DE69320943T2

DE69320943T2 - Stabile, nicht Agglomerierende, wässsrige suspensione öllösliche Polymer-Reibungsverminderer

Info

Publication number: DE69320943T2
Application number: DE69320943T
Authority: DE
Inventors: Will G. Ponca City Ok 74601 Adams; Yung N. Ponca City Ok 74601 Lee
Original assignee: Conoco Inc
Current assignee: ConocoPhillips Co
Priority date: 1991-11-15
Filing date: 1993-05-24
Publication date: 1999-02-04
Anticipated expiration: 2013-05-25
Also published as: CA2098221A1; EP0626418B1; US5244937A; FI932123L; NO931710D0; FI932123A0; EP0626418A1; FI110123B; ATE170893T1; DE69320943D1; AU649371B1; NO931710L; DK0626418T3; NO300072B1; ES2121894T3

Description

Hintergrund der Erfindung

Derzeit verwendete reibungsvermindernde Systeme benützen ein Verfahren des Einspritzens einer Lösung eines hochmolekularen, reibungsvermindernden Polymers in Leitungen, die einen fließenden Kohlenwasserstoff enthalten. Das einzuspritzende Material ist normalerweise äußerst viskos und insbesondere bei niedrigen Temperaturen schwierig zu handhaben. In Abhängigkeit von der Temperatur des fließenden Kohlenwasserstoffes und der Konzentration, bei der die Lösung des reibungsvermindernden Polymers eingespritzt wird, vergeht ein bedeutender Zeitraum bevor die Dissoziation und eine sich daraus ergebende Reibungsverminderung erfolgt. Außerdem ist zur Lagerung, zum Lösen, Pumpen und Einspritzen abgemessener Mengen des reibungsvermindernden Materials in den fließenden Kohlenwasserstoff eine komplexe Ausrüstung notwendig.
Hochwirksame reibungsvermindernde Polymere werden in der Technik beschrieben. Ein repräsentatives Beispiel für eine derartige Technik ist das US-Patent Nr. 3 692 676, das ein Verfahren zur Reibungsverminderung bei durch Rohrleitungen pumpbaren Fluiden durch Zusetzen einer untergeordneten Menge eines hochmolekularen nichtkristallinen Polymers lehrt. Das US-Patent Nr. 3 884 252 lehrt die Verwendung eines Polymerbrockens als reibungsverminderndes Material.
Da der Energiebedarf zunimmt und die Stromkosten zunehmen, nimmt die Verwendung hochmolekularer Polymere als Reibungsverminderer für Fluide führende Rohrleitungen unter Wirbelstrombedingungen zu. Reibungsverminderung ist ein Phänomen, von dem bekännt ist, daß es von dem hohen Molekulargewicht des Polymeradditivs und seiner Fähigkeit, sich in dem Kohlenwasserstoff unter Wirbelstrombedingungen zu lösen, abhängt.
Ein Nachteil der Verwendung hochmolekularer Polymeren zur Reibungsverminderung ist ihre sehr langsame Lösungsgeschwindigkeit. Feste Polymere dieses Typs können in einigen Fällen Tage zum Lösen erfordern, selbst wenn die Reibungsverminderung stark erhöht wird, sobald eine Lösung erfolgt, ist. Dieses Problem kann in hohem Maß durch verwenden von Lösungen eines vorgelösten Polymers überwunden werden. Derartige Lösungen hochmolekularer Polymeren werden jedoch sehr viskos, wenn der Polymergehalt zunimmt, wodurch auf diese Weise die praktische Anwendung dieser Lösungen auf die eingeschränkt wird, die nicht mehr als etwa 15 Gew.-% Polymer enthalten. Außerdem kann selbst in diesem vorgelösten Zustand die vollständige Lösung des Polymers in dem fließenden Kohlenwasserstoff langsam sein. Die zum Einspritzen der Polymerlösung verwendete Ausrüstung kann sehr kompliziert und teuer werden.
Reibungsvermindernde Polymere, die hochmolekular sind, sind bei normalen Temperaturen Feststoffe. Derartige Polymere können durch Mahlen bei sehr tiefen (tiefkalten) Temperaturen fein zerteilt werden. Die Polymerfeststoffe neigen jedoch zum Agglomerieren, wenn sich das Polymer auf Umgebungstemperaturen erwärmt. Die EP-A-0 208 016 und das US-Patent 4 584 244 offenbaren, daß eine derartige Agglomeration durch Zusetzen inerter Feststoffe zu dem reibungsvermindernden Polymer während des tiefkalten Mahlverfahrens verhindert werden kann. Dieses Patent offenbart, daß der Zusatz derartiger inerter Feststoffe, z. B. Aluminiumoxid, zu dem Mahlverfahren eine fein verteilte, frei fließende Polymeranschlämmung liefert, die leicht zu handhaben ist und in fließenden Kohlenwasserstoffölen eine rasche Lösung und nachfolgende Reibungsverminderung liefert.
Das Bereitstellen eines verbesserten Verfahrens zum Einbringen frei fließender, überzogener Teilchen aus reibungsvermindemden Polymeren in fließende Kohlenwasserstoffflüssigkeiten und dadurch ein Vermindern des Reibungsverlustes derartiger Flüssigkeiten wäre ein großer Vorteil.

Stand der Technik

Das US-Patent 3 290 883 an Giles et al. bezieht sich auf eine reibungsvermindernde Zusammensetzung aus viskoelastischen Polymeren, die wasserlöslich sind und ein hohes Molekulargewicht aufweisen. Das reibungsvermindernde Material wird vor seinem Einspritzen in die Hauptstromrohrleitung zum Hydrolysieren mit Wasser vorgemischt
Das US-Patent 3 736 288 an Stralla et al. bezieht sich auf eine dispergierte, reibungsvermindende Formulierung, die (1) ein wasserlösliches reibungsverminderndes Mittel (Ethylenoxidpolymer), (2) ein inertes, wassermischbares, organisches Material (Alkandiol), das für das Ethylenoxidpolymer kein Lösungsmittel ist, (3) ein Suspendiermittel (Siliziumoxid, Siliziumoxid-Aluminiumoxid, Tone usw.), das mit dem Ethylenoxidpolymer und dem organischen Material nicht reagiert, und (4) ein oberflächenaktives Mittel enthält, das mit dem organischen Material verträglich ist und das eine hydrophobe und eine hydrophile Struktureinheit enthält. Verschiedene oberflächenaktive Mittel werden in dem Patent beschrieben. Die Verwendung des oberflächenaktiven Mittels erhöht die Fließfähigkeit des Systems und erlaubt eine erhöhte Konzentration des Ethylenoxidpolymers in dem System.
Das US-Patent 4 016 894 an Baldwin et al. bezieht sich auf eine reibungsvermindernde Zusammensetzung für einen Hochdruck-Wasserstrom. Die Zusammensetzung ist ein Anschlämmungsgemisch aus einem fein verteilten, frei fließenden, hygroskopischen (wasserlöslichen), reibungsvermindernden Pulver und einem hydrophoben (wasserunlöslichen) Pulver mit Kolloidgröße. Das hygroskopische Pulver schließt Guargummi, Xanthangummi, Hydroxyethylcellulose usw. ein und das hydrophobe Mittel kann eine siliziumorganische Verbindung sein.
Die EP-A-0 011 907 und das US-Patent 4 263 926 an Drake et al. beziehen sich auf feste reibungsvermindernde Polymere. Das feste teilchenförmige Polymer wird vor dem Einspritzen in die Ölrohrleitung mit einer Suspendierflüssigkeit gemischt. Verschiedene öllösliche Polymere werden in dem Patent offenbart.
Die EP-A-0 208 016 und das US-Patent 4 584 244 an Fenton offenbaren ein Verfahren, bei dem öllösliche Polymere (z. B. Poly(1-decen)) bei tiefkalten Temperaturen in Anwesenheit von Aluminiumoxid unter Liefern fein verteilter, fließender Pulver zerkleinert werden, die einer Agglomeration bei Kaltfluß oder Druckbedingungen widerstehen. Das Patent offenbart die Verwendung derartiger Pulver als Reibungsverminderer in fließenden Kohlenwasserstoffen.

Erfindung

Erfindungsgemäß wird eine stabile, nicht-agglomerierende Suspension eines festen, öllöslichen, polymeren, reibungsvermindernden Mittels durch (1) Unterziehen des festen reibungsvermindernden Mittels einem tiefkalten Mahlen in Anwesenheit eines inerten festen Materials unter Liefern frei fließender, fein zerteilter, mit dem festen Material überzogener Polymerteilchen und (2) Vereinigen der überzogenen Polymerteilchen mit einem Suspendiermaterial hergestellt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wasser und Wasser-Alkohol-Gemischen und einem wasserlöslichen Verdickungsmittel besteht, wodurch eine stabile, nicht-agglomerierende Suspension des reibungsvermindernden Mittels erhalten wird.
In einem Aspekt bezieht sich die Erfindung auf die gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellten stabilen, nicht-agglomerierenden Suspensionen.

Genaue Beschreibung der Erfindung

Die stabilen, nicht-agglomerierenden Suspensionen der Erfindung werden durch zuerst Unterziehen eines festen reibungsvermindernden Mittels einem tiefkalten Mahlen in Anwesenheit eines inerten festen Materials hergestellt. Das sich daraus ergebende Produkt ist ein fein zerteiltes Polymer, das mit dem inerten festen Material überzogen ist. Die überzogenen Teilchen fließen frei, das heißt, sie können in der gleichen Weise wie eine Flüssigkeit gehandhabt und gegossen werden.
Die festen Polymeren, die zum Herstellen der fein zerteilten, überzogenen Polymerteilchen verwendet werden, werden durch Polymerisieren oder Copolymerisieren von Monoolefinen erhalten, die etwa 2 bis etwa 30 Kohlenstoffatome enthalten. Gewöhnlicher enthalten die bei der Herstellung der reibungsvermindernden Polymeren verwendeten Monoolefine etwa 4 bis etwa 20 Kohlenstoffatome.
Das Herstellungsverfahren der polymeren und copolymeren Reibungsverminderer ist nicht Teil der Erfindung. Im allgemeinen kann jedes der mehreren wohlbekannten Verfahren zum Polymerisieren von Monoolefinen eingesetzt werden. Ein besonders geeignetes Verfahren ist das Ziegler-Verfahren unter Verwenden von Katalysatorsystemen, die Kombinationen einer Verbindung eines Metalls der Gruppen IVb, Vb, VIb oder VIII des auf Seite 392-393 des Handbook of Chemistry and Physics, 37. Ausgabe, zu findenden Periodensystems der Elemente mit einer Organometallverbindung einer Seltenen Erde oder eines Metalls aus den Gruppen Ia, IIa und IIIb des Periodensystems der Elemente umfassen. Besonders geeignete Katalysatorsysteme sind die, die Titanhalogenide und Organoaluminiumverbindungen umfassen. Ein typisches Polymerisationsverfahren ist das Zusammenbringen des Monomerengemisches mit dem Katalysator in einem für die Monomeren und den Katalysator geeigneten inerten Kohlenwasserstofflösungsmittel in einem geschlossenen Reaktionsgefäß bei verminderten Temperaturen und autogenem Druck und in einer Stickstoffatmosphäre. Weitere Einzelheiten des Ziegler-Verfahrens werden im US-Patent 3 692 676 angeführt.
Die Polymeren, die beim Herstellen der stabilen Suspensionen der Erfindung verwendet werden, sind im allgemeinen die mit einem hohen Molekulargewicht. Die einzige Einschränkung bei dem Molekulargewicht ist, daß es zum Liefern einer wirksamen Reibungsverminderung ausreichend sein muß. Im allgemeinen erhöht sich die Wirksamkeit der Polymerzusammensetzungen zur Reibungsverminderung, wenn das Molekulargewicht zunimmt. Am oberen Ende der Skala wird das Molekulargewicht der in dem Verfahren der Erfindung verwendeten Polymeren nur durch die Ausführbarkeit der Polymerenherstellung eingeschränkt. Das durch schnittliche Molekulargewicht der gewünschten Polymeren ist üblicherweise über 100 000 und ist im allgemeinen im Bereich von etwa 100 000 bis 20 000 000. Das durchschnittliche Molekulargewicht der in dem Verfahren und den Zusammensetzungen der Erfindung verwendeten Polymeren ist vorzugsweise im Bereich von etwa 500 000 bis etwa 10 000 000. Jedes inerte Material, das auf den fein zerteilten Polymerteilchen einen Überzug bilden kann, kann so lange beim Herstellen der stabilen Suspensionen verwendet werden, wie ein derartiges Material mit der endgültigen Verwendung verträglich ist, zu der das überzogene Polymer ausersehen ist. Repräsentative Beispiele geeigneter inerter Materialien sind Talkum, Aluminiumoxid, Magnesiumstearat, Kieselgel, Polyanhydridpolymere und sterisch gehinderte Alkylphenol-Antioxidantien.
Wie angegeben wird das Gemisch aus festem Polymer und inerten Feststoffen bei tiefkalten Temperaturen unter Herstellen fein zerteilter, mit den inerten Feststoffen überzogener Polymerteilchen gemahlen. Hierin verwendet bedeutet der Ausdruck "tiefkalte Temperaturen" Temperaturen unter der Glasübergangstemperatur des Polymers oder der Polymeren, die dem Mahlen unterzogen werden. Wenn zum Beispiel das polymere reibungsvermindernde Material ein hochmolekulares Poly(1-decen) ist, liegt die tiefkalte Temperatur unter etwa -60ºC. Die beim Durchführen des Mahlvorgangs eingesetzte Temperatur kann in Abhängigkeit vom Glasübergangspunkt des jeweiligen verwendeten Polymers oder der Polymeren schwanken. Derartige Temperaturen müssen aber unter dem niedrigsten Glasübergangspunkt derartiger Polymeren liegen. Alle handelsüblichen Mühlen, die aus Feststoffen fein zerteilte Teilchen erzeugen können, können beim Herstellen der Zusammensetzungen der Erfindung verwendet werden. Beispiele geeigneter Mühlen schließen Prallmühlen, Stabmühlen, Kugelmühlen und dergleichen ein. Die Teilchengröße der sich daraus ergebenden Polymerfeststoffe kann durch Verfahren in der Technik wie etwa durch Verändern der Mahlgeschwindigkeit oder durch Steuern der Zeit für das Mahlen gesteuert werden.
Weitere Einzelheiten zur Herstellung der in den stabilen Suspensionen der Erfindung verwendeten frei fließenden, überzogenen Teilchen werden im US-Patent 4 584 244 dargestellt, das hierin durch Verweis inbegriffen ist.
Im nächsten Schritt des Herstellens der Zusammensetzungen der Erfindung werden die frei fließenden, überzogenen Polymerteilchen in Wasser oder einem Gemisch aus Wasser und Alkohol suspendiert. Diese Suspension wird durch die Verwendung einer wirksamen Menge eines wasserlöslichen Verdickungsmittels erhalten. Die Bildung der Suspension wird durch die Anwendung von Rühren oder Mischen unterstützt, wenn die Materialien, die die Suspension bilden, vereinigt werden. Im allgemeinen kann jede Reihenfolge der Zugabe der Suspensionsbestandteile eingesetzt werden. Die frei fließenden, überzogenen Polymerteilchen können zum Beispiel Wasser oder einem Gemisch aus Wasser und Alkohol vorzugsweise unter Rühren zugesetzt werden. Als nächstes wird das wasserlösliche Verdickungsmittel dem Polymerfestoffe-Wasser-Gemisch langsam erneut unter Rühren zugesetzt, bis eine stabile Suspension erhalten wird. Bei einem weiteren Verfahren wird das Verdickungsmittel zuerst mit Wasser vorzugsweise unter Mischen vereinigt, bis es gelöst ist. Darauffolgend werden die frei fließenden überzogenen Polymerfeststoffe dem Gemisch aus Wasser und Verdickungsmittel unter Mischen zugesetzt, bis eine stabile Suspension erhalten wird. Bei noch einem weiteren Verfahren kann das Verdickungsmittel mit einem Teil des Wassers und die frei fließenden Polymerfeststoffe können mit dem anderen Teil des Wassers vereinigt werden und die beiden Gemische können anschließend unter Bilden stabiler Suspensionen vereinigt werden. Es versteht sich, daß das Wasser bei jedem vorstehenden Verfahren durch ein Gemisch aus Wasser und Alkohol ersetzt werden kann. Die durch die beschriebenen Verfahren erhaltenen Suspensionen sind homogene Dispersionen, die stabil sind und nicht agglomerieren und sie können über große Entfernungen transportiert werden, während sie diese Eigenschaften behalten. Die Menge überzogener Polymerteilchen, die dem Wasser oder Wasser- Alkohol-Gemisch zugesetzt wird, schwankt in Abhängigkeit von dem jeweiligen Polymer und der Teilchengröße des Polymers. Üblicherweise umfaßt das überzogene Polymer zwischen 1 und 50 Gew.-% Polymer-Wasser- oder Polymer-Wasser-Alkohol-Gemisch. Gebräuchlicher liegt die Polymerkonzentration zwischen 10 und 15 Gew.-%. Die dem System zugesetzte Verdickungsmittelmenge kann ebenfalls schwanken. Im allgemeinen ist es erwünscht, nur die Menge zuzusetzen, die zum Erzeugen einer stabilen Suspension der jeweiligen überzogenen Polymerteilchen wirksam ist. Üblicherweise beträgt die Verdickungsmittelmenge bezogen auf in der Suspension vorhandenes Wasser oder Wasser-Alkohol zwischen 0,01 und 10 Gew.-% und vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,20 Gew.-%.
Alle im Handel erhältlichen wasserlöslichen Polymeren, die als viskositätssteigernde Mittel oder Verdickungsmittel wirken, können bei der Herstellung der stabilen Zusammensetzungen der Erfindung verwendet werden. Wohlbekannte Verdickungsmittel, die im Handel erhältlich sind, schließen solche Materialien wie etwa Guargummi, Guargummiderivate, Hydroxypropylcellulose und andere Cellulosederivate, Xanthangummis und Polyacrylamide ein.
Die Dispersion der Polymerteilchen in dem wäßrigen Suspendiermaterial wird durch den Zusatz eines Alkohols zum System erleichtert. Niedermolekulare Alkohole sind leichter (niedrigeres spezifisches Gewicht) als Wasser und ihr Zusatz zum Wasser liefert ein Suspendiermaterial, das in der Dichte näher bei den Polymerteilchen liegt. Gleichbedeutend damit ist, daß je näher die Dichte des Suspendiermediums bei der Polymerdichte liegt, es desto leichter ist, die stabile Suspension der Erfindung zu bilden. Die zu dem Suspendiermaterial verwendeten Alkohole sind üblicherweise Paraffinalkohole, die 1 bis 6 Kohlenstoffatome enthalten und solche Verbindungen wie Methanol, Isobutanol, Ethanol, Pentanol, Isohexanol, Propanol, Isopropanol und dergleichen einschließen. Die zu dem Suspendiermaterial eingesetzte Alkoholmenge kann breit schwanken, macht aber üblicherweise zwischen 0 und 70 Gew.-% des Suspendiermaterials und gebräuchlicher zwischen 30 und 50 Gew.-% aus.
Die stabilen nicht-agglomerierenden Suspensionen der Erfindung fließen sehr leicht und können ohne irgendeine besondere Ausrüstung leicht in eine fließende Kohlenwasserstoffe enthaltende Rohrleitung oder ein Leitungsrohr eingespritzt werden. Üblicherweise wird diese Suspension dem fließenden Kohlenwasserstofffluid durch kontinuierliche Injektion mittels an gewünschten Orten entlang der Leitung befindlicher Dosierpumpen zugesetzt.
Die Kohlenwasserstofffluide, bei denen ein Reibungsverlust durch Zusatz der stabilen Polymersuspension und nachfolgendes Lösen des in der Suspension enthaltenen Polymers verringert werden kann, schließen solche Materialien wie etwa Gasöle, Dieselkraftstoff, Rohöle, Heizöle, Asphaltöle und dergleichen ein, wobei sie von Materialien mit verhältnismäßig niedriger Viskosität bis zu hochviskosen Kohlenwasserstofffraktionen schwanken.
Die beim Durchführen der Reibungsverminderung in einer Rohrleitung oder Leitungsrohr verwendete Polymermenge wird üblicherweise in ppm (Gewichtsteile Polymer auf eine Million Gewichtsteile Kohlenwasserstofffluid) ausgedrückt. Die zum Erzeugen der gewünschten Reibungsverminderung erforderliche Polymermenge schwankt in Abhängigkeit von den physikalischen Eigenschaften und der Zusammensetzung des Kohlenwasserstofffluids. In einigen Fällen kann das gewünschte Ergebnis durch Zusatz von 2 Teilen je Million Teile Polymer oder weniger erhalten werden. Zum anderen können einige hochviskose Fluide bis zu 1000 Teile je Million oder sogar bis zu 10000 Teile je Million Teile Polymer zum Erzeugen des gewünschten Ergebnisses erfordern. Üblicherweise ist es bevorzugt, das Polymer dem Kohlenwasserstofffluid in Mengen von 2 bis 500 Teilen je Million Teile und am bevorzugtesten in Mengen von 5 bis 200 Teilen je Million Teile zuzusetzen. Ein einschränkender Faktor bei der gegenwärtigen Verwendung hochmolekularer, reibungsvermindernder Polymeren ist die Tatsache, daß sie üblicherweise in Form einer Lösung hergestellt werden und daß sie sehr viskose Materialien sind. Wegen der viskosen Natur der reibungsvermindernden Polymeren bestehen größere Handhabungsprobleme. Zum Einspritzen des Materials in Rohrleitungen sind besondere Verfahren wie etwa besonders ausgelegte Einspritzdüsen erforderlich. Zur wirksamen Auflösung in dem fließenden Kohlenwasserstoff muß das Material einen langen Strang bilden, nachdem es in die Rohrleitung eingespritzt worden ist. Untersuchungen zeigen, daß das Material, falls es zu viskos ist, in Hochgeschwindigkeitsleitungen keinen stabilen Strang bilden kann und aufgrund von Lösungsproblemen unwirksam wird. Dies begrenzt die Polymerkonzentration und die inhärente Viskosität des Polymers, die wirksam verwendet werden können. Die stabilen Feststoffsuspensionen der Erfindung weisen gegenüber den herkömmlichen Verfahren der Reibungsverminderung eine Anzahl Vorteile auf. Die Feststoffsuspension fließt zum Beispiel sehr leicht und kann ohne irgendeine besondere Ausrüstung wie etwa besondere Düsen oder Düsenanordnung in Rohrleitungen eingespritzt werden. Die Suspension weist kein Problem beim Lösen in den fließenden Kohlenwasserstoffen auf und ist ebenso wirksam wie derzeit verwendete reibungsvermindernde Mittel. Die Feststoffsuspension der Erfindung kann im Gegensatz zur gegenwärtigen Grenze von 7 bis 10 Gew.-% bei Polymerlösungen mit viel höheren Polymergehalten bis zu 25 Gew.-% verwendet werden. Dies verringert die Transportkosten bedeutend, da das Transportvolumen der Suspension des Reibungsverminderers wesentlich kleiner ist. Das Molekulargewicht des Polymers in der Feststoffsuspension kann ohne die mit herkömmlichen Polymerlösungen verbundenen Handhabungsprobleme wesentlich erhöht werden. Bei einem erhöhten Molekulargewicht kann die wirksame Leistungsfähigkeit des reibungsvermindemden Polymers gegenüber derzeit erhältlichen Handelsprodukten verbessert werden. Da das Suspendiermaterial für das Polymer Wasser ist, besteht bei dem Endprodukt, das zum Verwendungsort transportiert wird, eine bedeutende Verringerung der Materialkosten. Die Verwendung des wäßrigen Suspensionsmaterials verringert ferner die dem Transportieren reibungsvermindernder Polymeren innewohnenden Umweltgefahren.
Die stabilen Feststoffsuspensionen der Erfindung können leicht von einem Ort zum anderen bei sehr niedrigem Druckabfall überführt werden. Dies ermöglicht die Zufuhr dieser Suspensionen über eine Leitung an Orte wie etwa unterseeische Rohranlagen, die derzeit für herkömmliche Lösungen reibungsvermindernder Polymeren nicht zugänglich sind.

Beispiel 1

Ein festes, reibungsvermindemdes (Decen-1)-Polymer wurde in einer Gefriermühle (SPECS-Gefriermühle, hergestellt von Specs Industries Inc., Metuchin, New Jersey) drei Minuten bei der Temperatur flüssigen Stickstoffs gemahlen. Das Polymer wurde in Anwesenheit von Aluminiumoxidpulver gemahlen. Das Produkt aus der Mahlvorrichtung war ein fein verteiltes, mit Aluminiumoxid überzogenes Polymerpulver, das keine Neigung zum Quellen oder Agglomerieren zeigte. 10 Gew.-% Polymerteilchen und 0,1 Gew.-% wasserlösliches Polymer wurden einem 50/50- Gemisch aus Wasser und Isopropylalkohol zugesetzt. Das verwendete wasserlösliche Polymer war Kelzan XCD, ein Xanthangummi. Das Gemisch aus überzogenen Polymerteilchen, wasserlöslichem Polymer, Wasser und Isopropylalkohol wurde in einem Schüttelbad bei mäßiger Geschwindigkeit dreißig Minuten geschüttelt, was eine stabile Suspension der überzogenen Polymerteilchen in dem Wasser-Isopropylalkohol-Gemisch lieferte.
Die in vorstehender Weise hergestellte Suspension des festen Polymers wurde in einer Ein-Zoll-Schleife aus einem Rohr aus Edelstahl nach Anlage 40 mit einer Länge von 180 Fuß getestet. 111 Fuß der Schleife waren ein gerader Abschnitt und 69 Fuß waren für eine Mindestscherung gekrümmt. Mittels einer peristaltischen Mohnopumpe wurden 12 Gallonen Dieselöl je Minute durch die Schleife gepumpt. Die Polymersuspension wurde durch eine Öffnung von ¹/&sub4; Zoll mittels einer kleinen chemischen Pumpe in einer Polymerkonzentration von 7 ppm eingespritzt. Die Schleife war für einen Rücklauf des fließenden Dieselöls durch die Mohnopumpe ausgelegt. Die beim ersten Durchlauf von Dieselöl durch die Schleife erhaltenen Ergebnisse zeigten eine Reibungsverminderung von 22%. Die nachfolgenden Durchgänge von Dieselöl durch die Schleife führten zu einer kontinuierlichen Reibungsverminderung bis ein Höchstwert von 44% nach 5 Durchgängen durch die Schleife erhalten wurde.
Zwei bedeutende Tatsachen werden durch Beispiel 1 gezeigt. Erstens wird nur ein Teil der Polymermoleküle während des anfänglichen Einspritzens im Dieselöl gelöst; zweitens nahm die Reibungsverminderung mit der Zahl der Durchgänge des Dieselöls durch die Schleife weiter zu. Diese beiden Tatsachen zeigen, daß das Polymer im Dieselöl in kontrollierter Weise freigesetzt worden war, wodurch später freigesetzte Polymermoleküle einen etwaigen Abbau der anfänglich freige setzten Moleküle durch Scherung überstanden. Dieses Ergebnis kann beim Führen des Problems eines Abbaus durch Scherung, das beim Verwenden reibungsvermindernder Polymere immer vorhanden ist, auf ein Mindestmaß sehr wichtig sein.

Beispiel 2

Man führte Dieselöl mit 12 gpm durch die Flußschleife von Beispiel 1 und in die Schleife wurde eine Lösung eines reibungsvermindernden Homopolymers (Poly-1- decen) mit einer Polymerkonzentration von 7 ppm eingeführt. Die Polymerlösung enthielt 7 Gew.-% Polymer und wies eine inhärente Viskosität von 15,2 auf. Daten wurden für mehrere Durchgänge durch das System einschließlich der Pumpe erhalten. Die Ergebnisse werden in der Tabelle als Reibungsverminderung dargestellt: Tabelle
(durch Verwenden eines Cannon-Ubbelohde-Scherverdünnungsviskosimeter mit vier Kugeln erhalten)
Eine Lösung von 1 Gramm je Liter Toluol wurde zum Erhalten der Scherrate gegenüber der inhärenten Viskosität verwendet. Die inhärente Viskosität ist als der natürliche Logarithmus der relativen Viskosität dividiert durch die Konzentration definiert. Die relative Viskosität ist als das Verhältnis der Viskositätsmeßwerte zwischen der Polymerlösung und reinem Toluol definiert. Die vier aus dem Viskosimeter erhaltenen Meßwerte werden anschließend miteinander in Beziehung gesetzt und der Viskositätsmeßwert bei 300 reziproken Sekunden wird berechnet.
Wenn ein reibungsvermindemdes Polymer in ein fließendes Öl in gelöster Form eingeführt wird, löst sich der größte Teil des Materials verhältnismäßig rasch. Insbesondere wenn das Öl nach der Zugabe des reibungsvermindernden Polymers durch eine Pumpe geführt wird, kann dies zu einem bedeutenden Abbau durch Scherung führen. Dies wird in Beispiel 2 veranschaulicht, bei dem der Prozentwert der Reibungsverminderung des Polymers in Lösung bei 2 und 3 Durchgängen durch die Testschleife (die die Mohnopumpe einschloß) dramatisch abfiel. Das Abbauproblem, das sich beim Einführen des Polymers in gelöster Form stellt, kann nur durch Einspritzen von mehr Polymer oder durch Einspritzen des Polymers an mehr als einer Stelle überwunden werden.
Bei der in Beispiel 1 veranschaulichten kontrollierten Freisetzung sollte es möglich sein, die Freisetzungsrate des Polymers auf einen Punkt einzustellen, an dem nur ein einziges Einspritzen in die Rohrleitung notwendig ist.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer stabilen, nicht-agglomerierenden Suspension eines festen, öllöslichen Polyolefins als reibungsverminderndes Mittel, das aus der Polymerisation 2 bis etwa 30 Kohlenstoffatome enthaltender Olefine erhalten wurde, umfassend das:

(1) Unterziehen des festen Polyolefins als reibungsverminderndes Mittel dem Mahlen bei Temperaturen unter der Glasübergangstemperatur des Polymers oder der Polymeren, die dem Mahlen unterzogen werden, in Anwesenheit eines inerten, festen Materials unter Liefern frei fließender, fein zerteilter, mit dem festen Material überzogener Polymerteilchen und

(2) Vereinigen der überzogenen Polymerteilchen mit einem wasserlöslichen, polymeren Verdickungsmittel und einem Suspendiermaterial, das aus der aus Wasser und Wasser-Alkohol-Gemischen bestehenden Gruppe ausgewählt ist, wodurch eine stabile, nicht-agglomerierende Suspension des festen, reibungsvermindernden Mittels erhalten wird.

2. Verfahren zur Herstellung einer stabilen, nicht-agglomerierenden Suspension eines festen, öllöslichen Polyolefins als reibungsverminderndes Mittel, das aus der Polymerisation 2 bis etwa 30 Kohlenstoffatome enthaltender Olefine erhalten wurde, umfassend das:

(1) Unterziehen des festen Polyolefins als reibungsverminderndes Mittel dem Mahlen bei einer Temperatur unter der Glasübergangstemperatur des Polymers oder der Polymeren, die dem Mahlen unterzogen werden, in Anwesenheit eines inerten, festen Materials unter Liefern frei fließender, fein zerteilter, mit dem festen Material überzogener Polyolefinteilchen und

(2) Dispergieren der überzogenen Polyolefinteilchen in einem Suspendiermaterial, das aus der aus Wasser und Wasser-Alkohol-Gemischen bestehenden Gruppe ausgewählt ist, wobei das Suspendiermaterial ein wasserlösliches, polymeres Verdickungsmittel enthält, wodurch eine stabile, nicht-agglomeriende Suspension des festen, reibungsvermindernden Mittels erhalten wird.

3. Verfahren zur Herstellung einer stabilen, nicht-agglomerierenden Suspension eines festen, öllöslichen Polyolefins als reibungsverminderndes Mittel, das aus der Polymerisation 2 bis etwa 30 Kohlenstoffatome enthaltender Olefine erhalten wurde, umfassend das:

(2) Dispergieren der überzogenen Polyolefinteilchen in einem Suspendiermaterial, das aus der aus Wasser und Wasser-Alkohol-Gemischen bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und

(3) Hinzufügen eines polymeren, wasserlöslichen Verdickungsmittels zu der Polymerteilchendispersion, wodurch eine stabile, nicht-agglomeriende Suspension des festen Polyolefins als reibungsverminderndes Mittel erhalten wird.

4. Verfahren zur Herstellung einer stabilen, nicht-agglomerierenden Suspension eines festen, öllöslichen Polyolefins als reibungsverminderndes Mittel, das aus der Polymerisation 2 bis etwa 30 Kohlenstoffatome enthaltender Olefine erhalten wurde, umfassend das:

(2) Dispergieren der überzogenen Polyolefinteilchen in einem Suspendiermaterial, das aus der aus Wasser und Wasser-Alkohol-Gemischen bestehenden Gruppe ausgewählt ist,

(3) Vereinigen eines wasserlöslichen Verdickungsmittels mit einer zweiten Menge des Suspendiermaterials und

(4) Vereinigen der Produkte aus Schritt (2) und (3), wodurch eine stabile, nichtagglomeriende Suspension des festen Polyolefins als reibungsverminderndes Mittel erhalten wird.