輸油管道減阻劑

輸油管道減阻劑簡(jiǎn)介25毫克/千克就能使水75％，出水速率增加好幾倍，用于滅火或其他緊急用水的場(chǎng)合；油溶性的聚異丁烯60毫克/千克時(shí)，即可使原油在管道中的輸送力量大大提高，起到增輸節(jié)能的作用。用于降低流體流淌阻力的化學(xué)劑稱為減阻劑(dragreducingagent)DRA。減阻劑廣流體的摩擦阻力限制了流體在管道中的流淌，造成管道輸量降低和能量消耗增加，而高聚物減阻法是在流體中注入少量的高分子聚合物，使之在紊流狀態(tài)下降低流淌的阻力。進(jìn)展歷史2060Conoco公司研制成CDR-10119721977～1979年間首次商業(yè)化應(yīng)用于橫貫阿À­斯加的原­油管道的越站輸送及提高輸CDR-102CDR-101型的性能成2080年月初，開展了成品油管道的減阻試驗(yàn)，用于汽油、煤油、柴油和NGL、LPG1984年正式在成品油管道上應(yīng)用。70Shellco公司和ShellInc公司提出申請(qǐng)減阻劑專利。1983AtlanticRichfieldco公司研制出5ppm20%的減阻效果。減阻聚合物的生產(chǎn)條件很難掌握，國(guó)際上只有極少數(shù)公司壟斷了這項(xiàng)技術(shù)，其代表是美公司，他們的產(chǎn)品根本上代表了目前世界上減阻劑生產(chǎn)工藝的最高水平和進(jìn)展方向。年，我國(guó)浙½­大學(xué)開頭國(guó)產(chǎn)減阻劑的開發(fā)和試驗(yàn)工作，1985年進(jìn)展了EDR­70年月初期水平。1984年，成都科技大學(xué)也發(fā)表了PDR型減阻劑的研制成果，以上兩校的試驗(yàn)，都曾承受過柴油和煤油等成品油。近年來，管道公司管道科技爭(zhēng)論中心開展了減阻EP系列減阻劑產(chǎn)品的性能已經(jīng)­到達(dá)國(guó)際同類產(chǎn)品的水平。油相減阻劑從其構(gòu)造看，多數(shù)是流狀鏈或長(zhǎng)直鏈少側(cè)鏈的高分子聚合物，如CDR102般是溶在烴類(煤油)的溶液中。10%的減阻劑溶液呈格外粘稠的粘彈性體，較難流淌，可拔成很長(zhǎng)的絲。高聚物減阻劑能溶于原­油或油品中，但不溶于水，遇水發(fā)生分子長(zhǎng)鏈卷曲。減阻劑溶液呈強(qiáng)牛頓特性，低剪切率下粘度高達(dá)3000Pa·S，120℃以下不會(huì)分解，比較穩(wěn)定。由于管壁剪切應(yīng)力和粘滯力的作用，這種轉(zhuǎn)化更為嚴(yán)峻。從而削減了無用功的消耗，宏觀上得到了削減摩擦阻力損失的效果。在層流中，流體受粘滯力作用，沒有像湍流那樣的旋渦耗散，因此，參加減阻劑也是徒勞的。隨著雷諾數(shù)增大進(jìn)入湍流，減阻劑就顯露出減阻作用。雷諾數(shù)越大減阻效果越明顯。當(dāng)雷諾數(shù)相當(dāng)大，流體剪切應(yīng)力足以破壞減阻劑分子鏈構(gòu)造時(shí)，減阻劑降解，減阻效果反而下降，甚至完全失去減阻作用。減阻劑的添加濃度影響它在管道內(nèi)形成彈性底層的厚度，濃即最大減阻。減阻效果還與油品粘度、管道直徑、含水、清管等因素有關(guān)。生產(chǎn)工藝的減阻聚合物的合成；二是減阻聚合物的后處理。聚合物的合成大量文獻(xiàn)資料說明，目前最有效的減阻聚合物是聚α-烯烴。早期聚α-烯烴的生產(chǎn)承受溶液聚合的方法進(jìn)展，并將聚合產(chǎn)物直接用于輸油管道，由于溶液聚合產(chǎn)物本身粘度大，聚合2090年月中期，才進(jìn)展了本體聚合的方法，從而大大提高了單體轉(zhuǎn)化率和減阻劑性能。實(shí)施本體聚合需要解決的關(guān)鍵技術(shù)是并將其設(shè)計(jì)成能將反響熱快速釋放出來的外形。實(shí)施聚合時(shí)，先用氮?dú)獯祾叻错懭萜?，然后按比例參加單體和催化劑，密封后放入低溫介質(zhì)中，使其在低溫下反響3～6天的時(shí)間。一般狀況下，本體聚合產(chǎn)物純度高，分子量也比溶液聚合產(chǎn)物高得多。另外，實(shí)行溶液聚合α-烯烴減阻聚合物也有了突破，通過在α-烯烴聚合過程中參加粘度降低劑，可以改進(jìn)成品的總體流淌性能和處理特性，同時(shí)可以獲得更高的聚合物分子量和α-烯烴類減阻劑的溶解性。聚合物的后處理實(shí)際應(yīng)用說明，直接將溶液聚合產(chǎn)物作為減阻劑使用，會(huì)給輸油生產(chǎn)帶來諸多不便，因而該方法現(xiàn)已被淘汰，為了改善減阻劑的使用性能，通常將聚合物和分散劑一起在低于其玻在原油管道上廣泛使用的是水基乳膠狀減阻劑，它是利用穩(wěn)定劑、外表活性劑等添加劑，將聚合物粉末懸浮在水或水與醇的混合物中。這種產(chǎn)品具有聚合物濃度高、注入便利、在原油中溶解性好等優(yōu)點(diǎn)，但也存在儲(chǔ)存時(shí)間短、穩(wěn)定性較差等缺點(diǎn)。在成品油管道中主要使用低粘度膠狀減阻劑，它是將聚合物粉末溶解在成品油或成品油和某些溶劑的混合物中。這種產(chǎn)品具有粘度低、注入便利等優(yōu)點(diǎn)，但存在聚合物濃度低、運(yùn)輸工作量大等缺陷。為了抑制上述兩種產(chǎn)品的缺陷，最近研制開發(fā)了一種非水基懸浮減阻劑，它是借助懸浮劑將聚合物粉末懸浮在醇類流體中。這種減阻劑的生產(chǎn)無需使用外表活性劑、殺菌劑和簡(jiǎn)單的穩(wěn)定劑體系，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)過程，具有防凍性好、聚合物濃度高、穩(wěn)定性好、能防止水等雜質(zhì)進(jìn)入輸油管道等優(yōu)點(diǎn)，并可同時(shí)用于原油和成品油的輸送。本體聚合產(chǎn)物可以直接置于低溫環(huán)境中磨碎，溶液聚合產(chǎn)物則需要先將聚合物從溶劑中BakerHughes公司分別承受了將聚合物從溶液中沉淀出來的方法，用能夠沉淀聚合物而與烴類溶劑不互溶的醇類作為沉淀劑，并通過特別的裝置使沉淀出來的聚合物形成小顆粒。值得一提的是，BakerHughes公司通過掌握向溶液聚0.25cm以下，這種粒度的聚合物可直接與懸浮劑、液體醇一起制成非水基懸浮減阻劑。這種方法省去了聚合物的低溫粉碎工序，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)過程。動(dòng)向?qū)⒏邼舛葴p阻聚合物微粒封裝在由某些惰性物質(zhì)組成的外殼內(nèi)，便制成了微囊減阻劑一個(gè)動(dòng)向。生產(chǎn)微囊減阻劑的方法有很多種，主要包括靜態(tài)擠壓法、離心擠壓法、振動(dòng)噴嘴法、旋轉(zhuǎn)盤法、界面聚合、多元分散、懸浮聚合等。使用這種裝置生產(chǎn)微囊減阻劑，是將聚合反響單體、催化劑和外殼材料分別從中心孔和當(dāng)擠出速度慢時(shí)，形成的微囊顆粒外觀規(guī)整、尺寸均勻；相反，假設(shè)擠出速度較快，將會(huì)使將有利于掌握微囊顆粒的粒度。σ-烯烴，通常使用齊格勒--納塔體系催化劑遇到氧氣會(huì)快速失效，因此反響體系內(nèi)不能有氧氣存在。某些單體可以使用紫外線引發(fā)聚合，但紫外線必需能夠穿透微囊外殼。微囊外殼是微囊減阻劑的重要組成局部，外殼材料與微囊內(nèi)芯的反響物不能相互反響或存在，但少量的羥基和羧基對(duì)聚合反響影響不大。比較適宜的外殼材料有聚丁烯、聚甲基丙烯酸酯、聚乙二醇、蠟、硬脂酸等。假設(shè)微囊外殼本身是聚合物，其聚合反響可以在生產(chǎn)微囊減阻劑的過程中進(jìn)展，但是不能制約形成微囊系統(tǒng)的其它技術(shù)需求。另外要求微囊外殼在運(yùn)­油或石油產(chǎn)品的物化性質(zhì)以及油品加工過程沒有影響。微囊外殼可以通過溶解在注入介質(zhì)或管輸流體中、機(jī)械裂開、溶化、光化學(xué)裂開、生物降解、化合等方法去除。由于微囊減阻劑以固體顆粒的形式儲(chǔ)存和運(yùn)輸，因此節(jié)約了運(yùn)輸溶劑、漿料或其它載體的費(fèi)(即注入介質(zhì))，則可以在當(dāng)?shù)氐蛢r(jià)選購(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)配液，而不再需要簡(jiǎn)單的后處理工序。應(yīng)用實(shí)例先看看國(guó)外在輸油管道上使用減阻劑的實(shí)例。美國(guó)橫貫阿À­斯加的原­22.26×10m914.4mm，大大降低了投資。美國(guó)西南部一條200mm111km­濟(jì)地解決了問題。管道摩擦阻力下降40%，輸量增大28%。美國(guó)中西部20%38%，到達(dá)了要求。ConocoCDR102減阻劑在鐵大線、東黃線、濮臨線上進(jìn)展試驗(yàn)并取得了成功。如鐵大線繼1986年現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)成功后，在沈陽(yáng)、熊岳和復(fù)縣3個(gè)7997m，全線增輸原­17.667×10t，緩解了鐵大線外輸緊急局面，爭(zhēng)取到較大的出口換匯，為國(guó)家制造了較高的經(jīng)­濟(jì)效益。1987年世界油價(jià)下跌，國(guó)家出口削減，管道又恢復(fù)正常運(yùn)行，停注減阻劑，格外敏捷、便利。青海油田的花土溝至格爾木輸油管道，原­設(shè)計(jì)輸油力量為每年100×10t150×10t。假設(shè)按傳統(tǒng)增加機(jī)4個(gè)泵站全部改建為熱泵站，原­3個(gè)熱泵站也需要改造擴(kuò)建。不僅時(shí)間不允許，而且資金投入大。他們與美國(guó)貝克管道化學(xué)品公司合作進(jìn)展加減FLOXL減阻劑，可以很簡(jiǎn)潔150×10t的年輸量，其所需費(fèi)用遠(yuǎn)低于擴(kuò)建泵站的投資。優(yōu)勢(shì)­參加量少，減阻率高；本身具有抗剪切力量，儲(chǔ)運(yùn)和使用過程中無明顯降解；對(duì)油品加工和油品質(zhì)量無不良影響；注入設(shè)備簡(jiǎn)潔，注入工藝易行；國(guó)內(nèi)已具備生產(chǎn)減阻劑的力量。無論是在管線設(shè)計(jì)或現(xiàn)有管道運(yùn)營(yíng)中使用減阻劑均能獲得可觀的經(jīng)­輸油管道上應(yīng)用減阻劑的優(yōu)勢(shì)主要表達(dá)在以下方面：建設(shè)投資大和較保守，對(duì)輸量變化的適應(yīng)性差。這不僅造成投資高，而且運(yùn)行也不經(jīng)濟(jì)。增加輸量特別是在卡脖子段，加減阻劑后就可以提高輸量，使整個(gè)管道輸量增加，到達(dá)多輸快輸­濟(jì)、社會(huì)效益。我國(guó)油田產(chǎn)量變化幅度比較大，為增加管道輸送彈性，適應(yīng)油田產(chǎn)量的變化，應(yīng)用加減阻劑技術(shù)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。隨著油田產(chǎn)量的上升，管道需分階段應(yīng)急擴(kuò)建，有時(shí)，倉(cāng)促上馬-黃島管線擴(kuò)建為例，198530%，為此增建4座加壓站，工程投資2023萬元，工期半年?？墒枪こ掏瓿珊螅吞锂a(chǎn)量未能如愿，4座泵站閑置。假設(shè)選用減阻劑增輸技術(shù)過渡，明顯投資可大大節(jié)約。濮臨線也同樣先擴(kuò)建增壓站，然后增加副管，但實(shí)際發(fā)揮作用不大。明顯在管道輸油中，由于油田前景不清，產(chǎn)量變化幅度大的狀況是常常發(fā)生的，如承受投注減阻劑短時(shí)間解決輸量大幅度增加的沖突，技術(shù)上是可行的，經(jīng)濟(jì)上是合理的。降低本錢實(shí)現(xiàn)不停輸狀態(tài)下對(duì)泵機(jī)組或泵站進(jìn)展檢修維護(hù)、更改造，降低修理改造本錢。也可以用加減阻劑的方法停掉某些條件困難、環(huán)境惡劣的泵站，把人員減下來。如格爾木至拉薩的輸油管道，途徑平均海拔都在3000m以上的青藏高原­，有相當(dāng)多的泵站地處海拔4700m以上，人的生存格外困難。完全可以承受加減阻劑和自動(dòng)化技術(shù)，把某些中間泵站關(guān)閉，把人員減下來