[發明專利]一種聚α-烯烴油品減阻劑的兩步本體聚合制備方法

無效

• 申請號: 201210302076.0
• 申請日: 2012-08-23
• 公開（公告）號: CN103626891A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 楊法杰;李國平;張志恒;徐海紅;李春漫;郭海峰;常維純;賈子麒
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: C08F10/00
• 分類號: C08F10/00;C08F10/14;C08F2/02;C08F4/649;C08F4/645;F17D1/17
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 金杰;任清漢

技術領域

本發明是一種成品油及原油長距離輸送的聚α-烯烴油品減阻劑的兩步本體聚合制備方法，涉及有機高分子化合物和管道系統技術領域。

背景技術

流體在管道流動過程中由于摩擦阻力的存在，導致管道輸量降低或能量消耗的增加，在管道中注入長鏈高聚物可以明顯降低紊流狀態下的流動阻力，這一現象早在1948年就被Toms發現，因此被命名為“Toms效應”。然而自從1979年美國CONOCO公司首次把減阻劑應用于阿拉斯加的原油管道以來，聚α-烯烴類減阻劑的合成方法主要是以溶液聚合法和本體聚合法，其中溶液聚合就是把聚合單體和催化劑溶于適當的溶劑中進行聚合，這種方法的缺點就是聚合過程中需要溶劑，聚合結束后需要對溶劑進行回收處理，過程繁瑣，成本較高，因此這種方法已經被淘汰。

到了20世紀90年代又發展了本體聚合法制備聚α-烯烴，此方法是直接把催化劑放入到單體中引發聚合，這種方法使單體的轉化率和分子量得以提高，使得減阻劑性能得到很大程度上的提高。但是本體聚合過程中會放出大量的反應熱，用傳統的本體聚合工藝很難除去這些反應熱，這在一定程度上影響了聚α-烯烴的分子量和分子量分布，進而影響油品減阻劑的性能。至今，如何通過控制聚合工藝條件、反應器形狀等來及時除去反應熱，控制分子量及其分布，從而制備高性能的減阻劑一直是尚未得到徹底解決的難題。

發明內容

本發明的目的是發明一種生產過程簡單、反應過程易于控制、反應熱能夠及時除去、所得到的聚合物分子量更高、分子量分布更窄的聚α-烯烴油品減阻劑的兩步本體聚合制備方法。

眾所周知，用溶液聚合法制備聚α-烯烴時需要加入溶劑，聚合完成后需要對溶劑進行回收處理，過程繁瑣，成本較高。而傳統的本體聚合法制備過程中反應熱很難有效除去，影響聚α-烯烴的分子量和分布。為了克服溶液聚合法和本體聚合法的不足，本發明把傳統的本體聚合法分兩段進行，提出了兩步本體聚合法制備聚α-烯烴減阻劑。第一步把聚合單體和催化劑體型充分混合，并使反應體系達到一定粘度;第二步把反應體系泵送到特殊設計的具有大換熱面積的反應容器，這樣既保證了批量生產產品性能的穩定性，又有效去除了聚合過程中的反應熱。該方法既能充分發揮本體聚合法的優點，即單體轉化率高，分子量相對較大，同時也能克服傳統本體聚合方法的不足，即反應熱不能及時有效的除去，從而導致局部溫度過高，分子量分布較寬的缺點。此外，本發明使用新一代高效載體型Ziegler-Natta催化劑，其催化活性大、活性種相對單一，因此可以制備出高分子量、窄分子量分布的聚α-烯烴。

本發明是在高純氮氣的保護下將反應單體、主催化劑和助催化劑依次加入到帶有攪拌裝置的反應容器A，反應單體與主催化劑的摩爾比為1:1000~1:100000，主催化劑與助催化劑的摩爾比為1:3~1:20，在室溫下反應10~120min，當體系粘度增大到足以懸浮催化劑時，將預聚體輸送到反應器B中，在-40~40℃下反應2~10天后即可得到油品減阻劑。

所述聚合單體為常見的α-烯烴，其碳數為2~20，在實際應用過程中，可以是引發一種單體進行均聚，也可以是兩種或者兩種以上單體混合物的進行共聚;

所述的Ziegler-Natta催化劑為新一代高效載體型Ziegler-Natta催化劑，這類催化劑的主催化劑通常是把活性組分（如過渡金屬化合物，即活性組分）負載到SiO₂、Al₂O₃，MgCl₂，Mg(OH)₂、Mg(OH)Cl和帶羥基的MgO或MgSO₄表面，同時添加第三組分來改善催化劑的性能，例如芳香酯類、二酯類或醚類，為內給電子體，過渡金屬化合物通常為鈦、鋯、釩、鉻或鉬等過渡金屬的氯化物，例如三氯化鈦、三溴化鈦或三碘化鈦。這類催化劑的特點就是催化活性高，活性種類型單一;

催化劑體系中的助催化劑主要是烷基金屬化合物，通常包含烷基鋁、鹵代烷基鋁、烷基鋅和鹵代烷基鋅，比如三甲基鋁、三乙基鋁、三丙基鋁、三丁基鋁、三異丁基鋁、一氯二乙基鋁、一溴二乙基鋁或一碘二乙基鋁;

所述反應器A為一個全密閉的反應容器，并且帶有氮氣保護系統和攪拌裝置;

所述反應器B有著較大換熱面積，能夠有效的除去反應過程中產生的熱量，并且能夠打開，有著良好的密封性，這樣預聚體可以在隔絕氧氣和水分的條件下進一步進行反應，并且聚合結束后聚合物可以順利取出。

本發明生產過程簡單，反應過程易于控制，反應熱能夠及時除去，所得到的聚合物分子量更高，分子量分布更窄。