將聚合物減阻劑造粒的非低溫方法
【專利摘要】一種生產(chǎn)顆粒狀聚合物減阻劑的方法，包括在液體潤濕劑的存在下將平均粒度大于約100mm的本體聚合物DRA造粒，以形成平均粒度為1～100mm的造粒的聚合物DRA。然后可對造粒的聚合物DRA進(jìn)行研磨，以形成平均粒度小于1mm的顆粒狀聚合物DRA?！皾穹ā痹炝７椒ㄓ欣啬軌虿捎靡徊皆炝?，因此簡化了聚合物DRA的生產(chǎn)。液體潤濕劑的實(shí)例包括二醇與水和/或醇的共混物。優(yōu)選的生產(chǎn)裝置包括用多頭旋轉(zhuǎn)爪進(jìn)行造粒。
【專利說明】將聚合物減阻劑造粒的非低溫方法
[0001] 本發(fā)明專利申請是申請?zhí)?00680034721. 8、申請日2006年8月16日、發(fā)明名稱 "將聚合物減阻劑造粒的非低溫方法"的發(fā)明專利申請的分案申請。
[0002] 本發(fā)明涉及生產(chǎn)細(xì)碎的顆粒狀聚合物減阻劑的方法，更具體地涉及將聚合物減阻 劑造粒來生產(chǎn)適于后續(xù)研磨的粉碎材料的方法。
[0003] 使用聚（α -烯烴）或其共聚物減小烴流過導(dǎo)管的阻力和因此這種流體烴運(yùn)輸?shù)?能量需求是公知的。在過去這些減阻劑或DRA采用各種形式，包括磨碎的聚合物的漿料或 分散液以在液體介質(zhì)中形成自由流動并且可泵送的混合物。然而，簡單地將聚（α-烯烴） (ΡΑ0)研磨所通常經(jīng)歷的問題是在經(jīng)歷一段時間之后顆粒將"冷流（cold flow)"或者粘結(jié) 在一起，由此使得不可能將采取以下形式的ΡΑ0放置在待減小阻力的烴中：具有合適的表 面積，即，粒度，其將溶解或另外以高效和有效方式與烴混合。另外，用于尺寸減小的研磨工 藝或機(jī)械作業(yè)往往使聚合物降解，由此降低了聚合物的減阻效率。
[0004] 防止或減少冷流的一種常用的解決方法是用抗附聚劑或分離劑涂布研磨的聚合 物顆粒。在用抗附聚劑涂布之前或同時，還采用聚合物的低溫研磨以制得顆粒。然而，一些 粉末狀或顆粒狀DRA漿料需要特殊設(shè)備用于制備、穩(wěn)定的儲存以及注入導(dǎo)管中以確保DRA 完全和有效地溶于烴物流中。
[0005] 在過去還嘗試了凝膠或溶液DRA (那些聚合物基本上處于含有烴溶劑的粘性溶液 中）。然而，這些減阻凝膠也需要專門的注射設(shè)備以及加壓的輸送系統(tǒng)。凝膠或溶液DRA是 相對穩(wěn)定的，并且具有限定的必須由機(jī)械設(shè)備加以滿足以泵送它們的一組條件，包括但不 一定限于它們的粘度、蒸汽壓、剪切性能等。由于它們典型的高溶液粘度，凝膠或溶液DRA 還限于約l〇wt%聚合物作為載體流體中的最大濃度。因此，這些DRA的運(yùn)輸成本經(jīng)常是顯 著和意欲阻止的，因為被運(yùn)輸和處理的體積的多至約90%是惰性材料。
[0006] 美國專利No. 2, 879, 173描述了一種生產(chǎn)自由流動的聚氯丁二烯顆粒的方法，包 括將聚氯丁二烯的含水分散液的液滴懸浮在一種與水不混溶而且聚合物在低于_20°C時 不溶解于其中的揮發(fā)性有機(jī)液體中。一旦液滴完全凍結(jié)而且聚氯丁二烯凝結(jié)，就把凍結(jié)的 顆粒從該懸浮用液體中分離出來，在它們?nèi)蕴幱趦鼋Y(jié)的狀態(tài)下，涂布上占其干重的5%到 20%的在常壓條件下不與聚氯丁二烯反應(yīng)的粉末。最后加熱顆粒進(jìn)行蒸發(fā)，除去水和任何 粘附的有機(jī)液體。
[0007] 美國專利No. 3, 351，601描述了一種涂布通常粘性的熱塑性粘合劑材料的顆粒的 方法，通過使用少量的氯乙烯/醋酸乙烯酯共聚物與大量的氯化石蠟以及粉末狀石灰石或 滑石粉的混合物。
[0008] 美國專利No. 3, 528, 841描述了用超細(xì)聚烯烴的粉末作為隔離劑來減少聚合物顆 粒，特別是醋酸乙烯酯聚合物和醋酸乙烯酯共聚物顆粒的粘性的用途。
[0009] 加拿大專利675, 522公開了一種將彈性體材料粉碎以制備小顆粒的方法。其包 括：將大塊彈性體材料送入粉碎設(shè)備中、將粉末狀樹脂質(zhì)聚烯烴進(jìn)料到該設(shè)備中、在粉末狀 聚烯烴的存在下將彈性體材料粉碎并且回收粉碎的彈性體材料。
[0010] 美國專利No. 3, 884, 252公開了一種通過將聚合物碎屑浸入非溶劑例如水中和/ 或?qū)⒎勰├缣妓徕}和2, 6-二叔丁基對甲酚、4, 4' -亞甲基-雙（2, 6-二叔丁基苯酚）或 者其它抗氧化劑撒在所述碎屑上而減少聚合物碎屑的氧化降解和冷流的方法。該專利還提 及了通過提供連續(xù)的溶解聚合物源而減小在烴流體的管道運(yùn)輸中的流體流動摩擦損耗的 方法。
[0011] 美國專利No. 4, 016, 894公開了通過細(xì)碎的吸濕性減阻粉末例如聚（環(huán)氧乙烷） 和膠體尺寸的憎水性粉末例如有機(jī)硅改性的膠態(tài)硅石以及惰性填料例如硫酸鈉的粉末組 合物減小湍流的含水物流中的阻力。通過以下方法將粉末組合物注入湍流物流中：首先將 粉末和水混合形成漿料，隨后立即經(jīng)由噴射器將漿料抽取到位于用于湍流物流的泵的下游 和上游端之間的循環(huán)流中。
[0012] 美國專利No. 4, 177, 177公開了一種聚合物乳化方法，包括將液化的水不溶性聚 合物相均勻分散到含有至少一種非離子型、陰離子型或陽離子型水包油型功能乳化劑的含 水液體介質(zhì)相中。該過程在選自烴、烴基醇、醚、醇酯、胺、鹵化物、羧酸酯以及它們的混合物 的化合物的存在下進(jìn)行，該化合物是具有惰性、非揮發(fā)性、水不溶性的液體，并含有至少約8 個碳原子的脂族烴端基。對得到的粗乳液施加足夠的粉碎力，以產(chǎn)生含有平均粒度小于約 〇. 5微米的聚合物顆粒的含水乳液。
[0013] 美國專利No. 4, 263, 926提供了一種方法和設(shè)備，用來以容易回收而且離散的形 式保存聚合物顆粒，并通過把顆粒聚合物置于一個底部是錐形且底部向上伸出一個螺旋鉆 的儲料斗內(nèi)，從而將顆粒注入到管道的烴中。螺旋鉆旋轉(zhuǎn)，使得聚合物顆粒在料斗中旋轉(zhuǎn)， 按與螺旋鉆旋轉(zhuǎn)相反的方向使聚合物顆粒向下送入料斗下方的混合室中。顆粒通過混合室 上端的旋轉(zhuǎn)計量閥，或是由料倉松動器、中間存儲和旋轉(zhuǎn)計量閥組合起來的設(shè)備，同時在混 合室內(nèi)切向地噴灑液體例如油或水?；旌鲜铱梢匀芜x地攪動，從中排出顆粒聚合物和液體 的漿料，并注入到管道的烴中。
[0014] 一種將某些聚合物材料非?？焖俚鼗旧弦苑肿铀饺芙饣蚍稚⒃谙嗳菀后w介 質(zhì)中的技術(shù)描述在美國專利No. 4340076中。低溫下將聚合物材料粉碎，隨后將其引入液體 介質(zhì)中，同時優(yōu)選仍然在低溫或者接近低溫下引入。在低濃度下，得到的共混物或體系表現(xiàn) 出流動摩擦的降低，但是高濃度可以用于使液體介質(zhì)固定，和/或減少液體介質(zhì)的蒸汽壓。
[0015] 通過回顧許多以前的專利，可以了解到：為了能夠容易而且有效地將減阻劑輸送 到將使其摩擦降低的流體中，已經(jīng)在化學(xué)和物理技術(shù)上花費(fèi)了相當(dāng)大的資源。但是之前的 這些方法沒有一個完全令人滿意。所以希望能找到一種能夠用較少的步驟，和/或簡化的 設(shè)備，以及在非低溫條件下實(shí)施的尺寸減小方法，該方法得到的顆粒狀DRA適合在相對較 高的聚合物濃度水平下引入到漿料或分散液中。
[0016] 本申請涉及下述的各方面。
[0017] 第1項.根據(jù)本申請的一個方面，本申請涉及一種生產(chǎn)造粒的聚合物減阻劑（DRA) 的方法，包括：
[0018] 在液體潤濕劑的存在下將平均粒度大于100mm的本體聚合物DRA造粒，以形成平 均粒度為1?100mm的造粒的聚合物DRA。
[0019] 第2項.根據(jù)第1項的方法，其中所述造粒的聚合物DRA的平均粒度為1?20mm。
[0020] 第3項.根據(jù)第1項或第2項的方法，其中所述液體潤濕劑選自至少一種二醇和 至少一種其它液體的共混物，所述二醇選自乙二醇、丙二醇、二甘醇、二丙二醇、所述二醇的 甲基醚以及它們的混合物，所述其它液體選自水和醇，所述醇選自甲醇、乙醇、異丙醇、己醇 以及它們的混合物。
[0021] 第4項.根據(jù)第1項的方法，其中所述造粒在非低溫的條件下進(jìn)行。
[0022] 第5項.根據(jù)第1項的方法，其中所述造粒的聚合物DRA隨后被研磨以形成平均 粒度小于1mm的顆粒狀聚合物DRA。
[0023] 第6項.根據(jù)第1項的方法，其中用多頭旋轉(zhuǎn)爪進(jìn)行所述造粒。
[0024] 第7項.根據(jù)第1項的方法，其中研磨前僅進(jìn)行一次造粒。
[0025] 第8項.根據(jù)本申請的另一個方面，本申請涉及一種減少烴物流中的阻力的方法， 包括：
[0026] 在烴物流中引入通過下述方法生產(chǎn)的聚合物減阻劑（DRA)，所述方法包括：
[0027] 在液體潤濕劑的存在下將平均粒度大于100mm的本體聚合物DRA造粒，以形成平 均粒度為1?100mm的造粒的聚合物DRA。
[0028] 第9項.根據(jù)第8項的方法，其中用多頭旋轉(zhuǎn)爪進(jìn)行所述造粒。
[0029] 第10項.根據(jù)第8項或第9項的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括研磨所述造粒的 聚合物DRA以形成所述聚合物DRA。
[0030] 本發(fā)明的一個目的是提供一種生產(chǎn)具有合適的小粒度和適宜的表面積，容易溶解 和分散在流動烴物流中的顆粒狀聚合物減阻劑的方法。
[0031] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種容易制造且不需低溫制造的顆粒狀聚合物DRA。
[0032] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的這些目的以及其它目的時，一方面，提供了一種生產(chǎn)顆粒狀聚合物 減阻劑的方法，包括在液體潤濕劑的存在下將聚合物DRA造粒以形成造粒的聚合物DRA，和 研磨該造粒的聚合物DRA以形成顆粒狀聚合物DRA。在本發(fā)明的一個非限制性的實(shí)施方案 中，該方法不采用低溫，而且僅采用一個造粒步驟。在另一個非限制性的實(shí)施方案中，用多 頭方?轉(zhuǎn)爪（multiple rotary jaw)進(jìn)行造粒。
[0033] 在另一個實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種顆粒狀聚合物DRA，其由包括將本體聚合物 DRA造粒以形成平均粒度為約1?100mm的造粒的聚合物DRA，和研磨該造粒的聚合物DRA 以形成平均粒度小于約1mm的顆粒狀聚合物DRA的方法制得。在另一個實(shí)施方案中，本發(fā) 明是一種減少烴物流中的阻力的方法，包括將由本發(fā)明的方法所生產(chǎn)的聚合物DRA結(jié)合到 烴物流中。
[0034] 本發(fā)明的方法中，用潤濕劑進(jìn)行一次或多次濕法造粒。這里的術(shù)語"潤濕劑"指如 下所述的材料：當(dāng)與待粉碎的聚合物DRA結(jié)合時，起到減少聚合物DRA與用于粉碎的切割 設(shè)備的接觸部件之間的附著的作用，從而促進(jìn)粉碎過程，在更短的時間內(nèi)進(jìn)行更有效的粉 碎。當(dāng)粉碎更加有效時，將聚合物DRA粉碎至適于后續(xù)研磨的平均粒度所需的造粒時間將 更短，和/或造粒步驟將更少。特別有利的是這樣一個事實(shí)，即可以在非低溫的條件下方便 地進(jìn)行這一過程。
[0035] 此處用到的術(shù)語"造粒"指如下所述的粉碎：粉碎產(chǎn)生的平均粒度大于或等于約 1mm，但小于本體聚合物例如在聚合過程中形成的板狀聚合物的粒度。在一個非限制性的實(shí) 施方案中，造粒的聚合物的平均粒度小于約100mm，但是大于約1mm。在另一個非限制性的 實(shí)施方案中，平均粒度小于約50mm，而在另一個可選的實(shí)施方案中，平均粒度小于約20mm。 這一濕法造?？稍谝粋€造粒步驟或一系列造粒步驟中實(shí)施。相反地，"研磨"指如下所述的 粉碎：粉碎產(chǎn)生的平均粒度小于約1mm，在某些非限制性的實(shí)施方案中，磨碎的聚合物DRA 的平均粒度小于或等于約600微米。在其它非限制性的實(shí)施方案中，磨碎的聚合物DRA的 平均粒度小于或等于約300微米。所以"研磨"可以指始自造粒的聚合物和產(chǎn)生最終的顆 粒狀聚合物減阻劑的任何碾磨、粉碎、磨損或者其它尺寸減小。應(yīng)當(dāng)注意的是，作為這里使 用的術(shù)語，"造粒"和"研磨"是和所使用的設(shè)備無關(guān)的。所以，這里定義的造?？梢栽谟赡?些人在技術(shù)上稱為研磨設(shè)備的設(shè)備中完成，這里定義的研磨可以在由某些人在技術(shù)上稱為 造粒設(shè)備的設(shè)備中完成。
[0036] 通常，本發(fā)明方法所加工的聚合物可以是任何通常的或者眾所周知的聚合物減阻 劑（DRA)，包括但不限于，聚α-烯烴、聚氯丁二烯、醋酸乙烯酯聚合物或者共聚物、聚亞烷 基氧化物、以及它們的混合物等。在某些實(shí)施方案中，希望聚合物DRA具有足以使其作為通 常適合于粉碎過程（即，被機(jī)械力剪切形成更小顆粒的過程）的純固體存在的結(jié)構(gòu)（即，分 子量）。在某些實(shí)施方案中，可以使用具有比聚烯烴相對更硬的固體性質(zhì)的DRA(S卩，具 有相對更高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度）。此外，還可以使用具有相對更軟性質(zhì)的DRA( S卩，具有更低 的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，例如更具橡膠狀的聚合物），但是預(yù)期采用本發(fā)明的方法將它們粉碎將 相對更困難。通常來說，以溶解于溶液的形式存在的聚合物DRA(即，凝膠聚合物）是不適 合進(jìn)行本發(fā)明的粉碎的。
[0037] 本發(fā)明中使用了潤濕劑。理想的是這類潤濕劑至少在造粒使用的時間區(qū)間內(nèi)和溫 度下，對聚合物而言是相對極性的和惰性的。此外，理想的是潤濕劑能夠為造粒的聚合物賦 予一定程度的潤滑性，這趨向于減少聚合物靜態(tài)地或以其它方式粘附到造粒設(shè)備和/或容 器上的任何趨勢。在某些非限制性的實(shí)施方案中，潤濕劑可以選自至少一種二醇與水和/ 或醇的共混物。二醇可以包括但不限于，乙二醇，丙二醇，二甘醇，二丙二醇，所述二醇的甲 基醚，以及它們的混合物等。合適的醇可以包括但不限于選自甲醇、乙醇、異丙醇（異丙基 醇，IPA)、己醇等以及它們的混合物的醇。
[0038] 聚合物減阻劑的濕法造粒中，理想的是用能夠使本體或接近本體形式的聚合物 DRA，例如測量的尺寸為非常大的等級（如英尺、英寸或厘米）的板狀聚合物，承受切割/剪 切力而形成平均粒度小于起始尺寸但大于約1_的造粒的聚合物DRA的裝置作為造粒設(shè) 備。雖然現(xiàn)有技術(shù)的方法中通常采用旋轉(zhuǎn)刀片，該刀片對著靜止刀片以相對狹窄的間隙施 加剪切力，但本發(fā)明的某些實(shí)施方案中卻用具有多頭旋轉(zhuǎn)切割爪的裝置來取代旋轉(zhuǎn)刀片。 這樣的裝置顯著優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的旋轉(zhuǎn)刀片設(shè)計，因為多頭爪成倍增加了切割刃口與聚合物 DRA的接觸，從而加快了粉碎過程，而且不存在狹窄間隙還減少了聚合物DRA粘附到切割 刃口和/或設(shè)備其它部件上的趨勢。合適的具有多頭旋轉(zhuǎn)爪的濕法造粒設(shè)備的實(shí)例包括 Franklin Miller 制造的 TASKMASTER?，和 Moyno 制造的 ANNIHILAT0R?。
[0039] 所述濕法造粒之后，或者需要的話，兩次或更多次的濕法造粒之后，本發(fā)明的聚合 物DRA已經(jīng)可以準(zhǔn)備研磨了。如上文所述，造粒完成后的顆粒平均粒度在某些理想的非限 制性實(shí)施方案中是小于約20mm，但大于或等于約1mm，這個粒度范圍內(nèi)的顆粒總體上相對 適合于隨后的研磨過程，以進(jìn)一步將粒度減少至以下程度：使得顆粒狀聚合物DRA能借助 于與合適的分散劑的結(jié)合而有效地分散，形成漿料或分散液，然后將漿料或分散液引入到 需要減阻的烴物流中。
[0040] 對于已經(jīng)用本發(fā)明的方法造粒的聚合物，研磨可以結(jié)合使用任何現(xiàn)有技術(shù)已知的
【權(quán)利要求】
1. 一種生產(chǎn)顆粒狀聚合物減阻劑的方法，包括： 造粒步驟，其中所述造粒步驟是在液體潤濕劑的存在下將平均粒度大于100mm的本體 聚合物減阻劑造粒，以形成平均粒度為1?100mm的造粒的聚合物減阻劑；和 研磨所述造粒的聚合物減阻劑以形成顆粒狀聚合物減阻劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述造粒的聚合物減阻劑的平均粒度為1?20mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中所述液體潤濕劑選自至少一種二醇和至少一種其 它液體的共混物，所述二醇選自乙二醇、丙二醇、二甘醇、二丙二醇、所述二醇的甲基醚以及 它們的混合物，所述其它液體選自水和醇，所述醇選自甲醇、乙醇、異丙醇、己醇以及它們的 混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述造粒在非低溫的條件下進(jìn)行。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述顆粒狀聚合物減阻劑具有小于1mm的平均粒度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中用多頭旋轉(zhuǎn)爪進(jìn)行所述造粒。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在隨后的研磨前僅進(jìn)行一次造粒。
8. -種減少烴物流中的阻力的方法，包括： 造粒步驟，其中所述造粒步驟是在液體潤濕劑的存在下將平均粒度大于100mm的本體 聚合物減阻劑造粒，以形成平均粒度為1?100mm的造粒的聚合物減阻劑； 研磨所述造粒的聚合物減阻劑以形成顆粒狀聚合物減阻劑；和 將所述顆粒狀聚合物減阻劑引入到所述烴物流中。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中用多頭旋轉(zhuǎn)爪進(jìn)行所述造粒。
【文檔編號】F17D1/16GK104085053SQ201410256961
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2006年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2005年9月20日
【發(fā)明者】T·馬修, K·D·費(fèi)爾柴爾德, N·S·科馬雷迪 申請人:貝克休斯公司