减阻剂在管道中的应用

1、减阻剂在管道中的应用摘要：管道减阻剂是一种可以降低管道流体流动摩阻、增加输送量的高分子添加剂，主要应用于油气运输管道，对输送管道的增输、节能、提高经济效益具有非常重要的意义。本文重点介绍了减阻剂在原油管道中的应用，从减阻剂的机理、种类、优缺点、应用及其发展前景等方面进行详细介绍。一 概况 减阻的概念早在20世纪40年代就已经提出。1948年Toms在第一届国际流变学会议上谈到，以少量的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）溶于氯苯中，摩阻可降低约50%，因此，高聚物减阻又称为Toms效应。20世纪60年代末，美国Conoco公司研制成CDR-101型减阻剂。20世纪80年代初，开展了成品油管道的减阻试验

2、，用于汽油、煤油、柴油和NGL、LPG的减阻，到1984年正式在成品油管道上应用。1982年，我国浙江大学开始国产减阻剂的开发和试验工作，1985年进行了EDR型减阻剂的试生产，并在国内原油管道上进行了中型试验，产品性能已达到国外70年代初期水平。1984年，成都科技大学也发表了PDR型减阻剂的研制成果近年来，中国石油管道公司管道科技研究中心开展了减阻剂的研究工作，并取得了成功，其EP系列减阻剂产品的性能已经达到国际同类产品的水平。 二 关于减阻机理的学说 弹性流体力学观点： 高聚物溶液通过其粘弹性与湍流漩涡发生相互作用进而达到减阻效果。湍流中漩涡的一部分动能转化为聚合物分子的弹性能，而漩涡动

3、能与热能的转化造成的消耗也减少了，减阻作用便实现了。 湍流抑制说： 减阻剂在原油中由于其自身粘弹性而顺流变长，减阻剂与原油分子相互影响最终使流体分子部分径向力转变为顺流向的轴向力，从而达到减少流体能量转化效果，最大限度保证了流体的机械能。在层流中由于流态稳定，所以加入减阻剂增效有限，而在湍流中也并非雷诺数越大越好，当雷诺数达到某一值时，雷诺数继续增大则会破坏减阻剂分子链，造成减阻剂失效。三 分类 按亲水性分为两种：水溶性减阻剂和油溶性减阻剂 水溶性减阻剂 水溶性减阻剂有好多种，如水溶性聚环氧乙烷，只用25毫克/千克就能使水在管道中所受阻力下降75%，出水速率增加好几倍。还包括人工合成的PEO（

4、聚氧化乙烯），PAM（聚丙烯酰胺），皂角粉等等。对于水溶性的高分子减阻剂，国外已有效地应用于管路循环冷却系统、循环水系统，而且还研究应用于造纸、选矿、农业等系统中。 油溶性减阻剂 油溶性减阻剂包括好多，如油溶性的聚异丁烯用量为60毫克/千克时，即可使原油在管道中的输送能力大大提高，起到增输节能的作用。还包括聚异丁烯、烯烃共聚物、聚甲基丙烯酸酯等等。油溶性减阻剂不仅已经成功应用于原油管道输送中，而且还应用于石油产品输送中。四 减阻剂的优点加入量少，减阻率高； 本身具有抗剪切能力，储运和使用过程中无明显降解 ；对油品加工和油品质量无不良影响； 注入设备简单，注入工艺易行； 可观的经济效益和社会效益

5、 。五 应用实例 美国横贯阿拉斯加的原油管道，采用加减阻剂方案，将原设计的12座泵站减为10座，日输油量由22.2610m增加到38.1610m。 英国北海油田某管道，原设计方案管径为1066mm，经过方案比选，采用高峰时加减阻剂方案，使管径改为914.4mm，大大降低了投资。六 注意事项避开弯头、法兰、阀门等阻力较大的地方；不能间歇较长时间注入；管径对其影响较大，需要根据管道实际参数及运行情况添加；根据管道输量合理选择减阻剂的浓度。七 新动向及前景：（微囊减阻剂 复合减阻剂） 微囊减阻剂： 将高浓度减阻聚合物微粒封装在由某些惰性物质组成的外壳内，便制成了微囊减阻剂 ，生产微囊减阻剂的方法有很

6、多种，其中静态压喷嘴和微囊的过程见图1。使用这种装置生产微囊减阻剂，是将聚合反应单体、催化剂和外壳材料分别从中心孔和外环套中加入，并以一定的速度从装置下端挤出，形成微囊减阻剂颗粒。微囊外壳：外壳材料与微囊内芯的反应物不能相互反应或混溶。如果微囊内芯是-烯烃聚合反应体系，为避免催化剂失效，微囊外壳中就不能有氧气存在，比较合适的外壳材料有聚丁烯、蜡、硬脂酸等。微囊外壳在运输和储存过程中性能稳定，其破碎或溶解残渣对原油或石油产品的物化性质以及油品加工过程没有影响。由于微囊减阻剂以固体颗粒的形式储存和运输，因此节省了运输溶剂、浆料或其它载体的费用。 复合减阻剂： 因为减阻剂为高聚物，在局部阻力较大的地方抗剪切能力弱使得分子链断裂、分子量降低、减阻力下降，尽管采用增加刚性基团或形成庞大的测基来提高其抗剪切能力，但并不能完全抑制剪切程度。于是采用了复合减阻剂，其分子间能有将小分子结合成大分子的作用力，这样即使发生了降解，相互作用力的分子仍能结合、恢复成大分子，减阻性能不至降低。八 结语 减阻剂减阻具有工艺简便、有效的特点，还可以在管道