растворители. Типичные осадители - С 2-С 6 моно- и полиатомные спирты, эфиры, кетоны и сложные эфиры. Кроме того, могут быть добавлены антиагломерирующие агенты, например металлические соли высших жирных кислот, в количестве 25-75% от веса полимера. Заявка WO 98/16586 раскрывает состав для уменьшения гидравлического сопротивления, который получают путем покрытия частиц полиолефина неагломерирующим (разбивающим) агентом, например парафином жирной кислоты (моноэфиром), металлической солью жирной кислоты или амидом жирной кислоты. Затем покрытые частицы полиолефина диспергируют в одноатомных спиртахС 14,гликоляхС 14, а также в полипропилене и эфирах полиэтиленгликоля. Однако, вышеотмеченные технические решения, в которых уменьшающий гидравлическое сопротивление полимер диспергируют в спиртах, эфирах, кетонах и сложных эфирах, имеют недостаток, заключающийся в том, что дисперсионная среда несовместима с текучей средой углеводорода, гидравлическое сопротивление которой требуется уменьшить. Задачей изобретения является получение состава для уменьшения гидравлического сопротивления,который является эффективным и совместимым со средой углеводорода, подаваемой по трубопроводу. Кроме того, этот состав должен иметь достаточно высокую концентрацию, быть легко приготавливаемым и простым в обращении. Сырье для этого состава должно быть дешевым и легкодоступным. Настоящее изобретение Задачи изобретения достигаются получением состава для уменьшения гидравлического сопротивления, который главным образом характеризуется дисперсией, содержащей:(a) полимер, способный уменьшать гидравлическое сопротивление, в количестве 1-60%,(b) натуральный жир или натуральное масло в количестве 40-99%; оба количества - от общего веса(а) и (b). Предпочтительно дисперсия содержит также(c) добавку,наиболее предпочтительно диспергирующе-стабилизируюший агент 0,1-50% от общего веса (а), (b) и (с). Компоненты (а), (b) и (с) составляют преимущественно по меньшей мере 80%, наиболее преимущественно около 90%, от веса всего состава для уменьшения гидравлического сопротивления Когда присутствуют все три компонента, то их содержание от общего веса (а), (b) и (с) составляет 0,5-59,4% компонента (а), 20-98% компонента (b) и 0,1-50% компонента (с). Под дисперсией подразумевается система, в которой частицы дисперсной фазы не соединены, а отделены друг от друга дисперсной средой (Rompps Chemie-Lexicon, 7. Aufl. (1973), 2. Teil, 875). Подробное описание изобретения Как отмечено выше, высокомолекулярные некристаллические полимеры, способные уменьшать гидравлическое сопротивление, сами по себе широко известны в технике, и специалист знает, как их выбирать Предпочтительными полимерами являются высокомолекулярные (мол. вес 3105 г/моль) полиме-1 005628 ры С 2-С 30 олефинов, по существу некристаллические, растворимы в углеводородах и способны уменьшать гидравлическое сопротивление углеводородной жидкости. Это могут быть гомо- или сополимеры указанных олефинов, причем сомономер может быть другим олефином (см. заявку ЕР-А 1-0 223 889, стр. 3, строки 38-44, указанную здесь в качестве ссылки), или, например, мономер дивинила, такой как дивинилбензол или дивинилсилоксан (см. патент США 5276116, колонки 2, 1. 45 - 3, 1. 4, указанный здесь в качестве ссылки). Нет нужды указывать, что сополимер - это полимер, который содержит более одного типа повторяющегося звена (Alger, M. S. M., Polymer Science Dictionary, 1990, Elsevier Appl. Sci., стр. 86),включая тримеры. Указанный полимер является предпочтительно сверхвысокомолекулярным (СВМ, мол. вес 3106 г/моль) некристаллическим полимером С 3-С 30 -олефинов, более предпочтительно СВМ полимером С 4 С 20 -олефинов, а наиболее предпочтительно СВМ полимером С 5-С 12 -олефинов. Такие полимеры использованы, например, в заявке WO 97/01582, указанной здесь в качестве ссылки, где на стр. 5, строках 5-12 упоминаются полиолефины с молекулярным весом до 10106 г/моль, имеющие коммерческие наименования, начинающиеся с FLO и поставляемые Baker Pipeline Products, подразделением BakerPerformance Chemicals, Inc. Таким образом, используемые в изобретении полиолефины доступны для их выбора специалистом. Они могут быть также легко получены, например, способами изобретателей Mack и Mack и др.,описанными в указанных здесь в качестве ссылок патентах США 4415714 (см. примеры в колонках 11-18), 4358572 (колонки 7-10) и 4289679 (колонка 4), в которых -олефины полимеризуются в присутствии системы Циглера-Натта, содержащей хлорид титана, донор электронов и алкилалюминиевый сокатализатор, причем полимеризацию останавливают при превращении, меньшем 20%. Такие полимеры растворимы в текучей среде углеводородов и действуют как агенты, уменьшающие гидравлическое сопротивление. Типичные гомополимеры -олефинов - это полибутен-1, полигексен-1, полиоктен-1, полидецен-1,полигексадецен-1 и полиэйкозан-1. Типичные сополимеры -олефинов - это пропен-додецен-1 сополимер, бутен-1-додецен-1 сополимер, бутен-1-децен-1 сополимер, гексен-1-додецен-1 сополимер, октен-1 тетрадецен-1 сополимер, бутен-1-децен-1-додецен-1 сополимер, пропен-гексен-1-додецен-1 сополимер и т. д. Предпочтительными полимерами являются полигексен-1, полиоктен-1, полидецен-1, полидодецен-1,политетрадецен-1, пропен-додецен-1 сополимер, бутен-1-децен-1 сополимер, бутен-1-додецен-1 сополимер и гексен-1-додецен-1 сополимер. Особенно предпочтителен полигексен-1 и полиоктен-1. Помимо полимера, действующего в качестве агента, уменьшающего гидравлическое сопротивление текучих сред углеводородов, заявленный состав содержит натуральный жир или натуральное масло. Предпочтительно состав содержит нелетучее масло. Используемый жир или нелетучее масло является твердым, полутвердым или жидким растительным или животным продуктом, который химически состоит по существу из смеси сложных глицериновых эфиров высших жирных кислот, которые имеют четное число атомов углерода (Rompps Chemie-Lexicon, 7. Aufl. (1973), 2. Teil, 1101). Естественно, что отдельные сложные глицериновые эфиры и смеси синтетических глицериновых сложных эфиров также могут быть применены в данном изобретении. Соответствующие синтетические жиры или нелетучие масла также входят в заявленный объем защиты. В уровне техники природные жиры и природные нелетучие масла подразделяются в соответствии с преобладающей исходной жирной кислотой. Так жиры, которые могут быть использованы в изобретении, являются жирами лауриновой и миристиновой кислот наподобие кокосового жира, жирами пальмитиновой кислоты подобно пальмовому жиру и жирами стеариновой кислоты подобно маслу какао. Однако, эти жиры плавятся только при температуре 24-47 С, поэтому для включения их в углеводородную жидкость и диспергирования и распределения в ней они должны быть нагреты. Поэтому нелетучие масла предпочтительнее жиров. Типичными нелетучими маслами являются масла пальмитиновой кислоты, например, пальмовое масло, масла олеиновой и линолевой кислот, например, оливковое масло, масла линоленовой кислоты, например, льняное, перилловое и конопляное масло, а также масла эруковой кислоты, например, рапсовое и горчичное масло. Предпочтительны масла на основе лауриновой, пальмитиновой, стеариновой, олеиновой, линолевой и/или миристиновой кислот или содержащие эти кислоты в значительном количестве. Такими маслами являются соевое, подсолнечное, льняное, перилловое, конопляное, рапсовое и горчичное масла, а наиболее предпочтительно льняное и рапсовое масло. В изобретении можно использовать также другие масла, например, талловое масло, на основе жирных и смоляных кислот, например, абиетиновой кислоты. Сведения о жирах и маслах, которые можно использовать в изобретении, см. также в книге Ullmanns Encyclopadie der Technischen Chemie,3. Aufl., 7. Band (страницы 477-482), указанной здесь в качестве ссылки. Несмотря на то, что полимер может быть диспергирован в жире или масле только механически,предпочтительно добавление диспергирующе-стабилизирующего агента. Предпочтительные диспергирующе-стабилизирующие агенты - это диспергирующие вещества, например, эмульгаторы и другие антиагломерирующие агенты. Для изобретения можно легко выбрать традиционные эмульгаторы, которые устанавливают правильную активность пограничного слоя между полимером и жиром или нелетучим-2 005628 маслом. Такие эмульгаторы представлены в книге Ullmanns Encyclopadie der Technischen Chemie, 3. Aufl.,6. Band (страницы 504-507), указанной здесь в качестве ссылки. Другие пригодные антиагломерирующие агенты могут быть выбраны из содержащих нещелочной металл (например, Zn) солей жирных кислот. Однако предпочтительными эмульгаторами являются вещества водно-масляного типа, обладающие анионной активностью, например, мыла и мылоподобные вещества. Еще более предпочтительны содержащие щелочные и щелочно-земельные металлы или аммоний мыла жирных кислот, имеющих от 12 до 22 атомов углерода. Наиболее предпочтительны содержащие щелочные и щелочноземельные металлы мыла именно той жирной кислоты, которая является основой главного компонента жира или нелетучего масла. Таким пригодным диспергирующе-стабилизирующим агентом является, например, натриевая соль льняного или рапсового масла. Дисперсия состава для уменьшения гидравлического сопротивления по изобретению содержит, в присутствии диспергирующе-стабилизирующего агента, 0,5-59,4% компонента (а), 20-98% компонента(b) и 0,1-50% компонента (с), исходя из общего веca (a), (b) и (с), см. выше. Количество указанного полимера (а) в указанной дисперсии составляет от общего веса (а), (b) и (с),предпочтительно 5-50%, более предпочтительно 10-40% и наиболее предпочтительно около 20-30%. Независимо от этого, количество указанных натурального жира или натурального масла (b) в указанной дисперсии составляет от общего веса (а), (b) и (с) предпочтительно 50-95%, более предпочтительно 60-90% и наиболее предпочтительно 70-80%. Далее, независимо от этого, количество стабилизирующего агента (с) в указанной дисперсии составляет от общего веса (а), (b) и (с) предпочтительно 0,5-10%, более предпочтительно 1-5% и наиболее предпочтительно 2-3%. Заявленный состав может содержать также другие компоненты, которые улучшают его свойства. Кроме вышеописанного состава для уменьшения гидравлического сопротивления, изобретение относится также к способу получения состава для уменьшения гидравлического сопротивления. Согласно известному уровню техники, получение пригодных составов, содержащих уменьшающий гидравлическое сопротивление агент, полностью обосновано, но не является простой задачей. Как отмечалось выше,частицы полимера имеют тенденцию к агломерации, обладают низкой растворимостью либо образуют слишком разбавленные или несовместимые композиции. Эти проблемы разрешены в способе, характеризующемся главным образом тем, что образуют дисперсию из ранее указанного полимера (а) в количестве 1-60%, способного уменьшать гидравлическое сопротивление, и ранее указанного жира или нелетучего масла (b) в количестве 40-99%, где процентные содержания рассчитаны от общего веса (а) и (b). Дисперсия может быть получена главным образом механическими средствами, но предпочтительно, если дисперсию получают из указанного количества указанного полимера (а), указанного количества указанного жира или нелетучего масла (b) и ранее указанной добавки (с), предпочтительно диспергирующе-стабилизирующего агента, в количестве 0,1-50% от общего веса (а), (b) и (с). Полимер (а), жир или нелетучее масло (b) и диспергирующе-стабилизирующий агент (с) выбираются по существу так, как указано выше в связи с описанием соответствующих компонентов (а), (b) и (с) для заявленного состава для уменьшения гидравлического сопротивления. То же самое относится и к преимущественным количествам указанных компонентов. Указанный полимер используется преимущественно в виде углеводородного геля. Например, этот гель может содержать 1-20% по весу, преимущественно около 2-10% по весу указанного полимера, а в качестве остального - существенным образом углеводород с возможным содержанием остаточного мономера. Обычно гель образуется при полимеризации -олефинового углеводорода с выходом менее 20% полимера. До или в течение контактирования содержащего полимер геля с натуральным жиром или натуральным маслом гель предпочтительно дезинтегрируют путем его пропускания через дезинтегрирующий аппарат, предпочтительно плющильное устройство или т.п., с получением хлопьев или гранул размером предпочтительно 0,1-6 мм, наиболее предпочтительно 0,5-3 мм. Обычным плющильным устройством является шестеренчатый насос, в котором шестерни отсекают куски, выходящие затем в виде указанных хлопьев или гранул. Предпочтительно гель вводят со стороны всасывания циркуляционного шестеренчатого насоса в аппарате для диспергирования компонентов, поэтому указанная дезинтеграция геля происходит одновременно с его диспергированием в указанном жире или масле (и диспергирующестабилизирующем агенте). Заявленный способ может осуществляться с предварительным контактированием дезинтегрированного геля с жиром или нелетучим маслом или без такого контактирования. Согласно одному варианту осуществления изобретения указанный полимер по меньшей мере один раз предварительно контактирует с натуральным жиром или натуральным маслом и отделяется от него перед тем, как окончательно диспергироваться в указанном натуральном жире или натуральном масле. Предварительно контактирующий жир или масло являются предпочтительно такими же, в которых полимер диспергируется окончательно. Предварительное контактирование проводят преимущественно при комнатной температуре, и весовое отношение указанного содержащего полимер геля и указанного жира-3 005628 или масла при предварительном контактировании составляет преимущественно от 1:0,5 до 1:10, наиболее предпочтительно от 1:2 до 1:4. После предварительного контактирования полимер концентрируют. Концентрирование выполняют предпочтительно путем отделением полимера от жира или масла весовым методом или центрифугированием с помощью сит, фильтров, циклонов и т. д., более предпочтительно при помощи вакуумной фильтрации, после чего полимер диспергируют в указанном жире или масле. Компоненты используют в таких количествах, чтобы достичь вышеуказанного состава. Диспергирование проводят предпочтительно с помощью диспергирующего смесителя, содержащего питающий шестеренчатый насос для подачи полимера, циркуляционный шестеренчатый насос и обратный трубопровод для рециркуляции смеси полимера с жиром или нелетучим маслом. Температура составляет обычно 40-150 С, предпочтительно 50-100 С. Нормальное время диспергирования - от 2 до 100 ч, предпочтительно от 10 до 50 ч. После предварительного контактирования и диспергирования полимера в указанном жире или нелетучем масле лишний жир или нелетучее масло можно удалить предпочтительно просеиванием с помощью сита в 40-100 мкм. Затем добавляют указанный диспергирующе-стабилизирующий агент. Его добавление проводят предпочтительно при перемешивании, более предпочтительно при энергичном перемешивании, наиболее предпочтительно посредством гомогенизатора, содержащего, например, шестеренчатый насос, оснащенный обратным клапаном и рециркуляцией. В заключение полученная смесь может быть перемешана в течение 0,5-10 ч, предпочтительно около 2-6 ч, с применением, например, лопастного миксера при скорости 50-200 об/мин. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения указанный полимер не подвергают предварительному контактированию, а проводят его контактирование непосредственно со смесью указанного жира или нелетучего масла и указанного диспергирующе-стабилизирующего агента. Затем полимер обычно диспергируют в указанном жире или масле путем смешивания при повышенной температуре, предпочтительно при 40-150 С, более предпочтительно при 50-100 С, причем полимер используют наиболее предпочтительно в виде геля. Окончательное перемешивание может быть проведено как в конце вышеописанного варианта осуществления с предварительным контактированием. Диспергирующе-стабилизирующий агент представляет собой преимущественно мыло и готовится более предпочтительно на месте путем реагирования указанного жира или нелетучего масла с основанием щелочного или щелочно-земельного металла, наиболее предпочтительно путем частичного омыления жира или нелетучего масла, используемого в качестве диспергирующей среды, с получением таким образом смеси жира или нелетучего масла и диспергирующе-стабилизирующего агента. Вдобавок к заявленному составу для уменьшения гидравлического сопротивления и способу его получения, данное изобретение относится также к способу уменьшения гидравлического сопротивления текущего углеводорода. Этот способ характеризуется стадиями: А. получением состава для уменьшения гидравлического сопротивления в соответствии с вышеописанным продуктом или приготовленного согласно вышеописанному способу; В. подачей состава для уменьшения гидравлического сопротивления внутрь трубопровода, в котором течет или будет протекать углеводород. Состав для уменьшения гидравлического сопротивления подают предпочтительно в количестве около 1-200 промилей, более предпочтительно 10-100 промилей, наиболее предпочтительно 20-80 промилей. Следующие примеры, в которых доли и процентные содержания даны по весу, если не указано иное, представлены лишь для иллюстрации изобретения. Примеры Методы измерений Показателя, используемые для характеристики составов для уменьшения гидравлического сопротивления, далее именуемых СУС, можно грубо подразделить на показатели физических свойств (сухой остаток, вязкость) и действительные эксплуатационные показатели (DPT, DFT, Visko 50). Сухой остаток пробы геля определяют удалением растворителя(ей) геля путем выпаривания в нагревательной камере. Помимо полимера гель почти не содержит других солей, поэтому сухой остаток дает содержание полимера в продукте. Сухой остаток в геле является важным физическим свойством,так как достигаемый на месте использования результат зависит от количества полимера, растворенного в жидкости, т. е. при введении в жидкость равных масс или объемов различных продуктов наиболее эффективный агент вводится с продуктом, имеющим самый большой сухой остаток. Вязкость - это динамическая вязкость (в сантипуазах), измеряемая вискозиметром Брукфильда с использованием различных скоростей сдвига (например, 0,5, 1, 2,5, 5, 10, 20, 50 и 100 об/мин).DPT (= разница давлений по времени) является показателем срока службы. Подвергаемую тестированию пробу подают в систему циркуляции раствора, поддерживаемую шестеренчатым насосом. Путем измерения давления на выходе может быть отслежено разложение пробы, а затем, когда проба раз за разом пропускается через насос, можно отследить постепенное исчезание эффекта уменьшения гидравлического сопротивления. При измерениях DPT особое внимание уделяется величине DPT в процентах,которую получают как интеграл путем суммирования разниц между контрольным давлением и мгновен-4 005628 ными давлениями в процессе измерения. Уменьшение гидравлического сопротивления может быть вычислено по следующему уравнению% уменьшения гидравлического сопротивления = (р 0 - pS)/p0100,где р 0 - измеренное гидравлическое сопротивление, имеющее место, когда через испытательную линию прокачивается испытываемая жидкость, не содержащая уменьшающее это сопротивление вещество, apS - измеренное падение давления при прокачивании через испытательную линию испытываемой жидкости, содержащей вещество, уменьшающее гидравлическое сопротивление.DFT (= разница сил по времени) используется для оценки эффективности СУС в углеводородном растворителе, который энергично перемешивают. При этой оценке отмеченный процент уменьшения гидравлического сопротивления указывает на эффективность СУС, которая тем выше, чем больше этот процент. С 0 показывает количество (в промилях) СУС, которое необходимо для достижения эффективности, равной 67% от максимальной эффективности в условиях измерений. Тест Visko 50 основан на измерении кинематической вязкости пробы. Готовят 50 промилей СУС,вязкость которой сравнивают с вязкостью чистого растворителя. Результат теста Visko 50 содержит информацию о растворимости СУС, а также о его способности изменять вязкоупругие свойства текучей среды углеводорода. СУС считается тем лучшим, чем больше величина Visko 50. Приготовление 1. Аппаратура. Аппарат- Диспергирующий аппарат, состоящий из имеющего коническое днище сосуда, оборудованного нагревательным кожухом и циркуляционным смесителем. Крышка сосуда имеет водоохлаждаемую колонку со штуцером для отвода дистиллята. Имеется также отдельный охладитель для отходящих газов.- Отдельный циркуляционный шестеренчатый насос и обратный трубопровод были подсоединены к днищу диспергирующего аппарата.- Другой отдельный, питающий шестеренчатый насос был использован для введения содержащего полимер геля в нелетучее масло (и в диспергирующе-стабилизирующий агент).- Вакуумный насос использовался, например, для фильтрации между стадиями контактирования или после них.- Также использовался гомогенизатор типа статор-ротор с плавным регулированием скорости вращения. 2. Способ с предварительным контактированием. Был получен гель, содержащий 5-10% (см. в каждом примере) полимера. Затем гель добавили к нелетучему маслу (в примерах использовали рапсовое масло) при весовом соотношении между указанным гелем, содержащим полимер, и указанным нелетучим маслом от 1:2 до 1:4 (см. в каждом примере). Температура контактирования составила 20 С. После предварительного контактирования смесь геля с нелетучим маслом была подана на вакуумное сито, где частицы содержащего полимер геля были отделены от нелетучего масла. После предварительного контактирования и разделения к отделенным частицам содержащего полимер геля в диспергирующем аппарате добавили окончательное количество свежего нелетучего масла. Количество геля соответствовало весовому отношению полимера (сухого остатка) к жиру или нелетучему маслу от 1:3 до 1:9 (см. в каждом примере). Затем смесь геля с нелетучим маслом перемешивали в течение 18 ч при 70 С. После перемешивания избыток нелетучего масла удалили фильтрацией, используя фильтр с ячейками 88 мкм, с получением окончательных количеств полимера и нелетучего масла (20-30% полимера и 70-80% нелетучего масла, в зависимости от примера). После этого удаления добавили окончательное количество диспергирующе-стабилизирующего агента (2-3% в зависимости от примера), и окончательную смесь гомогенизировали в лабораторном гомогенизаторе (шестеренчатый насос-обратный клапанрециркуляция). После гомогенизации дисперсию дополнительно перемешивали в лабораторной мешалке в течение 4 ч. 3. Способ прямого контактирования, включая получение диспергирующе-стабилизирующего агента. При комнатной температуре соответствующие количества льняного масла и его натриевой соли(например, при мольном отношении 20:80) смешали вместе в качестве диспергирующестабилизирующего агента. Альтернативно смешивали вместе льняное масло и 50%-ный раствор NaOH при температуре около 80 С для получения смеси льняного масла и натриевой соли (мыла) с тем же мольным отношением. Возможные летучие включения допускалось удалять выпариванием при повышенной температуре. Указанная смесь выдерживалась в описанном диспергирующем аппарате. Затем температуру устанавливали около 60 С и включали питающий шестеренчатый насос. Содержащий полимер гель подавали питающим шестеренчатым насосом и вводили через маленький патрубок в циркулирующий поток указанной смеси льняного масла и его натриевой соли. Подача геля происходила со стороны всасывания циркуляционного шестеренчатого насоса, который затем дробил полимер на-5 005628 маленькие гранулы размером 0,5-3,0 мм, легко диспергирующиеся в горячей смеси. Гранулы геля быстро нагревались, а растворитель углеводородного геля удалялся выпариванием. Подачу геля продолжали до достижения требуемого состава (см., например, формулу изобретения). После диспергирования продукт окончательно гомогенизировали с помощью вышеуказанного лабораторного гомогенизатора. Примеры Пример 1 (с предварительным контактированием). Получение дисперсии начали с подачи 4,5 кг геля, содержащего полимер на основе -олефина, в 11 кг рапсового масла при комнатной температуре. Содержание полимера в геле составляло 6,5% по весу. Полученную смесь геля и масла профильтровали под вакуумом, и обработанные частицы геля были извлечены для последующей обработки. К полимерным частицам геля добавили 1,8 кг чистого рапсового масла, и полученную смесь перемешивали 18 ч при 70 С. После перемешивания избыток рапсового масла удалили при помощи сита с ячейками 88 мкм, затем добавили 30 г натриевой соли рапсового масла в качестве диспергирующе-стабилизирующего агента и гомогенизировали смесь в лабораторном гомогенизаторе. В завершение дисперсию перемешивали 4 ч в лопастной мешалке. Анализ продукта После вакуумной фильтрации вес полимерно-масляной смеси составил 1,401 кг. После перемешивания при 70 С вес полимерно-масляной смеси был 1,192 кг. Содержание полимера в конечной дисперсии было 24,4%. Величина DPT составила 31,7%, снижение гидравлического сопротивления (DR) составило 29,0%, величина С 0 - 5,7, а величина Visko 50 составила 0,234. Пример 2 (с предварительным контактированием). Получение дисперсии начали с подачи 1,8 кг геля, содержащего полимер на основе -олефина, в 5,5 кг рапсового масла при комнатной температуре (20 С). Содержание полимера в геле составляло 6,5% по весу. Полученную смесь геля и масла профильтровали под вакуумом, и обработанные частицы геля были извлечены для последующей обработки. К полимерным частицам геля добавили 0,9 кг чистого рапсового масла, и полученную смесь перемешивали 18 ч при 70 С. Одновременно с этим присутствующий в геле углеводород удаляли выпариванием и восстанавливали для повторного использования. После перемешивания избыток рапсового масла удалили при помощи сита с ячейками 88 мкм, затем добавили 20 г натриевой соли рапсового масла в качестве диспергирующе-стабилизирующего агента и гомогенизировали смесь 5 мин в лабораторном гомогенизаторе. В завершение дисперсию перемешивали 4 ч в лопастной мешалке. Анализ продукта После вакуумной фильтрации вес полимерно-масляной смеси составил 1,031 кг. После перемешивания при 70 С вес полимерно-масляной смеси был 0,5 кг. Содержание полимера в конечной дисперсии было 25,8%. Величина DPT составила 31,4%, величина DR - 28,7%, величина С 0 - 7,8, а величина Visko 50 составила 0,152. Пример 3 (прямое контактирование). В резервуар диспергирующего аппарата посредством вакуума ввели 1850 г льняного масла и 10 г 50%-ного раствора NaOH. При перемешивании температуру подняли до 80 С. Введенные вещества выдержали в течение 1 ч для реагирования при поддержании этой температуры и вакуума. Затем температуру изменили до 60 С и включили циркуляционный шестеренчатый насос. Циркуляционный насос прокачивал смесь из резервуара через обратный трубопровод обратно в резервуар. Затем включили питающий шестеренчатый насос и с его помощью через 2-х мм патрубок на всасывающей стороне циркуляционного насоса медленно ввели 18700 г геля, содержащего уменьшающий гидравлическое сопротивление полимер. Циркуляционный насос дробил содержащий полимер вводимый гель на частицы длиной 0,5-3 мм, которые диспергировались в смеси масла и стабилизирующего агента. После окончания выпаривания углеводородного растворителя дисперсию окончательно гомогенизировали. Анализ Сухой остаток гомогенизированной дисперсии составил около 24%. Связанные с уменьшением гидравлического сопротивления свойства были проверены в DPT-аппарате, и была измерена вязкость раствора с концентрацией 50 промилей. Величина DPT составила 34,5%, величина DR - 25,5%, величина С 0 - 7,2, а величина Visko 50 составила 0,159. Пример 4. При получении дисперсии был использован гель Necadd 547, содержащий уменьшающий гидравлическое сопротивление полимер. При полимеризации в качестве мономера использовался только гексан без растворителя. В 100 л соевого масла ввели 30 л указанного геля Necadd 547. Гель вводили с помощью плющильного аппарата, в котором гель в виде небольших хлопьев контактировал с потоком масла при 20 С. Смесь масла с гелем подали непосредственно в оборудованный паровой рубашкой диспергатор, в котором смесь была нагрета до 80 С, а гексан был удален с помощью вакуума. Удаление мономера заняло 4 ч.-6 005628 После этого смесь перевели в резервуар. Избыток масла удалили из смеси с помощью вакуумного сита, добавили 200 г стабилизатора ES 2 и провели гомогенизацию в лабораторном гомогенизаторе (шестеренчатый насос-обратный клапан-рециркуляция; время гомогенизации - 5 мин). В качестве смесителя использовали лопастную мешалку со скоростью 100 об/мин. После вакуумной фильтрации вес смеси полимера с маслом составил 3,2 кг. Содержание полимера в конечной дисперсии было 25%. АнализDPT = 32,3%, DR = 25,0%, С 0 = 8,0, Visko 50 = 0,216, размер частиц D 50 мкм 312, D 90 мкм 594 и D 10 мкм 86. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения состава для уменьшения гидравлического сопротивления, включающий в себя образование дисперсии из(a) полимера, способного уменьшать гидравлическое сопротивление и являющегося высокомолекулярным (мол.вес 3105 г/моль) полимером С 2-С 30 олефинов, который, по существу, некристаллический и растворим в углеводородах, в количестве 1-60% и(b) натурального жира или натурального масла в количестве 40-99%; где оба количества указаны от общего веса (а) и (b),характеризующийся тем, что указанный полимер используют в виде углеводородного геля. 2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что весовое содержание полимера в геле составляет 120%, преимущественно около 2-10%. 3. Способ по п.1 или 2, характеризующийся тем, что указанный гель дезинтегрируют путем его пропускания через дезинтегрирующий аппарат, предпочтительно плющильное устройство или шестеренчатый насос, с получением хлопьев размером предпочтительно 0,1-6,0 мм, наиболее предпочтительно 0,53,0 мм. 4. Способ по п.3, характеризующийся тем, что указанный гель дезинтегрируют в указанном натуральном жире или натуральном масле. 5. Способ по любому из пп.1-4, характеризующийся тем, что указанная дисперсия содержит(c) добавку, предпочтительно диспергирующе-стабилизирующий агент в количестве 0,1-50% от общего веса (а), (b) и (с). 6. Способ по любому из пп.1-5, характеризующийся тем, что указанный полимер является сверхвысокомолекулярным (СВМ, мол.вес 3106 г/моль) полимером С 2-С 30 -олефинов, предпочтительно СВМ полимером С 4-С 20 -олефинов, наиболее предпочтительно СВМ полимером С 6-С 14 -олефинов. 7. Способ по любому из пп.1-6, характеризующийся тем, что указанный натуральный жир или натуральное масло содержит основной компонент на основе лауриновой, пальмитиновой, стеариновой, олеиновой, линолевой и/или миристиновой кислот. 8. Способ по любому из пп.1-7, характеризующийся тем, что указанный натуральный жир или натуральное масло является нелетучим маслом. 9. Способ по п.8, характеризующийся тем, что указанное нелетучее масло является соевым, подсолнечным, льняным, перилловым, конопляным, рапсовым или горчичным маслом, а предпочтительно льняным или рапсовым маслом. 10. Способ по любому из пп.5-9, характеризующийся тем, что указанный диспергирующестабилизирующий агент является эмульгирующим агентом, предпочтительно обладающим анионной активностью веществом водно-масляного типа, например мылом или мылоподобным веществом. 11. Способ по п.10, характеризующийся тем, что указанный диспергирующе-стабилизирующий агент является содержащим щелочной или щелочно-земельный металл или аммоний мылом жирной кислоты, имеющей от 12 до 22 атомов углерода, предпочтительно содержащим щелочной или щелочноземельный металл мылом жирной кислоты, являющейся основой главного компонента жира или нелетучего масла, наиболее предпочтительно натриевой солью льняного или рапсового масла. 12. Способ по любому из пп.1-11, характеризующийся тем, что весовое содержание указанного полимера в указанной дисперсии составляет 5-50%, предпочтительно 10-40%, наиболее предпочтительно около 20-30%. 13. Способ по любому из пп.1-12, характеризующийся тем, что весовое содержание указанного натурального жира или натурального масла в указанной дисперсии составляет 50-95%, предпочтительно 60-90%, наиболее предпочтительно 70-80%. 14. Способ по любому из пп.1-13, характеризующийся тем, что весовое содержание указанного диспергирующе-стабилизирующего агента в указанной дисперсии составляет 0,5-10%, предпочтительно 15%, наиболее предпочтительно 2-3%. 15. Способ по любому из пп.1-14, характеризующийся тем, что по меньшей мере один раз указанный полимер приводят в предварительный контакт с натуральным жиром или натуральным маслом и отделяют от него перед окончательным диспергированием в указанном жире или нелетучем масле.-7 005628 16. Способ по п.15, характеризующийся тем, что для предварительного контакта используют тот же самый натуральный жир или натуральное масло, предпочтительно нелетучее масло, в котором полимер диспергируют. 17. Способ по п.15 или 16, характеризующийся тем, что предварительный контакт содержащего полимер указанного геля проводят с потоком натурального жира или натурального масла, предпочтительно при комнатной температуре. 18. Способ по п.17, характеризующийся тем, что при указанном предварительном контакте весовое соотношение между указанным гелем, содержащим полимер, и указанным натуральным жиром или натуральным маслом составляет от 1:0,5 до 1:10, предпочтительно от 1:2 до 1:4. 19. Способ по любому из пп.15-18, характеризующийся тем, что после указанного предварительного контакта дисперсию полимера концентрируют. 20. Способ по любому из пп.15-19, характеризующийся тем, что после указанных предварительного контакта и концентрирования дисперсию полимера повторно диспергируют в указанном натуральном жире или натуральном нелетучем масле. 21. Способ по любому из пп.5-20, характеризующийся тем, что указанный диспергирующестабилизирующий агент добавляют после диспергирования полимера в указанном натуральном жире или натуральном нелетучем масле. 22. Способ по п.21, характеризующийся тем, что указанный диспергирующе-стабилизирующий агент добавляют при перемешивании, предпочтительно энергичном, наиболее предпочтительно с помощью гомогенизатора. 23. Способ по любому из пп.1-22, характеризующийся тем, что после контактирования полимера и натурального жира или натурального масла и добавления диспергирующе-стабилизирующего агента полученную смесь перемешивают в течение 0,5-10 ч, предпочтительно в течение около 2-6 ч. 24. Способ по любому из пп.5-23, характеризующийся тем, что указанный полимер контактирует со смесью указанного натурального жира или натурального масла и указанного диспергирующестабилизирующего агента. 25. Способ по любому из пп.1-24, характеризующийся тем, что полимер диспергируют в указанном натуральном жире или натуральном масле путем перемешивания при повышенной температуре, предпочтительно при 40-150 С, более предпочтительно при 50-100 С. 26. Способ по любому из пп.5-25, характеризующийся тем, что диспергирующе-стабилизирующий агент готовят на месте путем реагирования указанного натурального жира или натурального нелетучего масла с основанием щелочного или щелочно-земельного металла или аммония, наиболее предпочтительно путем частичного омыления жира или нелетучего масла с получением таким образом смеси жира или нелетучего масла и диспергирующе-стабилизирующего агента. 27. Способ уменьшения гидравлического сопротивления текущего углеводорода, характеризующийсяA) получением состава для уменьшения гидравлического сопротивления, приготовленного способом по любому из пп.1-26,B) подачей состава для уменьшения гидравлического сопротивления внутрь трубопровода, в котором течет или будет протекать углеводород. 28. Способ по п.27, характеризующийся тем, что состав для уменьшения гидравлического сопротивления подают в количестве около 1-200 промилей, предпочтительно 10-100 промилей, наиболее предпочтительно 20-80 промилей.

МПК / Метки

МПК: C08L 23/18, C09K 3/00

Метки: сопротивления, уменьшения, гидравлического, состав

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/9-5628-sostav-dlya-umensheniya-gidravlicheskogo-soprotivleniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Состав для уменьшения гидравлического сопротивления</a>

Похожие патенты