一种成品油管道减阻剂浆液的制备方法

技术领域

本发明涉及一种成品油管道减阻剂浆液的制备方法。

背景技术

减阻剂作为一种化学助剂，因其添加量低、起效快、稳定性强且对油品质量影响小等优势，在原油及成品油管道输送中得到广泛应用，其中应用于成品油管道输送时对减阻剂的要求更高。

目前减阻剂聚合物以聚α-烯烃最为常见，作为一种长链高分子聚合物，它在常态下具有一定黏性和弹性，需要将其在低温下加工为粒径较小的粉末，配制减阻剂悬浮液后才能利于其在管输油品中通过长链分子抑制湍流而发挥减阻作用。

在减阻剂聚合物的低温破碎及研磨过程中，由于新生表面未能被添加的隔离剂完全包覆，以及回温后表面水分影响，一般都会出现收料后的再团聚现象，严重时会造成物料的极大浪费。

受极性差异及使用需求的影响，减阻剂聚合物在其浆液中均会发生一定程度的溶胀。而这种溶胀作用有时会加剧减阻剂悬浮液分层，并于分层后很快发生团聚，此后即便再对其搅拌，已经团聚的聚合物粉末也无法再重新分散，影响使用。

现有技术中，中国专利文献CN 113121752A公开的减阻剂虽然改善了稳定性，但其成分中含有水相，不能添加到用于成品油输送的管道。中国专利文献CN 107090134A公开的减阻剂及浆液制备方法中，对α-烯烃单体进行淤浆聚合并分离出下层硅油相后，上层的聚合物相仍然需要粉碎，所述的剪切机打碎的方法实践后难以得到所需粒径范围的颗粒，影响后续配制悬浮液的稳定性。聚合物相中硅油的存在对最后的减阻剂悬浮液稳定性贡献不大，而且增加了浆液密度及粘度调配的难度。中国专利文献CN 112125996A公开的减阻剂制备方法中，采用常温下将聚合物与研磨液混合研磨的方法制备粉末，然而该方法对于表面黏性较强的聚合物研磨效果较差，粉末团聚严重，影响后期悬浮液稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的成品油管道减阻剂制备方法，以解决现有制备工艺所得到减阻剂浆液稳定性不佳的技术问题。

本发明的一种成品油管道减阻剂的制备方法包括以下内容：

（1）筛选并配制悬浮介质；

（2）加入乳化剂，搅拌至混合均匀；

（3）将满足粒径要求的聚合物粉末在搅拌状态下加入步骤（2）的悬浮介质体系，并混合均匀；

（4）往步骤（3）所得体系中加入再分散剂，混合均匀后静置，即得到减阻剂浆液。

进一步，步骤（1）中悬浮介质的选择为本领域技术人员的常规技术，如通常根据对减阻剂聚合物的溶胀程度、在汽油或柴油中的分散效果、闪点等为指标筛选悬浮介质。所述悬浮介质选自醇和醚中的至少一种。本发明中，悬浮介质优选包括一种醇A和一种醚的主要悬浮介质，和作为密度调节剂的另外一种醇B。更进一步，主要悬浮介质选自戊醇和乙二醇丁醚，密度调节剂选自丙二醇。本申请中，发明人通过研究发现：三组分体系的醇醚溶液与常规的单醇+单醚二组分体系溶液相比，不仅可调节的密度范围更宽，而且丙二醇的闪点较高（107.2℃），能在一定程度上降低添加减阻剂对油品安全的不利影响。同时采用三组分体系配制的减阻剂悬浮液其稳定性也更优。

进一步，步骤（2）中，加入乳化剂的过程可以视情况进对体系进行加热，以使乳化剂快速溶解，但在步骤（3）添加聚合物粉末前需将溶液温度恢复至室温，以免较高的温度促使添加到溶液中的粉末颗粒团聚，影响悬浮液稳定性。其中，乳化剂添加量为悬浮液总质量的1～10 %。所述乳化剂选自能够溶于醇醚体系的表面活性剂，包括但不限于平平加O、乳化剂OP、烷基醇酰胺、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和蓖麻油聚氧乙烯醚中的一种或几种。

进一步，步骤（3）中聚合物粉末的粒径一般要求目数为40目以上。所述聚合物粉末在搅拌下缓慢加入。聚合物粉末添加量一般不超过最终配制的悬浮液总质量的40%，优选30～35%。

进一步，步骤（4）中再分散剂添加量为最终悬浮液总质量的0.5～2%。所述再分散剂包括但不限于乙撑双硬脂酰胺（EBS）、微晶蜡（经研磨）等，优选乙撑双硬脂酰胺（EBS）。

进一步，所述方法还包括步骤（5）：减阻剂浆液配制完成并静置1～5天后，用均质乳化机对其再均质化。该步骤能减小聚合物颗粒初期溶胀的不利影响，有效增加悬浮液的稳定时间。

进一步，步骤（4）所制备的成品油管道减阻剂浆液，包含三组分体系的醇醚溶液、乳化剂以及再分散剂。

进一步，步骤（3）所述的减阻剂聚合物粉末可以采用本领域的常规技术制备。本发明中，聚合物粉末优选通过以下方法制备：a）先将块状聚合物处理成条状或片状，厚度不超过2cm为佳，并在液氮中冷冻0.5～5min；b）添加隔离剂，将其分散至聚合物表面和收料仓内，所添加的隔离剂质量占聚合物料+隔离剂总质量的比例视物料表面黏性调整，一般为1～5%，收料仓边角处需着重覆盖，开启破碎机对聚合物料破碎；c）收集步骤b）所得的初步破碎物料，添加隔离剂（质量占比10～30％）并混合均匀，然后对其进行精细研磨；d）收集步骤c）所得物料，将团聚的物料再次投入精细研磨机进行再粉碎；e）将粉碎完的物料放入烘箱烘干，除去其表面水分，防止结团。

进一步，步骤b）和步骤c）所述隔离剂可以是本领域常用的对聚合物粉碎过程起阻聚、分散作用的试剂，包括但不限于各种硬脂酸钠、硬脂酸镁、硬脂酸钙、碳酸钠、碳酸镁、碳酸钙、滑石粉、二氧化硅等。

进一步，步骤c）的精细研磨过程中控制液氮注入和加料的速度。对于分子量偏低、表面黏性较强的物料需控制在较低的进料速度。液氮加注需保证研磨室内时刻处于低温态，从外观判断，水汽自出料袋正常喷出，研磨机电流不过载、外壁呈低温即为正常。研磨结束需尽快收料，并置于烘箱中干燥，除去粉末表面的水分，降低其团聚影响。

进一步，步骤c）精细研磨后得到的粉末由于其表面未能被隔离剂完全包覆或是受研磨过程中接触水汽影响，总会出现一定程度的团聚。因此在步骤d）中，将团聚的粉末再次投入精细研磨机进行再粉碎，此时加料速度可适当加快。该步操作能够使团聚的粉末重新分散，有助于进一步改善所得减阻剂浆液的稳定性，同时也有效减少了物料损失。

进一步，步骤d）中，基于步骤b）的改进，步骤c）中团聚的物料可以在不添加隔离剂情况下进行再次粉碎研磨，同时意外提高了聚合物粉末的分散性能。而步骤e）的烘干操作，也使得粉碎后得到的聚合物粉末分散性更好。

进一步，本发明使用的减阻剂聚合物包括但不限于聚α-烯烃，只要能够制备成为成品油管道减阻剂即可，优选为聚α-烯烃。

本发明的发明人发现，通常方法配制的减阻剂悬浮液，在放置一段时间后，由于聚合物颗粒在浆液体系里发生溶胀作用引起密度差异等影响，悬浮液出现分层，并伴随有聚合物颗粒的团聚，无法重新分散。为解决该问题，本发明提供了上述的制备方法。通过在浆液体系中引入再分散剂，利用其润滑性以及同乳化剂之间的协同作用，即便减阻剂悬浮液在长时间放置后出现分层，在其存在下也会有效抑制聚合物颗粒的团聚，重新搅拌后仍然能够正常使用。

与现有技术相比较，本发明的方法具有以下有益效果：

1、本发明在加入减阻剂聚合物粉末并搅拌均匀后，再加入再分散剂，与现有制备方法相比，所得到减阻剂悬浮液的稳定性得到了明显提升。减阻剂悬浮液在静置多日后，不易发生分层；即使发生了分层现象，在重新搅拌后，可以实现再次稳定分散，而不会出现明显的结块。本申请的发明人推测其原因为：以再分散剂选择EBS为例，其分子结构中兼具长碳链和酰胺基团；长碳链基团增强其与聚合物颗粒间的范德华引力，使其能够牢牢吸附在颗粒表面；而极性酰胺基团排列在外侧，相互间具有斥力，能够有效阻止聚合物颗粒团聚。同时，EBS本身也可以作为乳化剂，将其添加次序设定在乳化剂、聚合物颗粒之后，能够有效发挥并利用乳化剂改善浆液介质与聚合物颗粒的界面属性的作用，使EBS分子能更容易地吸附在聚合物颗粒表面。同时避免所选乳化剂与EBS间产生竞争效应，更有利于发挥其协同作用。

2、本发明方法中优选采取三组分体系浆液，其中主要悬浮介质选自一种醇和一种醚，作为减阻剂聚合物的不良溶剂，能够使配制的减阻剂成品维持在较低粘度，利于现场加注。同时挑选合适的主要悬浮介质也能减缓其溶胀影响，增强悬浮液稳定性。而采用的另一种醇主要起到调节溶液密度的目的，增大主要悬浮介质的密度调节范围，避免主要悬浮介质中醇或醚某组分占比过高而对悬浮液稳定性造成不利影响。

3、本发明提供了一种团聚物料在不重新添加隔离剂情况下重新硬化粉碎的方法，操作简单，颗粒分散效果理想；对常规的低温粉碎方法做了一些改进，如最后的烘干操作，使粉碎后得到的聚合物粉末分散性更好，即使经一段时间放置也不易结团，并适用于各种减阻剂聚合物，不受其表面黏性、玻璃化转变温度等条件限制。该申请中优选的低温粉碎方法与浆液制备过程相结合，进一步改善了所制备的减阻剂的稳定性。聚合物颗粒的分散性对最终配制的减阻剂悬浮液的稳定性具有关键作用，如果颗粒在添加到浆液前分散性不佳，则在配制成悬浮液后将很快出现团聚，此时乳化剂很难再发挥有效作用。本申请中改进的低温粉碎+浆液制备方法，通过改善粉碎所得聚合物颗粒的分散性、浆液的适配性、颗粒在浆液中的相互斥力等，两步工艺协同改善了最终配制的减阻剂悬浮液的稳定性。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明作更详细的描述。

实施例1

减阻剂聚合物：巴斯夫上海分公司购买的聚异丁烯；

悬浮介质：戊醇、乙二醇甲醚；

隔离剂：硬脂酸钙；

乳化剂：聚氧乙烯硬脂酸酯；

再分散剂：EBS。

采用常规的低温粉碎方法（无再粉碎，无烘干操作）对聚异丁烯进行破碎并研磨，破碎步骤前隔离剂添加质量：待破碎物料质量为3：97（即隔离剂添加量3％），精细研磨前隔离剂添加量20％。

按照戊醇：乙二醇甲醚质量比38:62（体积比42:58）配制悬浮介质，添加质量分数3％的聚氧乙烯硬脂酸酯（此处质量分数为添加料与最终配制的减阻剂悬浮液的质量比，下同），加热搅拌使其快速溶解。随后待溶液温度降至室温后，匀速搅拌下缓慢添加质量分数30％的聚合物粉末（经40目网过筛）。最后添加质量分数1％的EBS，搅拌均匀后静置。3天后，用均质乳化机对悬浮液再均质化，静置并长期观察。该样品在第53天分层，聚合物颗粒只沉降而不团聚，搅拌后仍能重新分散成为悬浮液。

比较例1

其余条件同实施例1，仅将EBS添加次序改为在聚合物粉末添加前加入。经观察，该样品在第21天分层，聚合物颗粒团聚成块，搅拌后无法分散。

实施例2

减阻剂聚合物：巴斯夫上海分公司购买的聚异丁烯；

悬浮介质：戊醇、乙二醇丁醚、丙二醇；

隔离剂：硬脂酸钙；

乳化剂：聚氧乙烯硬脂酸酯；

再分散剂：EBS。

采用常规低温粉碎方法，过程同实施例1。

按照戊醇：乙二醇丁醚：丙二醇质量比27:50:23（体积比3:5:2）配制悬浮介质，后续过程同实施例1。经观察，该样品在第71天分层，聚合物颗粒沉降后不团聚，搅拌后仍能重新分散。

比较例2

其余条件同实施例2，仅将EBS添加次序改为在聚合物粉末添加前加入。经观察，该样品在第36天分层，聚合物颗粒团聚成块，搅拌后无法分散。

实施例3

其余条件同实施例2，仅将减阻剂聚合物更换为国产聚异丁烯（分子量更低，表面黏性更强）。配制为减阻剂悬浮液后经观察，该样品在第62天分层，聚合物颗粒沉降后不团聚，搅拌后仍能重新分散。

实施例4

其余条件同实施例1，仅低温粉碎过程改用本发明改进的低温粉碎方法。即在采用实施例1中的常规低温粉碎方法对聚异丁烯进行破碎并研磨后，过筛（40目）并将团聚物料在不重新添加隔离剂情况下再次研磨，并在收料后对所有粉碎所得的物料烘干。经观察，该样品在第69天分层，聚合物颗粒沉降后不团聚，搅拌后仍能重新分散。

实施例5

其余条件同实施例4，仅将戊醇+乙二醇甲醚的二组分体系悬浮介质改为实施例2中的戊醇+乙二醇丁醚+丙二醇三组分体系悬浮介质（质量比27:50:23）。经观察，该样品静置3个月后仍没有分层现象。

实施例6

减阻剂聚合物：国产聚异丁烯；

悬浮介质：戊醇、乙二醇丁醚、丙二醇；

隔离剂：硬脂酸钙；

乳化剂：脂肪醇聚氧乙烯醚；

再分散剂：EBS。

采用本发明改进的低温粉碎方法将国产聚异丁烯研磨为粉末。方法同实施例4。

按照戊醇：乙二醇丁醚：丙二醇质量比27:50:23配制悬浮介质，添加质量分数3％的脂肪醇聚氧乙烯醚，加热搅拌使其快速溶解。后续过程同实施例5。经观察，该样品静置3个月后仍没有分层现象。