专利名称：将聚合物减阻剂造粒的非低温方法
将聚合物减阻剂造粒的非低温方法本发明涉及生产细碎的颗粒状聚合物减阻剂的方法，更具体地涉 及将聚合物减阻剂造粒来生产适于后续研磨的粉碎材料的方法。使用聚(a -烯烃)或其共聚物减小烃流过导管的阻力和因此这种 流体烃运输的能量需求是公知的。在过去这些减阻剂或DRA釆用各种 形式，包括磨碎的聚合物的浆料或分散液以在液体介质中形成自由流 动并且可泵送的混合物。然而，简单地将聚(a-烯烃)(PA0)研磨所通 常经历的问题是在经历一段时间之后颗粒将"冷流(cold flow)"或者 粘结在一起，由此使得不可能将采取以下形式的PAO放置在待减小阻 力的烃中具有合适的表面积，即，粒度，其将溶解或另外以高效和 有效方式与烃混合。另外，用于尺寸减小的研磨工艺或机械作业往往 使聚合物降解，由此降低了聚合物的减阻效率。防止或减少冷流的一种常用的解决方法是用抗附聚剂或分离剂涂 布研磨的聚合物颗粒。在用抗附聚剂涂布之前或同时，还采用聚合物 的低温研磨以制得颗粒。然而， 一些粉末状或颗粒状DRA浆料需要特 殊设备用于制备、稳定的储存以及注入导管中以确保DRA完全和有效 地溶于烃物流中。在过去还尝试了凝胶或溶液DRA(那些聚合物基本上处于含有烃 溶剂的粘性溶液中)。然而，这些减阻凝胶也需要专门的注射设备以及 加压的输送系统。凝胶或溶液DRA是相对稳定的，并且具有限定的必 须由机械设备加以满足以泵送它们的 一 组条件，包括但不 一 定限于它 们的粘度、蒸汽压、剪切性能等。由于它们典型的高溶液粘度，凝胶 或溶液DRA还限于约10wt %聚合物作为载体流体中的最大浓度。因此， 这些DRA的运输成本经常是显著和意欲阻止的，因为被运输和处理的 体积的多至约90%是惰性材料。美国专利No. 2, 879, 173描述了 一种生产自由流动的聚氯丁二烯 颗粒的方法，包括将聚氯丁二烯的含水分散液的液滴悬浮在一种与水 不混溶而且聚合物在低于-20。C时不溶解于其中的挥发性有机液体中。 一旦液滴完全冻结而且聚氯丁二烯凝结，就把冻结的颗粒从该悬浮用 液体中分离出来，在它们仍处于冻结的状态下，涂布上占其干重的5 %到20%的在常压条件下不与聚氯丁二烯反应的粉末。最后加热颗粒 进行蒸发，除去水和任何粘附的有机液体。美国专利No. 3, 351, 601描述了一种涂布通常粘性的热塑性粘合 剂材料的颗粒的方法，通过使用少量的氯乙烯/醋酸乙烯酯共聚物与大 量的氯化石蜡以及粉末状石灰石或滑石粉的混合物 美国专利No. 3, 528,841描述了用超细聚烯烃的粉末作为隔离剂 来减少聚合物颗粒，特别是醋酸乙烯酯聚合物和醋酸乙烯酯共聚物颗 粒的粘性的用途。加拿大专利675, 522公开了一种将弹性体材料粉碎以制备小颗粒 的方法。其包括将大块弹性体材料送入粉碎设备中、将粉末状树脂 质聚烯烃进料到该设备中、在粉末状聚烯烃的存在下将弹性体材料粉 碎并且回收粉碎的弹性体材料。美国专利No. 3， 884， 252公开了 一种通过将聚合物碎屑浸入非溶 剂例如水中和/或将粉末例如碳酸钙和2，6-二叔丁基对甲酚、4，4'-亚 甲基-双(2， 6-二叔丁基苯酚)或者其它抗氧化剂撒在所述碎屑上而减 少聚合物碎屑的氧化降解和冷流的方法。该专利还提及了通过提供连 续的溶解聚合物源而减小在烃流体的管道运输中的流体流动摩擦损耗 的方法。美国专利No. 4,016,894公开了通过细碎的吸湿性减阻粉末例如 聚(环氧乙烷)和胶体尺寸的憎水性粉末例如有机硅改性的胶态硅石以 及惰性填料例如硫酸钠的粉末组合物减小湍流的含水物流中的阻力。 通过以下方法将粉末组合物注入湍流物流中首先将粉末和水混合形 成浆料，随后立即经由喷射器将浆料抽取到位于用于湍流物流的泵的 下游和上游端之间的循环流中。美国专利No. 4， 177， 177公开了一种聚合物乳化方法，包括将液化 的水不溶性聚合物相均匀分散到含有至少 一种非离子型、阴离子型或 阳离子型水包油型功能乳化剂的含水液体介质相中。该过程在选自烃、 烃基醇、醚、醇酯、胺、卣化物、羧酸酯以及它们的混合物的化合物 的存在下进行，该化合物是具有惰性、非挥发性、水不溶性的液体， 并含有至少约8个碳原子的脂族烃端基。对得到的粗乳液施加足够的 粉碎力，以产生含有平均粒度小于约0. 5微米的聚合物颗粒的含水乳 液。美国专利No. 4， 263， 926提供了一种方法和设备，用来以容易回收 而且离散的形式保存聚合物颗粒，并通过把颗粒聚合物置于一个底部 是锥形且底部向上伸出一个螺旋钻的储料斗内，从而将颗粒注入到管 道的烃中。螺旋钻旋转，使得聚合物颗粒在料斗中旋转，按与螺旋钻 旋转相反的方向使聚合物颗粒向下送入料斗下方的混合室中。颗粒通 过混合室上端的旋转计量阀，或是由料仓松动器、中间存储和旋转计 量阀组合起来的设备，同时在混合室内切向地喷洒液体例如油或水。 混合室可以任选地搅动，从中排出颗粒聚合物和液体的浆料，并注入 到管道的经中。一种将某些聚合物材料非常快速地基本上以分子水平溶解或分散 在相容液体介质中的技术描述在美国专利No. 4340076中。低温下将聚 合物材料粉碎，随后将其引入液体介质中，同时优选仍然在低温或者 接近低温下引入。在低浓度下，得到的共混物或体系表现出流动摩擦 的降低，但是高浓度可以用于使液体介质固定，和/或减少液体介质的 蒸汽压。通过回顾许多以前的专利，可以了解到为了能够容易而且有效 地将减阻剂输送到将使其摩擦降低的流体中，已经在化学和物理技术 上花费了相当大的资源。但是之前的这些方法没有一个完全令人满意。 所以希望能找到一种能够用较少的步骤，和/或简化的设备，以及在非 低温条件下实施的尺寸减小方法，该方法得到的颗粒状DRA适合在相 对较高的聚合物浓度水平下引入到浆料或分散液中。本发明的一个目的是提供一种生产具有合适的小粒度和适宜的表 面积，容易溶解和分散在流动烃物流中的颗粒状聚合物减阻剂的方法。本发明的另 一个目的是提供一种容易制造且不需低温制造的颗粒状聚合物DRA。实现本发明的这些目的以及其它目的时， 一方面，提供了一种生 产颗粒状聚合物减阻剂的方法，包括在液体润湿剂的存在下将聚合物 DRA造粒以形成造粒的聚合物DRA，和研磨该造粒的聚合物DRA以形成 颗粒状聚合物DRA。在本发明的一个非限制性的实施方案中，该方法 不采用低温，而且仅采用一个造粒步骤。在另一个非限制性的实施方 案中，用多头旋转爪(multiple rotary jaw)进4亍造粒。在另一个实施方案中，本发明涉及一种颗粒状聚合物DRA,其由 包括将本体聚合物DRA造粒以形成平均粒度为约1~ 100mm的造粒的聚 合物DRA,和研磨该造粒的聚合物DRA以形成平均粒度小于约lmm的 颗粒状聚合物DRA的方法制得。在另一个实施方案中，本发明是一种 减少烃物流中的阻力的方法，包括将由本发明的方法所生产的聚合物 DRA结合到烃物流中。本发明的方法中，用润湿剂进行一次或多次湿法造粒。这里的术 语"润湿剂"指如下所述的材料当与待粉碎的聚合物DRA结合时， 起到减少聚合物DRA与用于粉碎的切割设备的接触部件之间的附着的 作用，从而促进粉碎过程，在更短的时间内进行更有效的粉碎。当粉 碎更加有效时，将聚合物DRA粉碎至适于后续研磨的平均粒度所需的 造粒时间将更短，和/或造粒步骤将更少。特别有利的是这样一个事实， 即可以在非低温的条件下方便地进行这一 过程。此处用到的术语"造粒"指如下所述的粉碎粉碎产生的平均粒 度大于或等于约lmm，但小于本体聚合物例如在聚合过程中形成的板 状聚合物的粒度。在一个非限制性的实施方案中，造粒的聚合物的平 均粒度小于约100mm，但是大于约lmm。在另 一个非限制性的实施方案 中，平均粒度小于约50mm，而在另一个可选的实施方案中，平均粒度 小于约20mm。这一湿法造粒可在一个造粒步骤或一系列造粒步骤中实施。相反地，"研磨"指如下所述的粉碎粉碎产生的平均粒度小于 约lmm,在某些非限制性的实施方案中，磨碎的聚合物DRA的平均粒 度小于或等于约600微米。在其它非限制性的实施方案中，磨碎的聚 合物DRA的平均粒度小于或等于约300微米。所以"研磨"可以指始 自造粒的聚合物和产生最终的颗粒状聚合物减阻剂的任何碾磨、粉碎、 磨损或者其它尺寸减小。应当注意的是，作为这里使用的术语，"造 粒"和"研磨"是和所使用的设备无关的。所以，这里定义的造粒可 以在由某些人在技术上称为研磨设备的设备中完成，这里定义的研磨 可以在由某些人在技术上称为造粒设备的设备中完成。通常，本发明方法所加工的聚合物可以是任何通常的或者众所周 知的聚合物减阻剂(DRA)，包括但不限于，聚oc-烯烂、聚氯丁二烯、 醋酸乙烯酯聚合物或者共聚物、聚亚烷基氧化物、以及它们的混合物 等。在某些实施方案中，希望聚合物DRA具有足以使其作为通常适合 于粉碎过程(即，被机械力剪切形成更小颗粒的过程)的纯固体存在的 结构(即，分子量)。在某些实施方案中，可以使用具有比聚a-烯烃相 对更硬的固体性质的DRA(即，具有相对更高的玻璃化转变温度)。此 外，还可以使用具有相对更软性质的DRA(即，具有更低的玻璃化转变 温度，例如更具橡胶状的聚合物)，但是预期采用本发明的方法将它们 粉碎将相对更困难。通常来说，以溶解于溶液的形式存在的聚合物 DRA(即，凝胶聚合物)是不适合进行本发明的粉碎的。本发明中使用了润湿剂。理想的是这类润湿剂至少在造粒使用的 时间区间内和温度下，对聚合物而言是相对极性的和惰性的。此外， 理想的是润湿剂能够为造粒的聚合物赋予一定程度的润滑性，这趋向 于减少聚合物静态地或以其它方式粘附到造粒设备和/或容器上的任 何趋势。在某些非限制性的实施方案中，润湿剂可以选自至少一种二 醇与水和/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，所述二醇的曱基醚，以及它们的混合物等。合适 的醇可以包括但不限于选自甲醇、乙醇、异丙醇(异丙基醇，IPA)、己 醇等以及它们的混合物的醇。聚合物减阻剂的湿法造粒中，理想的是用能够使本体或接近本体形式的聚合物DRA，例如测量的尺寸为非常大的等级(如英尺、英寸或 厘米)的板状聚合物，承受切割/剪切力而形成平均粒度小于起始尺寸 但大于约lmm的造粒的聚合物DRA的装置作为造粒设备。虽然现有技 术的方法中通常采用旋转刀片，该刀片对着静止刀片以相对狭窄的间 隙施加剪切力，但本发明的某些实施方案中却用具有多头旋转切割爪 的装置来取代旋转刀片。这样的装置显著优于现有技术的旋转刀片设 计，因为多头爪成倍增加了切割刃口与聚合物DRA的接触，从而加快 了粉碎过程，而且不存在狭窄间隙还减少了聚合物DRA粘附到切割刃 口和/或设备其它部件上的趋势。合适的具有多头旋转爪的湿法造粒设 备的实例包括Franklin Mi 1 ler制造的TASKMASTER ,和Moyno制造的annihilatortm。所述湿法造粒之后，或者需要的话，两次或更多次的湿法造粒之 后，本发明的聚合物DRA已经可以准备研磨了。如上文所述，造粒完 成后的颗粒平均粒度在某些理想的非限制性实施方案中是小于约 20mm，但大于或等于约lmm，这个粒度范围内的颗粒总体上相对适合 于随后的研磨过程，以进一步将粒度减少至以下程度使得颗粒状聚 合物DRA能借助于与合适的分散剂的结合而有效地分散，形成浆料或 分散液，然后将浆料或分散液引入到需要减阻的烃物流中。对于已经用本发明的方法造粒的聚合物，研磨可以结合使用任何 现有技术已知的磨碎机粉碎技术以及一种或多种研磨助剂来进行，以 提供平均粒度小于约lram，更理想地小于或等于约600微米的最终磨 碎的颗粒状聚合物。虽然本发明的多个非限制性实施方案中采用的是 研磨机，特别是磨碎机(例如Pallmann磨碎机)，Munson离心沖击磨， Palmer机械回收磨(mechanical reclamation mill), 管道混合器， 胶体磨(如Greerco生产的此类设备)以及它们的组合等等，但是在本 发明的方法中也可以可选择地采用其它类型的研磨设备。本发明的 一个非限制性实施方案中，造粒和研磨都在非低温的温 度下进行。根据本发明的目的，低温定义为使其尺寸减小的或被研磨的特定聚合物的玻璃化转变温度(T》，或低于这个温度。应当理解的 是，Tg将随被研磨的特定聚合物而变化。典型地，在一个非限制性的 实施方案中，Tg的范围为约-10。C到约-100。C (约14。F到约-148。F)。在 本发明的另一个非限定性实施方案中，造粒和/或研磨在环境温度下进 行。根据本发明的目的，环境温度条件定义为约20-25。C (约68-77°F)。 在本发明的另一个非限制性的实施方案中，环境温度定义为没有任何 加入的冷却时进行研磨的温度。因为研磨过程中产生热量，所以在某 些上下文中"环境温度"表示高于约20-25匸(约68-77 。F)的温度。 此外，在本发明的另一个非限制性的实施方案中，生产颗粒状聚合物 减阻剂的造粒和/或研磨在冷却温度下进行，所述冷却温度低于环境温 度，但高于被造粒或研磨的特定聚合物的所述低温。优选的冷却温度 可以是约-7到约2'C (约20-约35。F)。在某些实施方案中，可以在研磨造粒的聚合物DRA之前对其涂布 抗附聚剂。抗附聚剂包括但不限于滑石、氧化铝、亚乙基双硬脂酰胺 及其类似物和混合物。本领域的技术人员可以理解的是，在不背离如所附权利要求书所 限定的本发明精神和范围的情况下，本发明还有很多变化形式。例如， 聚合物、润湿剂的精确性质和比例以及造粒设备都可以与这里使用的 不同。加料速率和设备、研磨装置和方法也可以在发明的范围内变化。下面结合具体实施例来进一步描述本发明，该实施例仅用于说明 本发明，对发明无任何限制。实施例1将下述混合物按己醇、亚乙基双硬脂酰胺和二丙二醇甲基醚成 3: 0. 1: l的比例在搅拌罐中制备润湿剂。然后用低剪切泵把混合物以约 10~约120磅/小时的速率泵送到具有两个旋转爪的湿法造粒器中。转 子按不同速度旋转以有效切割。同时用低位传送带(low profile conveyor)把2英尺x 4英尺的聚烯烃DRA板以110 ~ 1440磅/小时的速率 进料到造粒器中，其中该板在40 80。F的平均温度下被造粒。造粒过 程中用热交换器帮助保护聚合物DRA不发生热降解。最后，将造粒的聚合物，以及己醇、亚乙基双硬脂酰胺和二丙二醇曱基醚的混合物泵送 到储存罐中，从那里可以将其输送到后续研磨步骤。
权利要求
1.一种生产造粒的聚合物减阻剂(DRA)的方法，包括在液体润湿剂的存在下将平均粒度大于100mm的本体聚合物DRA造粒，以形成平均粒度为1～100mm的造粒的聚合物DRA。
2. 根据权利要求1的方法，其中所述造粒的聚合物DRA的平均粒 度为1 ~ 20mm。
3. 根据权利要求1或2的方法，其中所述液体润湿剂选自至少一 种二醇和至少一种其它液体的共混物，所述二醇选自乙二醇、丙二醇、 二甘醇、二丙二醇、所述二醇的曱基醚以及它们的混合物，所述其它液 体选自水和醇，所述醇选自曱醇、乙醇、异丙醇、己醇以及它们的混合 物。
4. 根据权利要求1的方法，其中所述造粒在非低温的条件下进行。
5. 根据权利要求1的方法，其中所述造粒的聚合物DRA随后被研 磨以形成平均粒度小于1mm的颗粒状聚合物DRA。
6. 根据权利要求l的方法，其中用多头旋转爪进行所述造粒。
7. 根据权利要求l中的方法，其中研磨前仅进行一次造粒。
8. —种减少烃物流中的阻力的方法，包括在烃物流中引入通过下述方法生产的聚合物减阻剂(DRA)，所述方 法包括在液体润湿剂的存在下将平均粒度大于lOOmm的本体聚合物DRA造 粒，以形成平均粒度为1 ~ 100mm的造粒的聚合物DRA。
9. 根据权利要求8的方法，其中用多头旋转爪进行所述造粒。
10. 根据权利要求8或9的方法，其中所述方法进一步包括研磨所述 造粒的聚合物DRA以形成所述聚合物DR A 。
全文摘要
一种生产颗粒状聚合物减阻剂的方法，包括在液体润湿剂的存在下将平均粒度大于约100mm的本体聚合物DRA造粒，以形成平均粒度为1～100mm的造粒的聚合物DRA。然后可对造粒的聚合物DRA进行研磨，以形成平均粒度小于1mm的颗粒状聚合物DRA。“湿法”造粒方法有利地能够采用一步造粒，因此简化了聚合物DRA的生产。液体润湿剂的实例包括二醇与水和/或醇的共混物。优选的生产装置包括用多头旋转爪进行造粒。
文档编号C09K3/00GK101268164SQ200680034721
公开日2008年9月17日 申请日期2006年8月16日 优先权日2005年9月20日
发明者K·D·费尔柴尔德, N·S·科马雷迪, T·马修 申请人:贝克休斯公司