Процессы синтеза и измельчения сверхвысокомолекулярных полимеров высших α-олефинов и аппараты для их реализации

• Автор: Коновалов, Константин Борисович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 155 с. : ил.

Оглавление

СПИСОК ПРИНЯТЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Введение
1. Современное состояние проблемы увеличения пропускной способности нефтепроводов с помошью антитурбулентных присадок

1.1 Эффекта Томса

1.1.2 Гидродинамика эффекта Томса и гипотезы относительно его механизма

1.1.2.1 Типы снижения сопротивления

1.1.2.2 Условия начала проявления эффекта Томса

1.1.2.3 Расчет величины приращения расхода

1.1.2.4 Асимптота максимального снижения сопротивления

1.1.3 Факторы, влияющие на величину эффекта Томса

1.1.3.1 Влияние концентрации полимера
1.1.3.2 Влияние молекулярной массы
1.1.3.3 Влияние конформации макромолекул и природы растворителя
1.1.3.4 Влияние диаметра трубы
1.1.4 Теплоперенос в растворах, содержащих агенты снижения
гидродинамического сопротивления
1.2 Процессы получения агентов снижения гидродинамического сопротивления для использования в трубопроводном транспорте нефти
1.2.1 Синтез высокомолекулярных нефтерастворимых полимеров
1.2.2 Мономеры для получения нефтерастворимых полимеров
1.3 Технологии и аппаратурное оформление получения антитурбулентных присадок
1.4 Постановка цели и задач исследования
2. Объекты и методы исследования
2.1 Мономеры
2.2 Катализаторы полимеризации
2.3 Растворители
2.4 Синтез (со)полимеров высших а-олефинов
2.4.1 Методика синтеза и очистки (со)полимеров
2.4.2 Термодинамика процесса полимеризации высших а-олефинов
2.4.3 Кинетика процесса сополимеризации высших а-олефинов
2.5 Определение различных характеристик растворов высших поли-а-олефинов
2.5.1 Определение вязкости
2.5.1.1 Определение характеристической вязкости растворов высших поли-а-
олефинов
2.5.1.2 Определение вязкости по методу Брукфильда
2.5.2 Турбореометрические испытания
2.5.2.1 Устройство турбулентного реометра
2.5.2.2 Использованные в экспериментах режимы турбулентного течения
2.5.2.3 Способы представления результатов измерений, полученных на турбулентном реометре
2.5.2.4 Экстраполяция условий и результатов лабораторного эксперимента на реальный трубопровод
2.5.3 Оценка характеристик полимера на различных стадиях полимеризации
2.5.3.1 Разработка метода контроля кинетики полимеризации на ранних стадиях..
2.5.3.2 Оценка гидродинамических характеристик полимера на глубоких стадиях (со)полимеризации
2.6. Отработка технологических вопросов (со)полимеризации и хранения полимера-сырца
2.6.1 Определение компонентов для остановки реакции и влияния различных компонентов на деградацию полимера
2.6.2 Брикетирование блочного (со)полимера
2.6.3 Определение хладотекучести блочного (со)полимера
2.7 Электроимпульсное измельчение (со)полимеров
2.7.1 Закономерности электроимпульсного измельчения высших поли-а-олефинов при криогенных температурах
2.7.2 Приготовление суспензии из (со)полимера, измельченного криогенным способом
2.8 Определение скорости растворения частиц (со)полимера в углеводородных жидкостях
2.9 Выводы по 2 главе
3. Процессы получения (со)полимеров высших а-олефинов в качестве основы антитурбулентной присадки и их характеристика
3.1 Результаты подбора массового содержания катализатора и сокатализатора
3.2 Влияние массового содержания катализатора на температуру сополимеризации, и кинетику сополимеризации на начальных стадиях процесса
3.3. Подбор компонентного состава мономерной смеси
3.4 Определение констант сополимеризации 1-гексенас 1-деценом
3.5 Вязкость реакционной среды на начальных стадиях полимеризации
3.6 Влияние перегрева реакционной массы на качество (со)полимера
3.7 Влияние остатков реакционной массы на внутренней поверхности оборудования на способность синтезированного сополимера снижать гидродинамическое сопротивление у/в жидкостей
3.8 Температура стеклования (со)полимеров 1-гексена
3.9 Влияние механодеструкции при измельчении на способность (со)полимера снижать гидродинамическое сопротивление
3.10 Величина деструкции полимера при электроимпульсном измельчении в условиях криогенных температур
3.11 Скорость растворения суспензионных присадок
3.12 Определение хладотекучести брикетированного (со)полимера
3.13 Окисляемость блочного полимера-сырца
3.14 Выводы по 3 главе
4. Процессы и аппараты для реализации производства антитурбулентной присадки суспензионного типа
4.1 Аппарат для криогенного электроимпульсного измельчения полимеров
4.2 Методики технологических расчетов
4.2.1 Методика проведения материальных расчетов для процесса криогенного измельчения
4.2.2 Методика определения размеров реакторов полимеризации
4.2.3 Методика расчета аппарата для криогенного измельчения полимеров высших а-олефинов
4.3 Методики тепловых расчетов
4.4 Принципиальная технологическая схема производства и розлива с описанием процесса
Список использованных источников:
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ!'
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
ПРИЛОЖЕНИЕ Е

ПАК оказывали при больших значениях pH, в то время как Hand и Williams [83] обнаружили максимальную степень снижения сопротивления при низких значениях pH.
1.1.3.4 Влияние диаметра трубы
Для ньютоновских жидкостей в турбулентном режиме течения уравнение Кармана удовлетворительно описывает поведение потока. Каждому значению числа Рейнольдса соответствует своё значение коэффициента сопротивления. Однако, в вязкоупругих жидкостях при данном числе Рейнольдса данный раствор полимера будет иметь разный коэффициент сопротивления в трубах разного диаметра. В общем случае в трубах большего диаметра степень снижения сопротивления меньше [4, 30] из-за меньшего напряжения и скорости сдвига. Теории вязкоупругости предсказывают зависимость Re„0p. от величины диаметра трубы в степени 1,1 для кажущихся ньютоновских растворов [48]. Hershey и Zakin [22] обнаружили в своих экспериментах, что ReKp зависит от величины диаметра в первой степени, что находится в хорошем соответствии с теорией. Таким образом, если раствор имеет Renop, равное 100000 в трубе диаметром 2 см, для 8 см трубы Renop составит 400000.
1.1.4 Теплоперенос в растворах, содержащих агенты снижения
гидродинамического сопротивления
Следует отметить, что наряду со снижением гидродинамического сопротивления, при проявлении эффекта Томса, также снижается и теплоотдача от текущей жидкости.
К примеру, растворы ПАВ уменьшают теплоотдачу на значительную величину [77, 91-99]. Aguilar и сотр. [93] показали, что снижение коэффициента теплоотдачи даже немного превосходит коэффициент снижения сопротивления. Christensen и Zakin [98] отметили, что снижение теплоотдачи в теплообменнике типа труба в трубе в снижающем сопротивление растворе KemamineQ-2983C/NaSal (2000 г/т /2200 г/т) может достигать величины 90%. Такое свойство растворов, снижающих сопротивление, особенно ценно при транспортировке сырой нефти, нуждающейся в подогреве.
Механизм снижения теплоотдачи до конца не ясен. Однако его можно связать с двумя свойствами растворов, снижающих гидродинамическое сопротивление.
Как мы упоминали ранее, толщина вязкого подслоя увеличивается в присутствии агентов снижения сопротивления. Sellin с сотр. [77] предположили, что вязкий подслой увеличивает термосопротивление между стенкой и основным потоком и поэтому уменьшается теплоперенос.
Другим свойством является подавление флуктуаций скорости в растворах ПАВ как в радиальном, так и в тангенциальном направлениях по сравнению с ньютоновскими