輸油管道減阻劑

輸油管道減阻劑簡介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合；油溶性的聚異丁烯60毫克/千克時，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，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，國際上只有極少數(shù)公司壟斷了這項技術(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展方向。年，我國浙½­大學開頭國產(chǎn)減阻劑的開發(fā)和試驗工作，1985年進展了EDR­70年月初期水平。1984年，成都科技大學也發(fā)表了PDR型減阻劑的研制成果，以上兩校的試驗，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)­到達國際同類產(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)生分子長鏈卷曲。減阻劑溶液呈強牛頓特性，低剪切率下粘度高達3000Pa·S，120℃以下不會分解，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。當雷諾數(shù)相當大，流體剪切應(yīng)力足以破壞減阻劑分子鏈構(gòu)造時，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。實施本體聚合需要解決的關(guān)鍵技術(shù)是并將其設(shè)計成能將反響熱快速釋放出來的外形。實施聚合時，先用氮氣吹掃反響容器，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，可以改進成品的總體流淌性能和處理特性，同時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。聚合物的后處理實際應(yīng)用說明，直接將溶液聚合產(chǎn)物作為減阻劑使用，會給輸油生產(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，但也存在儲存時間短、穩(wěn)定性較差等缺點。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，但存在聚合物濃度低、運輸工作量大等缺陷。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、殺菌劑和簡單的穩(wěn)定劑體系，簡化了生產(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)進入輸油管道等優(yōu)點，并可同時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，簡化了生產(chǎn)過程。動向?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動向。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擠出速度慢時，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­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、機械裂開、溶化、光化學裂開、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存和運輸，因此節(jié)約了運輸溶劑、漿料或其它載體的費(即注入介質(zhì))，則可以在當?shù)氐蛢r選購，現(xiàn)場配液，而不再需要簡單的后處理工序。應(yīng)用實例先看看國外在輸油管道上使用減阻劑的實例。美國橫貫阿À­斯加的原­22.26×10m914.4mm，大大降低了投資。美國西南部一條200mm111km­濟地解決了問題。管道摩擦阻力下降40%，輸量增大28%。美國中西部20%38%，到達了要求。ConocoCDR102減阻劑在鐵大線、東黃線、濮臨線上進展試驗并取得了成功。如鐵大線繼1986年現(xiàn)場試驗成功后，在沈陽、熊岳和復縣3個7997m，全線增輸原­17.667×10t，緩解了鐵大線外輸緊急局面，爭取到較大的出口換匯，為國家制造了較高的經(jīng)­濟效益。1987年世界油價下跌，國家出口削減，管道又恢復正常運行，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)計輸油力量為每年100×10t150×10t。假設(shè)按傳統(tǒng)增加機4個泵站全部改建為熱泵站，原­3個熱泵站也需要改造擴建。不僅時間不允許，而且資金投入大。他們與美國貝克管道化學品公司合作進展加減FLOXL減阻劑，可以很簡潔150×10t的年輸量，其所需費用遠低于擴建泵站的投資。優(yōu)勢­參加量少，減阻率高；本身具有抗剪切力量，儲運和使用過程中無明顯降解；對油品加工和油品質(zhì)量無不良影響；注入設(shè)備簡潔，注入工藝易行；國內(nèi)已具備生產(chǎn)減阻劑的力量。無論是在管線設(shè)計或現(xiàn)有管道運營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)勢主要表達在以下方面：建設(shè)投資大和較保守，對輸量變化的適應(yīng)性差。這不僅造成投資高，而且運行也不經(jīng)濟。增加輸量特別是在卡脖子段，加減阻劑后就可以提高輸量，使整個管道輸量增加，到達多輸快輸­濟、社會效益。我國油田產(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)實意義。隨著油田產(chǎn)量的上升，管道需分階段應(yīng)急擴建，有時，倉促上馬-黃島管線擴建為例，198530%，為此增建4座加壓站，工程投資2023萬元，工期半年。可是工程完成后，油田產(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。濮臨線也同樣先擴建增壓站，然后增加副管，但實際發(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間解決輸量大幅度增加的沖突，技術(shù)上是可行的，經(jīng)濟上是合理的。降低本錢實現(xiàn)不停輸狀態(tài)下對泵機組或泵站進展檢修維護、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化技術(shù)，把某些中間泵站關(guān)閉，把人員減下來