[发明专利]一种含有机硅的油品输送减阻剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种油品输送减阻剂的制备方法，特别是将乙烯基硅氧烷基团共聚引入α-烯烃减阻聚合物分子中，共聚合成非晶态、油溶性好、容易粉碎加工、减阻率高和抗剪切的油品输送减阻剂的方法，属于石油化工领域。

背景技术

减阻剂是一种广泛用于原油、成品油管道输送的化学添加剂，微量加入湍流态流动的油品中可使湍流转化为层流，大大降低管路系统的摩擦阻力，迅速而经济地扩大输油管道流量和降低输送泵能耗，提高输油管道运行的安全系数。国内外减阻剂的市场发展很快，已应用于海上和陆地几百条输油管道，不仅大大提高油品的管道增输能力，而且经济效益十分可观。我国对进口原油的依存度达50％以上，进口原油的长距离管道输送消耗大量减阻剂，需要不断扩大减阻剂生产规模和降低减阻剂生产成本。

工业实际应用中减阻效果显著的减阻剂是分子量在300万-3000万的长碳链α-烯烃聚合物(C₆-C₁₈)。工业上通常先将α-烯烃在齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)催化剂作用下本体聚合制得减阻聚合物，然后将减阻聚合物在液氮冷冻条件下低温粉碎成0.5mm左右的减阻聚合物微粒，再将其加入含有分散剂和稳定剂的水溶液，搅拌混合制成低粘度的减阻聚合物悬浮液。

减阻剂生产需要在无水、无氧和低温等苛刻条件下进行，目前国内外只有3-5家公司能够工业化生产油品输送减阻剂。现有减阻剂产品存在的主要问题一是生产成本高，在一定程度上限制其广泛应用；二是减阻剂悬浮液在贮存过程中容易凝聚结胶，产品贮存期短和质量不够稳定；三是抗剪切性能差，在长距离输送中需要分段添加补充消耗的减阻剂。

针对减阻剂生产成本过高问题，可以从降低原料成本和降低粉碎加工成本等几方面入手。通常较长碳链α-烯烃和苯乙烯价格相对低廉，中国专利CN102504057(2012-06-20)和美国专利US2003/0069330(2003-04-10)公开将较短碳链α-烯烃或苯乙烯与长碳链α-烯烃混合共聚以降低原料成本和改进产品性能。减阻聚合物低温粉碎时需要消耗大量的液氮冷冻剂，粉碎加工成本占减阻剂生产总成本的50％以上，中国专利CN101386665(2009-03-18)公开在减阻聚合物粉碎加工时采用低温空气冷冻以降低粉碎加工成本。针对减阻剂悬浮液容易凝聚结胶问题，中国专利CN101544766(2009-09-30)和中国专利CN101418077(2009-04-29)公开采用掺入隔离剂或包覆减阻聚合物微粒的解决方法。为解决抗剪切和溶解性问题，美国专利US2007/0021531(2007-01-25)专利公开将不同粒度和不同方法制备的减阻剂混合使用。但现有技术未能从根本上解决减阻剂生产高成本和产品质量不理想的问题。

发明内容

本发明的目的是从α-烯烃减阻聚合物分子结构设计入手，将少量活性乙烯基有机硅基团共聚引入α-烯烃减阻聚合物分子中，共聚合成非晶态、油溶性好、脆化温度高、减阻率高和抗剪切的减阻聚合物，以解决现有减阻剂低温粉碎加工成本高、贮存过程中容易凝聚结胶和不耐剪切的问题。

本发明思路基于长期减阻剂研究开发中总结的减阻聚合物分子结构、低温粉碎加工性能、产品减阻性能和抗剪切性能之间的相互关系。将少量低分子量的柔性有机硅基团通过共聚反应引入聚α-烯烃减阻聚合物分子中，可望改善减阻聚合物综合性能。

实验发现较短碳链的α-辛烯聚合物为油溶性和减阻性能良好的凝胶，缺点是低温粉碎加工困难，低温粉碎过程中液氮消耗量极大，减阻剂悬浮液容易凝聚结胶。

较长碳链的α-十二烯聚合物为油溶性和减阻性能较差的硬树脂，其减阻性能差的主要原因是在聚合过程中形成了结晶态聚合物分子，结晶态聚合物在油品中只是溶胀，不能溶解形成聚合物溶液。

不同碳链长度的α-烯烃共聚可形成无规共聚物、交替共聚物和嵌段共聚物，共聚物性能在很大程度上取决于共聚物原料的性质和组成。理想的减阻聚合物在分子结构上应当是无规共聚物，主体分子结构应主要由刚性的较长碳链α-烯烃分子构成，宏观上表现为刚性分子，有利于低温粉碎加工；减阻聚合物分子结构的某些结点应由柔性的较短碳链分子构成，从而提高其抗剪切性能，微观上成为聚合物分子溶解的切入点，有利于提高其油溶性。将乙烯基有机硅基团与α-烯烃共聚，使α-烯烃更容易形成无规共聚物，改善长碳链的α-十二烯聚合物的溶解性能。