專利名稱：一種高級α－烯烴減阻聚合物粉體的制備方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是管輸油品減阻的一種高級α-烯烴減阻聚合物粉體的制備方法和裝置。涉及一般的化學(xué)方法、裝置及管道系統(tǒng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
減阻劑(Drag reducing-agent)，是一種20世紀(jì)70年代末期發(fā)展起來的廣泛應(yīng)用于輸油管道的化學(xué)添加劑。在紊流條件下，管輸流體中注入ppm級的減阻劑，就可以大大降低流體流動阻力，從而達(dá)到提高管線輸量或降低管線運行壓力的目的。其中，起減阻作用的通常為一種梳狀超高分子量高級α-烯烴的聚合物。一般通過溶液聚合或本體聚合來獲得減阻聚合物。減阻劑產(chǎn)品必須要具有可流動性、可泵性和易油溶性的特點，才能滿足應(yīng)用的要求。目前已經(jīng)有兩種形態(tài)的減阻劑產(chǎn)品，即溶液形態(tài)和漿體形態(tài)。前者通過溶液聚合工藝，或?qū)⒈倔w聚合物溶解到特定溶劑中而獲得；后者是將本體聚合物通過超低溫粉碎工藝將減阻聚合物粉碎成粉末，然后混合到一種含多種化學(xué)助劑的液體體系中制成一種漿體產(chǎn)品。這兩種產(chǎn)品各有其優(yōu)缺點。溶液型減阻劑有效濃度低(最高只能達(dá)到10％左右)，粘度高(可高達(dá)100,000厘泊)，但儲存穩(wěn)定性好，現(xiàn)場應(yīng)用時操作和維護(hù)簡單；漿體減阻劑有效濃度較高(可達(dá)30～40％)，粘度低(通常在2,000厘泊左右)，但儲存穩(wěn)定性差，現(xiàn)場應(yīng)用時操作和維護(hù)繁瑣。
本體聚合所獲得的減阻聚合物是一種強粘彈性固體，其粉碎通常在液氮冷卻的超低溫條件下進(jìn)行。經(jīng)粉碎以后的減阻聚合物微粒必須很快與多種化學(xué)助劑混合經(jīng)攪拌制漿成流體產(chǎn)品，否則聚合物微粒將很快重新粘接成塊。即便如此，漿體中的聚合物微粒在靜置條件下或在運輸過程中也很容易聚集，導(dǎo)致漿體出現(xiàn)分層，從而在現(xiàn)場應(yīng)用時必須要進(jìn)行倒罐操作，而且注入過程中也容易出現(xiàn)注入泵的堵塞問題。因此，給減阻劑在現(xiàn)場的應(yīng)用帶來很大麻煩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種本體聚合減阻聚合物的有效含量高、儲運方便、安全、現(xiàn)場應(yīng)用簡便的穩(wěn)定粉體的制備方法及裝置。
本發(fā)明針對高級α-烯烴減阻聚合物本體聚合的產(chǎn)物為高粘彈體存在的諸多不足，放棄既不安全也不經(jīng)濟(jì)的超低溫粉碎方法，而采取常溫下繼續(xù)加工的方法，使本體聚合的聚合物以粉體形態(tài)穩(wěn)定存在。其實現(xiàn)的方法是在常溫下將用機械方法切割成小塊的一定量的高級α-烯烴減阻聚合物與其不溶的液體混合送入膠體磨進(jìn)行研磨，在減阻聚合物細(xì)度達(dá)到要求后過濾，去除液體，與已按重量配比好的固體粉末分散劑一同送入氣流干燥機進(jìn)行混合，并送入熱空氣進(jìn)行破碎、干燥，氣流干燥機輸出粉體減阻聚合物產(chǎn)品。具體就是在常溫下將一定量的機械切割成塊徑小于2cm的高級α-烯烴減阻聚合物與其不溶于其中的水或醇類液體混合送入膠體磨進(jìn)行研磨，在減阻聚合物的細(xì)度達(dá)到60目以上時過濾，去除液體，與已按重量配比好的有機或無機固體粉末分散劑一同送入強化型氣流干燥機進(jìn)行攪拌混合，并送入熱空氣進(jìn)行破碎、干燥，干燥機輸出即為粉體減阻聚合物產(chǎn)品。切成小塊的減阻聚合物與水或醇類液體混合只是為使減阻聚合物能順利地進(jìn)入膠體磨，所以只要使該混合物能流動即可。減阻聚合物與水或醇類液體的重量比為1∶2～1∶5即可。為了降低界面張力，還可在此混合物中加入少量的表面活性劑，如吐溫(TWEEN)系列或司班(SPAN)系列或壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯等，在混合物中占的重量比為2～6％。此混合物經(jīng)膠體磨研磨后，由于其細(xì)度不可能一樣，顆粒會有大有小，故在此后的固液分離即過濾時就需采用2～3級過濾，過濾網(wǎng)的目數(shù)應(yīng)在80～200目之間選擇搭配，先由目數(shù)小的過濾，而后再由目數(shù)大的過濾。如果是兩級過濾，第一級的目數(shù)為80目，第二級的目數(shù)為200目；如果是三級過濾，可在80與200目之間再加一級140目左右的過濾網(wǎng)。這樣既可使液體去除，又可使減阻聚合物分離出來，不致造成減阻聚合物隨液體而去，浪費材料。固液混合物料經(jīng)過濾實現(xiàn)固液分離，一定量含少量液體的濕潤物料與已按重量配比好的有機或無機固體粉末分散劑全部進(jìn)入強化型氣流干燥機進(jìn)行攪拌混合，并吹入熱空氣進(jìn)行干燥，以去除殘留液體成分，并使固體粉末分散劑均勻地涂敷在減阻聚合物微粒上，同時對物料進(jìn)行破碎以消除結(jié)塊。這里采用的有機或無機固體粉末分散劑為有機類的聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯粉末、硬脂酸甘油酯、甲氧基肉桂酸辛酯、二苯酮、樟腦或粉末油脂等，無機類的硬脂酸鈣、碳酸鈣、三氧化二鋁、二氧化硅、硅微粉、滑石粉、云母粉等。分散劑的細(xì)度在200目以上，其在物料總量中占重量比15～50％。按重量已配比好的一批濕潤的物料與分散劑進(jìn)入強化型氣流干燥機攪拌混合的同時與熱氣流充分混合，在飛速旋轉(zhuǎn)的擊刀撞擊和推進(jìn)下，物料被均勻破碎成細(xì)顆粒，在干燥的同時向出口移動，在風(fēng)力吸引下進(jìn)入干燥管，進(jìn)一步均勻干燥。風(fēng)力無法吸引的濕重顆粒繼續(xù)被擊碎、干燥，直至被風(fēng)吸進(jìn)干燥管。最后從干燥管出來的物料即為均勻干燥的粉體減阻聚合物產(chǎn)品。該產(chǎn)品在現(xiàn)場使用時，只需將一定量的減阻聚合物粉體與一定比例的懸浮基液放入攪拌罐中混合攪拌均勻即可。減阻聚合物粉體所占比例可達(dá)10～60％。通常漿體減阻劑注入現(xiàn)場均有帶攪拌裝置的減阻劑儲罐與注入裝置相連。因此，使用本減阻聚合物粉體現(xiàn)場無需增加任何設(shè)備，極為方便。至于懸浮基液已在2003年4月10日申請的“一種α-烯烴聚合物減阻懸浮液及其制備方法”(申請?zhí)?3109629.8)予以公開，在此就不再敘述。
根據(jù)上述高級α-烯烴減阻聚合物粉體的制備方法，其制備裝置是由加料器1、液體儲罐2、一、二級膠體磨4、7、過濾器9、分散劑粉末儲罐16以及強化型氣流干燥機中的空氣加熱器14、強化氣流干燥機17、干燥管18、風(fēng)機19、旋風(fēng)分離器20組成。該系統(tǒng)的具體構(gòu)成如圖1所示。它是加料器1和液體儲罐2經(jīng)管路、液體儲罐出口閥門3與一級膠體磨4入口連接，該一級膠體磨4出口端經(jīng)管路、一級膠體磨出口閥門5、二級膠體磨入口閥門6與二級膠體磨7入口連接，二級膠體磨7出口經(jīng)二級膠體磨出口閥門8、管路與過濾器9入口連接，過濾器9下部連有放液口閥門11及濕潤固體微粒出料口閥門10，該出料口閥門10經(jīng)管路接向強化氣流干燥機17的入口，同時有固體分散劑粉末儲罐16經(jīng)出口閥門15和有空氣過濾網(wǎng)13的空氣加熱器14由管路也接強化氣流干燥機17的另二入口，而強化氣流干燥機17的出口由干燥管18接向有風(fēng)機19和料斗21的旋風(fēng)分離器20。本系統(tǒng)中的膠體磨4、7、空氣加熱器14、強化氣流干燥機17、干燥管18、風(fēng)機19、旋風(fēng)分離器20均為通常用的市銷產(chǎn)品，加料器1也為市銷產(chǎn)品，只是選用螺旋式固體加料器。這里的膠體磨一般有兩級，即膠體磨串接。而過濾器9則因有特殊要求需特制。按照上述制備方法要求，須在固體顆粒的細(xì)度范圍內(nèi)分級過濾，一般在80～200目之間分2～3級過濾，即設(shè)置2～3層過濾網(wǎng)。其兩層過濾網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖2、3所示。它是在下部連有儲液槽27的過濾器箱33內(nèi)從上到下安裝一個半圓形長條80目過濾網(wǎng)24和一個半圓形長條200目過濾網(wǎng)26，在該二過濾網(wǎng)24、26之上順著網(wǎng)的長條方向各配合安裝一個上螺旋進(jìn)料器23和一個下螺旋進(jìn)料器25，過濾網(wǎng)24、26的右端比螺旋進(jìn)料器23、25短一段，以作出料口，兩個螺旋進(jìn)料器23、25的軸34分別定位在過濾器箱33體上并外接驅(qū)動源，螺旋的外沿與過濾器箱33內(nèi)壁接觸，與過濾網(wǎng)24、26吻合、接觸，在過濾器箱33左端上方有物料進(jìn)口22，右端上方有觀察孔31，對應(yīng)觀察孔31的過濾器下方有物料出口32，在長方體的儲液槽27下部有放液口28。過濾網(wǎng)24、26在半圓的兩端有向外彎曲90度的卡條與過濾網(wǎng)箱33相位位置的上溝槽29、下溝槽30配合定位過濾網(wǎng)24、26。此種結(jié)構(gòu)的過濾網(wǎng)24、26可以方便地從過濾器箱33抽出對網(wǎng)進(jìn)行清理。當(dāng)然過濾器箱33上相應(yīng)位置要留有開口。至于過濾網(wǎng)24、26則采用板式過濾網(wǎng)圍折成形，因它有一定厚度和強度，就不必再加過濾網(wǎng)架。
具體實施例方式
實施例本例的制備裝置如圖1所示。其中的進(jìn)料器1選用WLL-120；膠體磨4、7選用JMS-120(齒輪有特殊設(shè)計)；液體儲罐2為Φ800×1500mm，壁厚3mm；過濾器9中的上下螺旋進(jìn)料器23、25均選用WLL-100去除殼體，過濾網(wǎng)24、26厚1.5mm，半圓直徑100mm，半圓的卡條長5mm，過濾網(wǎng)24為80目，過濾網(wǎng)26為200目，過濾器箱33尺寸為1600×150×400mm，槽27為1400×500×500mm；固體分散劑粉末儲罐16尺寸為Φ500×1000mm，罐壁厚2mm，強化氣流粉碎機17選用JG-100；閥門3、5、6、8、11選用ZS-001，10、15選用Q41F-16T，12選用ZS-002。用上述裝置，在常溫下將100kg機械切割成塊徑小于2cm的減阻聚合物加入加料器1，將200kg水及占水6％的吐溫系列表面活性劑灌入液體儲罐2，取25kg滑石粉分散劑加入分散劑粉末儲罐16，打開閥門3、5、6、8、10，啟動加料器1、一級膠體磨4、二級膠體磨7、過濾器9。調(diào)節(jié)閥門3的開度使減阻聚合物與水按1∶2混合在兩級膠體磨4、7中進(jìn)行研磨。從二級膠體磨7中研磨出來的物料進(jìn)入過濾器9，經(jīng)80目過濾網(wǎng)24和200目的過濾網(wǎng)26過濾，水漏入儲液槽27，濕潤物料經(jīng)閥門10送入強化氣流干燥機17。啟動強化氣流干燥機17，同時打開閥門15并調(diào)節(jié)其開度使25kg滑石粉也送入強化氣流干燥機17的另一入口。啟動空氣加熱器14，經(jīng)閥門12來的由空氣加熱器14加熱的干凈空氣吹入強化氣流干燥機17。物料經(jīng)強化氣流干燥機17進(jìn)一步混合、破碎后，啟動風(fēng)機19和旋風(fēng)分離器20。物料在干燥管18中干燥及旋風(fēng)分離器20中分離后成品落入料斗21。經(jīng)測試該產(chǎn)品有效成分含量大于70％，在密封條件下可穩(wěn)定儲存不重新粘接。
由上可見，本發(fā)明方法簡便，工藝簡單，易于控制，裝置雖多但并不復(fù)雜且多為市銷產(chǎn)品，極易組建。而產(chǎn)品有效成分含量大于70％以上，在密封條件下可穩(wěn)定儲存不重新粘接，儲存和運輸方便，安全可靠?，F(xiàn)場使用時只需簡單配制即可，使用靈活、方便，可方便地應(yīng)用于原油管道。而且選用適當(dāng)?shù)墓腆w分散劑粉末和懸浮基液，還可應(yīng)用于各種成品油管道。


圖1一種高級α-烯烴減阻聚合物粉體的制備裝置總體示意2過濾器正剖視3過濾器側(cè)剖視圖其中1-加料器 2-液體儲罐3-液體儲罐出口閥門 4-一級膠體磨5-一級膠體磨出口閥門 6-二級膠體磨入口閥門7-二級膠體磨 8-二級膠體磨出口閥門9-過濾器 10-出料口閥門11-放液口閥門 12-出氣口閥門13-空氣過濾網(wǎng) 14-空氣加熱器15-分散劑儲罐出口閥門 16-分散劑粉末儲罐17-強化氣流干燥機 18-干燥管19-風(fēng)機20-旋風(fēng)分離器21-料斗22-物料進(jìn)口23-上螺旋進(jìn)料器24-80目過濾網(wǎng)25-下螺旋進(jìn)料器26-200目過濾網(wǎng)27-儲液槽 28-放液口29-上溝槽 30-下溝槽31-觀察孔 32-物料出口33-過濾器箱34-螺旋進(jìn)料器軸
權(quán)利要求
1.一種高級α-烯烴減阻聚合物粉體的制備方法，其特征是在常溫下將切割成小塊的減阻聚合物與其不溶的液體混合后送入膠體磨進(jìn)行研磨，在減阻聚合物細(xì)度達(dá)到要求后過濾，除去液體，與固體粉末分散劑一起送入氣流干燥機混合，并送入熱空氣進(jìn)行破碎、干燥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高級α-烯烴減阻聚合物粉體的制備方法，其特征是在常溫下將機械切割成塊徑小于2cm的一定量的減阻聚合物與其不溶的水或醇類液體混合后送入膠體磨進(jìn)行研磨，在減阻聚合物的細(xì)度達(dá)到60目以上時過濾，去除液體，與按重量配比好的有機或無機固體粉末分散劑一同送入強化型氣流干燥機進(jìn)行混合，并送入熱空氣進(jìn)行破碎、干燥，干燥機輸出固體粉體減阻聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的一種高級α-烯烴減阻聚合物粉體的制備方法，其特征是小塊減阻聚合物與水或醇類液體按重量比1∶2～1∶5的比例混合后再加入2～6％的表面活性劑，該表面活性劑為吐溫(TWEEN)系列或司班(SPAN)系列、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的一種高級α-烯烴減阻聚合物粉體的制備方法，其特征是過濾為2～3級過濾，其過濾網(wǎng)的目數(shù)在80～200目之間選擇搭配。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的一種高級α-烯烴減阻聚合物粉體的制備方法，其特征是所述有機或無機固體粉末分散劑為有機類的聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯粉末、硬脂酸甘油酯、甲氧基肉桂酸辛酯、二苯酮、樟腦、粉末油脂和無機類的硬脂酸鈣、碳酸鈣、三氧化二鋁、二氧化硅、硅微粉、滑石粉、云母粉。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種高級α-烯烴減阻聚合物粉體的制備方法，其特征是所述分散劑的細(xì)度在200目以上，在物料總量中占重量比15～50％。
7.一種高級α-烯烴減阻聚合物粉體的制備裝置，其特征是加料器[1]和液體儲罐[2]經(jīng)管路、液體儲罐出口閥門[3]與一級膠體磨[4]入口連接，該一級膠體磨[4]出口端經(jīng)管路、一級膠體磨出口閥門[5]、二級膠體磨入口閥門[6]與二級膠體磨[7]入口連接，二級膠體磨[7]出口經(jīng)二級膠體磨出口閥門[8]、管路與過濾器[9]入口連接，過濾器[9]下部有放液口閥門[11]及濕潤固體微粒出料口閥門[10]，過濾器[9]出口經(jīng)出料口閥門[10]、管路及有空氣過濾網(wǎng)[13]的空氣加熱器[14]之出氣口閥門[12]由管路均接向強化氣流干燥機[17]的二入口，同時有固體分散劑粉末儲罐[16]出口經(jīng)分散劑儲罐出口閥門[15]、管路也接強化氣流干燥機[17]的另一入口，強化氣流干燥機[17]的出口由干燥管[18]接向有風(fēng)機[19]和料斗[21]的旋風(fēng)分離器[20]。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高級α-烯烴減阻聚合物粉體的制備裝置，其特征是所述的加料器[1]為螺旋式固體加料器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高級α-烯烴減阻聚合物粉體的制備裝置，其特征是所述的過濾器[9]是在下部連有儲液槽[27]的過濾器箱[33]內(nèi)從上至下安裝一個半圓形長條80目過濾網(wǎng)[24]和一個半圓形長條200目過濾網(wǎng)[26]，在該二過濾網(wǎng)[24]、[26]之上順著過濾網(wǎng)的長條方向各配合安裝一個上螺旋進(jìn)料器[23]和一個下螺旋進(jìn)料器[25]，過濾網(wǎng)[24]、[26]的右端比螺旋進(jìn)料器[23]、[25]短，留下出料口，兩個螺旋進(jìn)料器[23]、[25]的軸[34]分別定位在過濾器箱[33]體上并外接驅(qū)動源，螺旋的外沿與過濾器箱[33]內(nèi)壁接觸，與過濾網(wǎng)[24]、[26]吻合、接觸，在過濾器箱[33]上方的左端有物料進(jìn)口[22]，右端有觀察孔[31]，對應(yīng)觀察孔[31]的過濾器箱[33]下方有物料出口[32]，在長方體的儲液槽[27]下部有放液口[28]，過濾網(wǎng)[24]、[26]在半圓的兩端有向外彎曲90°的卡條與過濾網(wǎng)箱[33]相應(yīng)位置的上溝槽[29]、下溝槽[30]配合定位過濾網(wǎng)[24]、[26]。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種高級α-烯烴減阻聚合物粉體的制備裝置，其特征是所述的過濾網(wǎng)[24]、[26]由板式過濾網(wǎng)成形。
全文摘要
本發(fā)明是管輸油品減阻的一種高級α－烯烴減阻聚合物粉體的制備方法和裝置。它是在常溫下將切成小塊的一定量減阻聚合物與其不溶的液體混合后送入兩級膠體磨4、7進(jìn)行研磨，研磨后達(dá)60目以上的物料經(jīng)內(nèi)設(shè)80目和200目2個過濾網(wǎng)24、26的過濾器9過濾，與由分散劑粉末儲罐16來的已按重量配比好的分散劑粉末一同送入強化氣流干燥機17攪拌混合，并送入空氣加熱器14加熱的熱空氣進(jìn)行進(jìn)一步的破碎、干燥，由干燥管18送經(jīng)旋風(fēng)分離器20，產(chǎn)品落入料斗21。本發(fā)明方法簡便，工藝簡單，易于控制，裝置多為市銷產(chǎn)品，極易組建。產(chǎn)品的有效成分含量高，儲存和運輸方便，安全可靠。產(chǎn)品現(xiàn)場使用靈活、方便，可方便地應(yīng)用于原油或各種成品油管道。
文檔編號C08J3/12GK1626571SQ200310117220
公開日2005年6月15日 申請日期2003年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月9日
發(fā)明者稅碧垣, 關(guān)中原 申請人:中國石油天然氣股份有限公司