埋地管道的腐蝕與防腐

第十一章埋地管道的腐蝕與防腐第三篇集輸化學(xué)前言

集輸化學(xué)是集輸工程學(xué)與化學(xué)之間的邊緣科學(xué)。集輸化學(xué)是研究如何用化學(xué)方法解決原油集輸過程中遇到的問題。前言一、原油集輸遇到的化學(xué)問題：管道與設(shè)備的防腐乳化原油的破乳起泡沫原油的消泡原油的降凝輸送和減阻輸送天然氣的脫水和脫酸性氣體污水處理污水處理（1）除油（2）除氧（3）除固體懸浮物（4）防垢（5）緩蝕（6）殺菌前言管道與設(shè)備防腐層中的各種化學(xué)劑乳化原油破乳劑起泡沫原油消泡劑原油降凝劑和減阻劑天然氣處理劑污水處理劑二、原油集輸用到的化學(xué)劑前言本章主要內(nèi)容11-1埋地管道的腐蝕11-2埋地管道的防腐金屬腐蝕埋地管道的材料多屬金屬材料。金屬腐蝕：金屬與周圍環(huán)境起化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致破壞。為了減少埋地管道的腐蝕，需要使用有效的防護(hù)法。第一節(jié)埋地管道的腐蝕第十一章埋地管道的腐蝕與防腐1、土壤由四部分組成：礦物有機(jī)質(zhì)水空氣2、土壤的相組成：固相：礦物顆粒和有機(jī)質(zhì)液相：土壤水氣相：空氣。一、土壤二、土壤腐蝕1．土壤水中含氧時(shí)產(chǎn)生的腐蝕管道中不均勻部分的通過微電池產(chǎn)生腐蝕：

陽極反應(yīng)2Fe→2Fe2++4e+）陰極反應(yīng)O2+2H2O+4e→4OH-電池反應(yīng)2Fe

+O2+2H2O

→2Fe2++

4OH-2．土壤水含酸性氣體時(shí)產(chǎn)生的腐蝕

若土壤水中含硫化氫和二氧化碳，則它們可在水中解離。H2S→H++HS-CO2+H2O→H++HCO3-陽極反應(yīng)Fe→Fe2++2e+）陰極反應(yīng)2H++2e→H2↑電池反應(yīng)Fe+2H+→Fe2++H2↑3．土壤中由細(xì)菌產(chǎn)生的腐蝕土壤水中的硫酸鹽還原菌（SRB）,厭氧菌，可將硫酸鹽還原為硫化物和[O]，產(chǎn)生腐蝕。SO42-S2-+4[O]SRB

陽極反應(yīng)Fe→Fe2++2e+）陰極反應(yīng)[O]+H2O+2e→2OH-電池反應(yīng)Fe

+[O]+H2O

→Fe2++

2OH-土壤水中的鐵菌（IB），喜氧菌，可將Fe2+氧化為Fe3+，產(chǎn)生腐蝕。4Fe2++O2+2H2O4Fe3++4OH-IBFe2++2OH-→Fe(OH)2↓（白色）3Fe(OH)2+2OH-→Fe3O4+4H2O+2e（黑色）2Fe3O4+2OH-+(3n-1)H2O→3Fe2O3·nH2O↓+2e（紅色）Fe2++S2-→FeS↓（黑色）Fe3++3OH-→Fe(OH)3↓（棕色）濃差腐蝕：土壤腐蝕還與土壤的空隙度、滲透率和水、氣的飽和度密切相關(guān)。與埋地管道接觸的土壤存在上述因素的差別時(shí)，可產(chǎn)生濃差腐蝕?？障抖?、滲透率和氣的飽和度低的土壤為陽極。濃差腐蝕是一種重要的腐蝕形式。綜合反映土壤的腐蝕。土壤電阻率

——土壤電阻率，Ω·m；R——平行截面間土壤的電阻，Ω；A——平行截面間的截面積，m2；L——平行截面間的垂直距離，m。埋地管道的防腐第二節(jié)第十一章埋地管道的腐蝕與防腐一、覆蓋層防腐覆蓋層：為使金屬表面與腐蝕介質(zhì)隔開而覆蓋在金屬表面的保護(hù)層。覆蓋層防腐法：用覆蓋層抑制金屬腐蝕的方法。定義：

好的防腐層：熱穩(wěn)定好化學(xué)穩(wěn)定好生物穩(wěn)定好機(jī)械強(qiáng)度高電阻值高滲透性低石油瀝青防腐層煤焦油瓷漆防腐層聚乙烯防腐層聚乙烯聚氨酯泡沫保溫防腐層熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層環(huán)氧煤瀝青防腐層三層型防腐層1．石油瀝青防腐層定義以石油瀝青涂料為主要材料組成的防腐層。底漆：由石油瀝青溶于工業(yè)汽油制成。石油瀝青：I號(hào)石油瀝青：軟化點(diǎn)為95～110℃的輸送液體溫度低于50℃的埋地管道II號(hào)石油瀝青軟化點(diǎn)為125～140℃輸送液體溫度在50～80℃范圍的埋地管道。內(nèi)纏帶：為玻璃布（由玻璃纖維編織而成）外纏帶：聚氯乙烯工業(yè)膜（膜上涂有由氯丁橡膠與松香混合制得的膠粘劑）瀝青防腐層的結(jié)構(gòu)：2．煤焦油瓷漆防腐層底漆由煤焦油和煤焦油瀝青溶于二甲苯制成煤焦油瓷漆（分為三類：軟化點(diǎn)分別為大于100℃、105℃、120℃）煤焦油煤焦油瀝青煤粉內(nèi)纏帶：玻璃纖維織成的氈帶，浸漬了膠粘劑（如乙烯與乙酸乙烯酯共聚物）外纏帶：玻璃纖維織成的氈帶，煤焦油瓷漆。3、聚乙烯防腐層聚乙烯防腐層的產(chǎn)生方法：擠壓包覆法將聚乙烯加熱熔化，擠壓包覆在涂有底膠的管道外壁形成防腐層膠粘帶纏繞法在聚乙烯帶表面涂上粘膠，制得聚乙烯膠粘帶將聚乙烯膠粘帶纏繞在涂有底漆的管道外單形成聚乙烯防腐層4．聚乙烯聚氨酯泡沫保溫防腐層以聚氨酯泡沫為內(nèi)保溫層，以聚乙烯為外保護(hù)層的復(fù)合保溫防腐層。5．熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層將加有固化劑的環(huán)氧樹脂粉末噴涂在金屬表面，在150～180℃下烘15min，即可得到堅(jiān)韌的熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層。6．環(huán)氧煤瀝青防腐層由環(huán)氧煤瀝青底漆、中層漆和面漆組成。7．三層型的復(fù)合防腐層底層環(huán)氧樹脂，有很好的防腐性、粘結(jié)性與熱穩(wěn)定性；中層為各種含乙烯基單體的共聚物乙烯與乙酸乙烯酯共聚物乙烯與丙烯酸乙酯共聚物乙烯與順丁烯二酸甲酯共聚物有很強(qiáng)的粘結(jié)作用外層：為高密度的聚乙烯、聚丙烯有很好的機(jī)械強(qiáng)度。主要缺點(diǎn)：成本高二、陰極保護(hù)法覆蓋層防腐法必須與陰極保護(hù)法聯(lián)合使用在涂敷過程中防腐層不可避免地會(huì)出現(xiàn)漏涂點(diǎn)。在使用期間防腐層在各種因素作用下，會(huì)產(chǎn)生剝離、穿孔、開裂等現(xiàn)象。陰極保護(hù)法是覆蓋層防腐法的補(bǔ)充防腐法。1．外加電流的陰極保護(hù)法定義：

將被保護(hù)金屬與直流電源的負(fù)極相連，由外加電流提供保護(hù)電流，降低腐蝕速率的方法?；驹恚孩僭诟g電池中，陽極是被腐蝕，陰極不被腐蝕。②將直流電源的負(fù)極接在需保護(hù)的金屬上，將陽極接在輔助電極上，使被保護(hù)金屬整體變成陰極，產(chǎn)生保護(hù)電流。③被保金屬與直流電源的負(fù)極相連，它發(fā)生的是陰極反應(yīng)，因此得到保護(hù)．2.犧牲陽極的陰極保護(hù)法定義：將被保護(hù)金屬和一種可以提供陰極保護(hù)電流的金屬或合金（即犧牲陽極）相連，使被保護(hù)金屬腐蝕速率降低的方法。犧牲陽極電位比被保護(hù)金屬還要負(fù)的金屬或合金。好的犧牲陽極應(yīng)滿足：①電位足夠負(fù)②電容量大單位質(zhì)量犧牲陽極溶解所能提供保護(hù)電流的電量。③電流效率高犧牲陽極的實(shí)際電容量與理論電容量的比值，以百分?jǐn)?shù)表示．④溶解均勻⑤腐蝕產(chǎn)物易脫落⑥制造簡單、來源廣、成本低

在犧牲陽極使用時(shí)，必須在它的周圍加入由硫酸鈉、膨潤土和石膏粉組成的填包料。填包料起減小犧牲陽極的接地電阻，增加輸出電流和使腐蝕產(chǎn)物易于脫落的作用。第十二章乳化原油的破乳及起泡沫原油的消泡第三篇集輸化學(xué)本章主要內(nèi)容12-1乳化原油的破乳12-2起泡沫原油的消泡前言原油乳化及起泡的原因：（1）原油中含有各種表面活性物質(zhì)如環(huán)烷酸、脂肪酸、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等；（2）增產(chǎn)措施、提高原油采收率注入地層表面活性劑、聚合物等；它們可吸附在油水界面或氣液表面，對(duì)液珠和氣泡有穩(wěn)定作用，由此產(chǎn)生原油乳化和起泡沫問題。第一節(jié)乳化原油的破乳第十二章乳化原油的破乳及起泡沫原油的消泡一、乳化原油的類型1、油包水乳化原油（W/O）2、水包油乳化原油（O/W）3、多重乳化原油（W/O/W、O/W/O）1、油包水乳化原油（W/O）油包水乳化原油是以原油作分散介質(zhì)，以水作分散相的乳化原油。一次采油和二次采油采出的乳化原油多是油包水乳化原油。乳化劑：主要是原油中的活性石油酸（如環(huán)烷酸、瀝青質(zhì)酸等）和油濕性固體顆粒（如蠟顆粒、瀝青質(zhì)顆粒等）。2、水包油乳化原油（O/W）水包油乳化原油是以水作分散介質(zhì)，以原油作分散相的乳化原油。三次采油（尤其是堿驅(qū)、表面活性劑驅(qū)）采出的乳化原油多是水包油乳化原油。乳化劑：活性石油酸的堿金屬鹽水溶性表面活性劑水濕性固體顆粒（如粘土顆粒等）3、多重乳化原油（W/O/W、O/W/O）多重乳化原油是分散介質(zhì)的液滴中包含有連續(xù)相液體的液珠。乳化原油類型的復(fù)雜性可能是一些乳化原油難以徹底破乳的原因之一。二、油包水乳化原油的破乳1、油包水乳化原油的破乳方法（l）熱法（2）電法（3）化學(xué)法（1）熱法減少乳化劑的吸附量減小乳化劑的溶劑化程度降低分散介質(zhì)的粘度（2）電法在電場作用下，水珠被極化變成紡錘形表面活性劑取向并濃集在變形水珠的端部，使垂直電力線方向的界面保護(hù)作用削弱，導(dǎo)致水珠沿垂直電力線方向聚并，引起破乳。用破乳劑破壞油包水乳化原油的方法。低分子破乳劑效率低高分子破乳劑高效（3）化學(xué)法（1）低分子破乳劑脂肪酸鹽烷基硫酸酯鹽烷基磺酸鹽烷基苯磺酸鹽OP型表面活性劑平平加型表面活性劑吐溫型表面活性劑2、油包水乳化原油的破乳劑由引發(fā)劑和環(huán)氧化合物反應(yīng)生成。引發(fā)劑：丙二醇、丙三醇、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、酚醛樹脂、酚胺樹脂環(huán)氧化合物：環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷（2）高分子破乳劑擴(kuò)鏈劑：提高相對(duì)分子質(zhì)量，如二異氰酸酯、二元羧酸等。封尾劑：改變破乳劑的親水親油平衡值，如松香酸、羧酸等。（2）高分子破乳劑（2）高分子破乳劑3、油包水乳化原油破乳劑的破乳機(jī)理（1）低分子破乳劑的破乳機(jī)理:低分子破乳劑都是水溶性破乳劑（HLB值大于8）；對(duì)油包水乳化原油乳化劑（HLB值一般在3～6范圍）是反型乳化劑；通過抵消作用使油包水乳化原油破乳。3、油包水乳化原油破乳劑的破乳機(jī)理（2）高分子破乳劑的破乳機(jī)理:高分子破乳劑中的水溶性破乳劑有抵消作用。高分子破乳劑主要通過下列機(jī)理破乳：不牢固吸附膜的形成(有分支結(jié)構(gòu))；對(duì)水珠的橋接（高分子）；對(duì)乳化劑的增溶（是高分子表面活性劑）。3、油包水乳化原油破乳劑的破乳機(jī)理不牢固吸附膜的形成：因高分子破乳劑在界面上取代原來的乳化劑后所形成的吸附層不緊密（特別是支鏈線型的高分子破乳劑），保護(hù)作用差。3、油包水乳化原油破乳劑的破乳機(jī)理對(duì)水珠的橋接：由高分子破乳劑可同時(shí)吸附在兩個(gè)或兩個(gè)以上水珠的界面上引起，這些為破乳劑分子連系起來的水珠有更多的機(jī)會(huì)碰撞、聚并。3、油包水乳化原油破乳劑的破乳機(jī)理對(duì)乳化劑的增溶：高分子破乳劑的一個(gè)分子或少數(shù)幾個(gè)分子即可形成膠束，這種高分子膠束可增溶乳化劑分子，引起乳化原油的破乳。4、高分子破乳劑的發(fā)展趨勢（1）相對(duì)分子質(zhì)量繼續(xù)升高

使用擴(kuò)鏈劑：醛、二元羧酸、多元羧酸、環(huán)氧衍生物、多異氰酸酯。（2）由水溶性轉(zhuǎn)向油溶性油田產(chǎn)液中水含量越來越高；水溶性破乳劑主要分配在水中，因而破乳效果越來越差；而油溶性破乳劑主要分配在油中，因而能延長其起作用時(shí)間，提高破乳效果。4、高分子破乳劑的發(fā)展趨勢（3）由直鏈線型轉(zhuǎn)向支鏈線型引發(fā)劑：羥基系列→酚醛樹脂氨基系列→多乙烯多胺（4）開發(fā)新型的破乳劑破乳劑具有專一性新型高分子破乳劑：含硅、含氮、含磷、含硼不含氧烷基的水溶性聚合物：碳酸亞乙酯代替氧烷基化合物合成高分子破乳劑

（5）復(fù)配使用三、水包油乳化原油的破乳1、水包油乳化原油的破乳方法（1）熱法（2）電法在中頻（1×103～2×104Hz）或高頻（大于2×104Hz）的高壓交流電場下進(jìn)行在電場的作用下，由于乳化劑吸附層的有序性受到干擾而使保護(hù)作用削弱，導(dǎo)致油珠聚并，引起破乳。（3）化學(xué)法

使用破乳劑三、水包油乳化原油的破乳2、水包油乳化原油的破乳劑（1）電解質(zhì)（2）低分子醇（3）表面活性劑（4）聚合物（5）復(fù)配2、水包油乳化原油的破乳劑（1）電解質(zhì)鹽酸、氯化鈉、氯化鎂、氯化鎂、硝酸鋁、氧氯化鋯破乳機(jī)理：減小油珠表面的負(fù)電性；改變?nèi)榛瘎┑挠H水親油平衡。2、水包油乳化原油的破乳劑（2）低分子醇水溶性醇：甲醇、乙醇、丙醇油溶性醇：己醇、庚醇等破乳機(jī)理：改變油水相的極性（使油相極性增加，水相極性減?。?，使乳化劑移向油相或水相。2、水包油乳化原油的破乳劑（3）表面活性劑陽離子型表面活性劑陰離子型表面活性劑破乳機(jī)理：形成不牢固吸附膜（有分支結(jié)構(gòu)的陰離子表面活性劑）；抵消作用（油溶性表面活性劑）；與乳化劑反應(yīng)（陽離子型表面活性劑）。2、水包油乳化原油的破乳劑（4）聚合物非離子型聚合物陽離子型聚合物非離子-陽離子型聚合物破乳機(jī)理：通過橋接機(jī)理起破乳作用；減小油珠表面負(fù)電性2、水包油乳化原油的破乳劑（5）復(fù)配低分子醇與鹽復(fù)配使用石油磺酸鹽與鹽復(fù)配使用季銨鹽型表面活性劑、醇、鹽復(fù)配使用第二節(jié)起泡沫原油的消泡第十二章乳化原油的破乳及起泡沫原油的消泡計(jì)量是否正常1、油氣表面的產(chǎn)生原油在油氣分離和原油穩(wěn)定過程中壓力降低和（或）溫度升高，使天然氣（包含C1～C7的烴，主要是烷烴）從原油釋出，產(chǎn)生油氣表面。一、原油泡沫的形成機(jī)理2、原油中含有的表面活性劑可作為起泡劑（1）低分子表面活性劑（如脂肪酸、環(huán)烷酸），降低油氣表面張力，使泡沫易于生成。（2）高分子表面活性劑（如膠質(zhì)、瀝青質(zhì)），吸附在油氣表面，可在油氣表面上形成高強(qiáng)度的表面膜，起穩(wěn)定泡沫作用。一、原油泡沫的形成機(jī)理二、起泡沫原油的消泡1、溶劑型原油消泡劑（1）低分子醇、醚、醇醚和酯；（2）消泡機(jī)理：與氣的表面張力和與油的界面張力都低，迅速擴(kuò)展，使液膜局部變薄而導(dǎo)致泡沫的破壞。二、起泡沫原油的消泡2、表面活性劑型原油消泡劑（1）有分支結(jié)構(gòu)的表面活性劑（2）消泡機(jī)理：

表面活性劑取代泡沫的表面活性物質(zhì)后形成不穩(wěn)定的保護(hù)膜，導(dǎo)致泡沫的破壞。二、起泡沫原油的消泡二、起泡沫原油的消泡二、起泡沫原油的消泡3、聚合物型原油消泡劑（1）與氣的表面張力和與油的界面張力都低的聚合物。（2）與溶劑型原油消泡劑的消泡機(jī)理相同。二、起泡沫原油的消泡二、起泡沫原油的消泡第十三章原油的降凝輸送與減阻輸送第三篇集輸化學(xué)本章主要內(nèi)容13-1原油的降凝輸送13-2原油的減阻輸送前言目的：

改善原油長距離管道輸送的流動(dòng)狀況解決重點(diǎn)：原油凝點(diǎn)的降低——降凝原油管輸阻力的減小——減阻第一節(jié)原油的降凝輸送第十三章原油的降凝輸送及減阻輸送一、原油按凝點(diǎn)的分類原油凝點(diǎn)是指規(guī)定的試驗(yàn)條件下原油失去流動(dòng)性的最高溫度。

原油失去流動(dòng)性的原因：1、原油的粘度隨溫度的降低而升高，當(dāng)粘度升高到一定程度時(shí)，原油即失去流動(dòng)性；2、原油中溶有蠟，當(dāng)溫度降低至原油的析蠟溫度時(shí)，蠟晶析出，隨著溫度進(jìn)一步降低，蠟晶數(shù)量增多，并長大，聚結(jié)，直到形成遍及整個(gè)原油的結(jié)構(gòu)網(wǎng)，原油即失去流動(dòng)性。一、原油按凝點(diǎn)的分類

原油按凝點(diǎn)分為：1、低凝原油凝點(diǎn)低于0℃的原油。蠟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2×10-2。2、易凝原油凝點(diǎn)在0～30℃范圍的原油。蠟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2×10-2～20×10-2范圍。3、高凝原油凝點(diǎn)高于30℃的原油。蠟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于20×10-2。二、多蠟原油的粘溫曲線易凝原油與高凝原油統(tǒng)稱為多蠟原油。析蠟點(diǎn)反常點(diǎn)，從該點(diǎn)起繼續(xù)降溫，多蠟原油的粘度即隨剪切速率變化。三、原油的降凝輸送1、物理降凝法主要進(jìn)行熱處理。

將原油加熱至最佳的熱處理溫度后，以一定的冷卻速率降溫，達(dá)到降凝和降粘的目的。三、原油的降凝輸送原油w(蠟)×102

w(膠質(zhì)+瀝青質(zhì))×102

熱處理前凝點(diǎn)/℃熱處理溫度/℃熱處理后凝點(diǎn)/℃大慶油田34.58.4332.57017.0中原油田10.421.232.08521.0江漢油田10.724.226.08014.0火燒山油田20.520.920.5707.0表8-1熱處理對(duì)原油凝點(diǎn)的影響

三、原油的降凝輸送升溫：（1）對(duì)蠟存在狀態(tài)影響（2）對(duì)瀝青質(zhì)存在狀態(tài)影響（3）對(duì)膠質(zhì)存在狀態(tài)影響降溫：瀝青質(zhì)可以使蠟晶扭曲、膠質(zhì)可以與蠟共晶或吸附在蠟晶表面。2、化學(xué)降凝法化學(xué)降凝法：在原油中加降凝劑的降凝法。原油降凝劑：能降低原油凝點(diǎn)的化學(xué)劑。表面活性劑型原油降凝劑：通過在蠟晶表面吸附的機(jī)理，使蠟不易形成遍及整個(gè)體系的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而起降凝作用。聚合物型原油降凝劑：主鏈和（或）支鏈上都有可與蠟分子共同結(jié)晶（共晶）的非極性部分，也有使蠟晶晶型產(chǎn)生扭曲的極性部分。2、化學(xué)降凝法2、化學(xué)降凝法原油加降凝劑前凝點(diǎn)/℃降凝劑降凝劑質(zhì)量濃度/(mgL-1)加降凝劑后凝點(diǎn)/℃中原油田33乙烯與乙酸乙烯酯共聚物5013江漢油田25乙烯與乙酸乙烯酯共聚物10015馬嶺油田16聚丙烯酸酯502青海油田32乙烯、丙烯酸酯與丙烯磺酸鹽共聚物15012表8-2降凝劑對(duì)一些多蠟原油凝點(diǎn)的影響2、化學(xué)降凝法降凝劑非極性部分的平均碳數(shù)根據(jù)蠟的平均碳數(shù)設(shè)計(jì)3、化學(xué)－物理降凝法原油處理前凝點(diǎn)/℃處理后凝點(diǎn)/℃綜合法處理后凝點(diǎn)/℃大慶油田32.517.012.3江漢油田26.014.06.0任丘油田34.017.013.5紅井子油田17.08.01.5表8-3熱處理與綜合法處理對(duì)原油凝點(diǎn)的影響3、化學(xué)－物理降凝法第二節(jié)原油的減阻輸送第十三章原油的降凝輸送及減阻輸送在紊流中，流體的流動(dòng)阻力是由尺度大小隨機(jī)、運(yùn)動(dòng)隨機(jī)的漩渦形成所引起。盡管紊流產(chǎn)生的旋渦是隨機(jī)的，但旋渦總是逐漸分解而產(chǎn)生尺度越來越小的漩渦。由于漩渦尺度越小，能量的粘滯損耗越大，所以由分解形成的小漩渦的能量最終為流體的粘滯力損耗掉，變成熱能。一、紊流阻力原油的減阻輸送：加有減阻劑的處在紊流狀態(tài)的原油在長距離管道中的輸送。原油減阻劑：在紊流狀態(tài)下能降低原油管輸阻力的化學(xué)劑。二、原油的減阻輸送油溶性聚合物減阻劑的特點(diǎn)：在油中主要以蜷曲的狀態(tài)存在具有彈性紊流狀態(tài)時(shí)才起減阻作用二、原油的減阻輸送二、原油的減阻輸送油溶性聚合物減阻劑減阻機(jī)理：若紊流原油中有減阻劑存在，各級(jí)漩渦就把能量傳遞給減阻劑分子，使其發(fā)生彈性變形，將能量儲(chǔ)存起來。這些能量可在減阻劑應(yīng)力松馳時(shí)釋放出來，還給相應(yīng)的漩渦，維持流體的紊流狀態(tài)，從而減少外界為保持這一狀態(tài)所必需提供的能量，達(dá)到減阻的目的。二、原油的減阻輸送二、原油的減阻輸送二、原油的減阻輸送減阻率增輸率減阻效果的評(píng)價(jià)二、原油的減阻輸送影響減阻劑的減阻作用的因素：1、原油性質(zhì)原油粘度和密度越低，紊流條件越易達(dá)到，越有利于發(fā)揮原油減阻劑的作用。2、原油含水率原油含水率高，影響減阻劑的溶解，從而影響其減阻效率。二、原油的減阻輸送3、減阻劑結(jié)構(gòu)減阻劑的相對(duì)分子質(zhì)量不宜過低或過高（一般以105～106為宜）。減阻劑的相對(duì)分子質(zhì)量過低則影響減阻效率，過高則影響油溶性能并易被剪切降解。減阻劑主鏈應(yīng)有一定數(shù)量、一定長度的支鏈（如乙烯、丙烯與a－烯烴共聚物），使減阻劑分子有適當(dāng)?shù)娜犴樞?，同時(shí)具有支鏈對(duì)主鏈的保護(hù)作用，以很高減阻劑的剪切穩(wěn)定性和減阻效率。二、原油的減阻輸送4、管輸條件管輸溫度越高，油的粘度越低，越有利于減阻劑起作用。

管輸?shù)牧魉僭娇?，管徑越小，雷諾數(shù)越大，紊流程度越高，減阻劑作用發(fā)揮越好。但當(dāng)流速過快，引起減阻劑降解時(shí)，減阻劑的減阻效率就降低。二、原油的減阻輸送5、減阻劑的濃度原油減阻劑應(yīng)有最佳的使用濃度。濃度越高，可使減阻效率增加，但超過一定數(shù)值后，減阻效率提高幅度減小。第十四章天然氣處理與污水處理第三篇集輸化學(xué)前言天然氣：從地層采出的可燃?xì)怏w。它主要含飽和烴氣體（如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等）并含少量非烴氣體（如二氧化碳、硫化氫、硫醇等）。

從氣田產(chǎn)出的天然氣叫氣田氣。從油田產(chǎn)出的天然氣叫油田氣（也稱伴生氣）。

污水：從生產(chǎn)井（氣井、油井）脫出的水，它主要來自地層的邊水、底水和（或）注入水。

天然氣和污水存在著各種問題，需要對(duì)它們進(jìn)行各種處理。本章主要內(nèi)容14-1天然氣處理14-2油田污水處理

第一節(jié)天然氣處理第十四章天然氣處理與污水處理一、天然氣脫水

1、天然氣脫水的必要性

水蒸汽存在的危害性：

（l）在硫化氫和二氧化碳等酸性氣體存在下，水蒸汽的冷凝可使管道產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕。（2）天然氣可與水在一定條件下生成水合物堵塞管道。（3）用低溫分離法回收天然氣中的輕烴時(shí)，水蒸汽冷凝成水后結(jié)冰，也可引起管道堵塞。一、天然氣脫水

2、天然氣含水量表示法

（l）天然氣絕對(duì)濕度：單位體積天然氣中所含水蒸汽的質(zhì)量，單位為g·m-3。標(biāo)準(zhǔn)狀況：0℃、0.1MPa

（2）相對(duì)濕度：

天然氣的絕對(duì)濕度與天然氣中水蒸汽的飽和含量的比值。

（3）水露點(diǎn)：在一定壓力下，與天然氣絕對(duì)濕度相等的天然氣中水蒸汽的飽和含量所對(duì)應(yīng)的溫度。一、天然氣脫水

3、天然氣脫水法

（l）降溫法：隨著天然氣溫度的降低和壓力的升高，天然氣中水蒸汽飽和含量降低，因此可用降溫法或先增壓后降溫法脫除天然氣的水蒸汽。天然氣降溫脫水所達(dá)到的溫度必須比管輸天然氣的水露點(diǎn)低5～7℃。一、天然氣脫水

3、天然氣脫水法

（2）吸附法：

用吸附劑脫除天然氣中水蒸汽的方法。

吸附劑：比表面大、孔隙度大，對(duì)水有選擇性、熱穩(wěn)定、化學(xué)穩(wěn)定、有一定機(jī)械強(qiáng)度、易再生使用、來源廣、成本低的固體。一、天然氣脫水一、天然氣脫水

3、天然氣脫水法

（3）吸收法：

用吸收劑脫除天然氣中水蒸汽的方法。吸收劑：對(duì)水溶解度高、對(duì)天然氣溶解度低、熱穩(wěn)定、化學(xué)穩(wěn)定、粘度低、蒸汽壓低、起泡和乳化傾向小、無腐蝕性、易再生使用、來源廣、成本低的溶劑。常用的吸收劑為甘醇。通過氫鍵與水結(jié)合，脫除天然氣中的水?？捎谜麴s和氣提的方法將甘醇再生使用。一、天然氣脫水二、天然氣脫酸性氣體天然氣中的酸性氣體：硫化氫：會(huì)增加管線和設(shè)備的腐蝕、污染環(huán)境并在后加工過程中引起催化劑中毒。

二氧化碳：會(huì)增加管線和設(shè)備的腐蝕外，減小天然氣的熱值（單位質(zhì)量天然氣的發(fā)熱量）二硫化碳（CS2）、硫氧化碳（COS）、硫醇（RSH）等同時(shí)被脫除。二、天然氣脫酸性氣體1、吸附法

（1）化學(xué)吸附劑：

與酸性氣體反應(yīng)的吸附劑。

海綿鐵：化學(xué)成分為氧化鐵（Fe2O3），對(duì)硫化氫有特殊的選擇性。用過的海綿鐵，可通入空氣，在空氣中氧的作用下再生。海綿鐵不用于脫除二氧化碳。氧化鋅、氧化鈣作為化學(xué)吸附劑，不能再生。二、天然氣脫酸性氣體二、天然氣脫酸性氣體1、吸附法

（2）物理吸附劑通過物理吸附脫除酸性氣體的吸附劑。分子篩：需用耐酸的分子篩。硅鋁比：分子篩組成中二氧化硅物質(zhì)的量與三氧化二鋁物質(zhì)的量之比。耐酸的分子篩的硅鋁比在4～10范圍。用熱天然氣再生?；钚蕴抗枘z

二、天然氣脫酸性氣體2、吸收法：用吸收劑脫除酸性氣體的方法。

（1）化學(xué)吸收劑：

可與酸性氣體反應(yīng)的吸收劑。一乙醇胺：可在低溫（25～40℃）下將酸性氣體吸收除去?？捎蒙郎兀ǜ哂?50℃）和氣提的方法再生。二、天然氣脫酸性氣體二、天然氣脫酸性氣體堿洗法：用氫氧化鈉溶液除去酸性氣體的方法。

不能再生

堿渣處理

二、天然氣脫酸性氣體

（2）物理吸收劑：

通過物理吸收脫除酸性氣體的吸收劑通過溶解作用除去酸性氣體用加熱氣提的方法再生物理吸收劑與化學(xué)吸收劑復(fù)配使用效果更好

二、天然氣脫酸性氣體三、天然氣水合物生成的抑制天然氣水合物：由天然氣和水形成的固體化合物，又稱可燃冰。1、天然氣水合物的生成有兩個(gè)條件：

（1）天然氣中有水存在；（2）有足夠低的溫度和足夠高的壓力。三、天然氣水合物生成的抑制

三、天然氣水合物生成的抑制2、天然氣水合物的形成：

（1）結(jié)晶（2）長大（3）聚并、沉積三、天然氣水合物生成的抑制3、天然氣水合物生成的抑制法

（1）降低壓力（2）保持一定溫度（3）減少天然氣水含量（4）天然氣水合物抑制劑三、天然氣水合物生成的抑制醇：與水完全互溶，將天然氣水合物控制在結(jié)晶析出階段。

表面活性劑：通過吸附，將天然氣水合物控制在結(jié)晶的長大階段。

聚合物：天然氣水合物結(jié)晶可與聚合物鏈節(jié)結(jié)合，將天然氣水合物控制在聚并、沉積階段。三、天然氣水合物生成的抑制

三、天然氣水合物生成的抑制

三、天然氣水合物生成的抑制三、天然氣水合物生成的抑制第二節(jié)油田污水處理第十四章天然氣處理與污水處理第二節(jié)油田污水處理污水：從油井產(chǎn)液中脫出的水。

處理原因：污水含有固體懸浮物、原油，并有腐蝕、結(jié)垢和細(xì)菌繁殖等問題。

處理的目的：除油——除油劑除氧——除氧劑除固體懸浮物——絮凝劑防垢——防垢劑緩蝕——緩蝕劑殺菌——?dú)⒕鷦┮?、污水的除油污水中的油是以油珠的形式存在于水中，油珠帶?fù)電。一、污水的除油除油劑

（1）陽離子型聚合物：中和油珠表面負(fù)電性和橋接油珠的作用。一、污水的除油除油劑

（2）有分支結(jié)構(gòu)的表面活性劑：可取代油珠表面原有的吸附膜，使吸附膜保護(hù)作用大大削弱。二、污水的除氧水中的溶解氧的危害：（1）增加金屬的腐蝕（2）使溶于水中的化學(xué)劑（如聚丙烯酰胺）氧化變質(zhì)（如降解減粘）。除氧方法：加熱、氣提、抽真空、除氧劑。除氧劑：能除去水中溶解氧的化學(xué)劑。（還原劑）。二、污水的除氧除氧劑

（1）亞硫酸鹽：亞硫酸鹽、亞硫酸氫鹽、硫代硫酸鹽和低亞硫酸鹽（連二亞硫酸鹽）。二、污水的除氧除氧劑

（2）甲醛：

2CH2O+O2→2HCOOH（3）聯(lián)氨(高溫除氧)：（4）硫脲：二、污水的除氧除氧劑

（5）異抗壞血酸：三、污水中固體懸浮物的絮凝固體懸浮物主要為粘土顆粒，其特點(diǎn)是表面帶負(fù)電。

絮凝劑：能使水中固體懸浮物形成絮凝物而下沉的物質(zhì)。絮凝劑的作用能中和固體懸浮物表面的負(fù)電性

使失去電性的固體懸浮物迅速聚結(jié)、下沉

混凝劑

助凝劑

三、污水中固體懸浮物的絮凝混凝劑：主要用無機(jī)陽離子型聚合物:

a羥基鋁、羥基鐵和羥基鋯

在水中解離，給出多核羥橋絡(luò)離子，中和固體懸浮物表面的負(fù)電性。

b三氯化鋁、硫酸鋁、鋁酸鈉、鉀明礬、銨明礬、三氯化鐵、氧氯化鋯

通過水解、絡(luò)合、羥橋作用，形成多核羥橋絡(luò)離子。

三、污水中固體懸浮物的絮凝(2)助凝劑：常用助凝劑（水溶性聚合物）：聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚乙烯醇、羧甲基淀粉、羥乙基淀粉、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、瓜爾膠、羧甲基瓜爾膠、羥丙基瓜爾膠、褐藻膠、黃胞膠等。褐藻膠、黃胞膠等。有機(jī)陽離子型聚合物兼有混凝劑和助凝劑的作用。三、污水中固體懸浮物的絮凝聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺、聚乙二醇、注意：

（1）混凝劑和助凝劑都有一個(gè)最佳濃度；

（2）加入順序，即要先加入混凝劑，再加入助凝劑。四、污水的防垢垢：在一定條件下從水中析出的溶解度很小的無機(jī)物質(zhì)。常見垢：碳酸鈣垢、硫酸鈣垢、硫酸鍶垢和硫酸鋇垢。結(jié)垢：垢在管線表面、設(shè)備表面或地層表面的沉積。防垢劑：防止或延緩水中成垢離子的成垢沉積。四、污水的防垢防垢劑

（1）縮聚磷酸鹽：鏈狀縮聚磷酸鹽和環(huán)狀縮聚磷酸鹽。

注意：

縮聚磷酸鹽使用溫度：<50℃

四、污水的防垢防垢劑

（2）膦酸鹽制備:由多氨基化合物與甲醛和亞磷酸反應(yīng)，再用堿中和生成。四、污水的防垢防垢劑

（2）膦酸鹽

特點(diǎn)：

（1）用量低：質(zhì)量濃度一般在0.1~30mg·L-1。（2）熱穩(wěn)定性好：如EDTMP與HEDP可分別用到200℃和250℃。

四、污水的防垢防垢劑

（3）氨基多羧酸鹽制備:由多氨基化合物與氯乙酸在堿性條件下反應(yīng)生成。熱穩(wěn)定性較好四、污水的防垢防垢劑

（4）表面活性劑特點(diǎn)：熱穩(wěn)定性有差異四、污水的防垢式中，R為C12~C18；R′為C8~C14；n為2~10；M為Na、K、NH4。在防垢用的表面活性劑中，磺酸鹽、羧酸鹽等類型表面活性劑的熱穩(wěn)定性明顯優(yōu)于硫酸酯鹽型表面活性劑的穩(wěn)定性。

四、污水的防垢防垢劑

（5）聚合物

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：低相對(duì)分子質(zhì)量（小于5×104）的帶羧基鏈節(jié)的均聚物和共聚物。

使用特點(diǎn)：用量低、熱穩(wěn)定性較好，如聚丙烯酸