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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 石油化工 » 石油软件 » 【求助】减阻剂
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merryming

禁虫 (小有名气)
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1楼 2010-03-07 22:33:37
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至尊木虫 (著名写手)

工艺设计-老熊
在输油管道上应用减阻剂的优势
　　随着研究的不断深入，减阻剂产品日趋成熟，已经­进入商业实用阶段。主要表现为：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；国内已具备生产减阻剂的能力。无论是在新管线设计或现有管道运营中使用减阻剂均能获得可观的经­济效益和社会效益。在输油管道上应用减阻剂的优势主要体现在以下方面：
　　1.大幅度节省新建管线建设投资。
　　新管线设计中一个重要的依据就是管道的年输量，但对管道年输量影响因素有许多是不确定的。如对油田储量的估测不可能做到十分精确，市场条件要求管道输量的变化及油品种类的改变等等。这一些不确定的因素，可根据相对经­济的数据作为设计依据，留下一部分设计余量，用减阻剂来平衡这部分余量。减小管径、压缩泵站建设规模可大大节省新管线的建设投资。我国输油管道都是根据年输量来设计的。选择的管径和壁厚、泵站及设备一般都偏大和较保守，对输量变化的适应性差。这不仅造成投资高，而且运行也不经­济。
　　2.对现有管道在不改变现有设备条件下，可以采用加减阻剂的办法增加输量。
　　特别是在卡脖子段，加减阻剂后就可以提高输量，使整个管道输量增加，达到多输快输的要求。并可灵活地调整输油计划，满足市场需求，最大限度地创造经­济、社会效益。我国油田产量变化幅度比较大，为增加管道输送弹性，适应油田产量的变化，应用加减阻剂技术具有重大的现实意义。随着油田产量的上升，管道需分阶段应急扩建，有时，仓促上马可能造成很大的浪费。以东营-黄岛管线扩建为例，1985年油田计划产量大幅度增加，要求该管线超输30%，为此增建4座加压站，工程投资2000万元，工期半年。可是工程完成后，油田产量未能如愿，4座泵站闲置。如果选用减阻剂增输技术过渡，显然投资可大大节省。濮临线也同样先扩建增压站，然后增加副管，但实际发挥作用不大。显然在管道输油中，由于油田前景不清，产量变化幅度大的情况是经­常发生的，如采用投注减阻剂短时间解决输量大幅度增加的矛盾，技术上是可行的，经­济上是合理的。
　　3.应用加减阻剂技术可对长输管道系统进行减站、越站操作，降低输送能耗和操作成本；
　　实现不停输状态下对泵机组或泵站进行检修维护、更新改造，降低维修改造成本。也可以用加减阻剂的办法停掉某些条件艰苦、环境恶劣的泵站，把人员减下来。如格尔木至À­萨的输油管道，途径平均海拔都在3000m以上的青藏高原­，有相当多的泵站地处海拔4700m以上，人的生存非常困难。完全可以采用加减阻剂和自动化技术，把某些中间泵站关闭，把人员减下来。这不仅可获得显著的经­济效益，还将带来巨大的社会效益。
　　4.在保持输量不变的前提下，通过加减阻剂运行，可以降低管道系统的压力，提高管道运营的安全可靠性。
　　如我国东部输油管网均已运行了30年以上，由于管道内外壁腐蚀严重，管道耐压能力大大下降，降低管道工作压力，提高系统的安全可靠性显得尤为重要。
　　使用减阻剂作为一种短时间应急措施具有很大的优越性。但对于需要长期增输的管道来说，由于需要大量的减阻剂，使其经­济效益不明显，而且在输油系统中增加了减阻剂注入装置，使其整个系统的操作量、故障率有所提高，不利于日常操作管理。所以对减阻剂技术既要优先考虑，又不能盲从应用。可以预见，在不远的未来，投注减阻剂技术作为一种新兴的输送工艺，必将为我国管道工业创造更大的经­济、社会效益。
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8楼2010-03-08 00:21:00
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至尊木虫 (著名写手)

工艺设计-老熊
★
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一种能减少流体在输送时所受阻力的试剂。多为水溶性或油溶性的高分子聚合物。
　　例如水溶性的聚环氧乙烷，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，用于灭火或其他紧急用水的场合；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。
　　用于降低流体流动阻力的化学剂称为减阻剂(drag reducing agent)，简称DRA。减阻剂广泛应用于原­油和成品油管道输送，它是在特定地段提高管道流通能力和降低能耗的重要手段。作者在《浅谈减阻剂》一文中介绍了减阻剂的发展历史、减阻机理、生产工艺、新动向及在国内外输油管道应用的实例；分析了在输油管道中应用减阻剂的优势。
　　流体的摩擦阻力限制了流体在管道中的流动，造成管道输量降低和能量消耗增加，而高聚物减阻法是在流体中注入少量的高分子聚合物，使之在紊流状态下降低流动的阻力。
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2楼2010-03-08 00:14:34
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至尊木虫 (著名写手)

工艺设计-老熊
减阻及减阻剂的发展历史
　　减阻的概念早在20世纪40年代就已经­提出。20世纪初美国纽约的消防队员曾使用水溶性聚合物增加排水系统的流量。1948年Toms在第一届国际流变学会议上发表了第一篇有关减阻的论文，文章指出，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，1972年取得专利，1977～1979年间首次商业化应用于横贯阿À­斯加的原­油管道的越站输送及提高输量方面，并取得巨大成功。1981年又研制成功CDR-102型减阻剂，比CDR-101型的性能成数倍地提高。20世纪80年代初，开展了成品油管道的减阻试验，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。70年代中期，美国Shellco公司和加拿大Shell Inc公司提出申请减阻剂专利。1983年，美国Atlantic Richfield co公司研制出Arcoflo减阻剂产品，加入5ppm即可达到20%的减阻效果。
　　减阻聚合物的生产条件很难控制，国际上只有极少数公司垄断了这项技术，其代表是美国的Conoco公司和Baker Hughes公司，他们的产品基本上代表了目前世界上减阻剂生产工艺的最高水平和发展方向。
　　1982年，我国浙½­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，以上两校的试验，都曾采用过柴油和煤油等成品油。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。
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3楼2010-03-08 00:16:36
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至尊木虫 (著名写手)

工艺设计-老熊
减阻剂的减阻机理
　　减阻的机理说法很多，尚无定论。如伪塑说、湍流脉动抑制说、粘弹说、有效滑移说、湍流抑制说等等。
　　油相减阻剂从其结构看，多数是流状链或长直链少侧链的高分子聚合物，如CDR102是高分子聚-σ烯烃，分子量为10～10。这种高分子聚合物纯剂为橡胶状固体，作为商品，一般是溶在烃类(煤油)的溶液中。10%的减阻剂溶液呈非常粘稠的粘弹性体，较难流动，可拔成很长的丝。高聚物减阻剂能溶于原­油或油品中，但不溶于水，遇水发生分子长链卷曲。减阻剂溶液呈强牛顿特性，低剪切率下粘度高达3000Pa·S，120℃以下不会分解，比较稳定。
　　减阻作用是一种特殊的湍流现象，减阻效应是减阻影响湍流场的宏观表现，它是一个纯物理作用。减阻剂分子与油品的分子不发生作用，也不影响油品的化学性质，只是与其流动特性密切相关。在湍流中，流体质点的运动速度随机变化着，形成大大小小的旋涡，大尺度旋涡从流体中吸收能量发生变形、破碎，向小尺度旋涡转化。小尺度旋涡又称耗散性旋涡，在粘滞力作用下被减弱、平息。它所携带的部分能量转化为热能而耗散。在近管壁边层内，由于管壁剪切应力和粘滞力的作用，这种转化更为严重。
　　在减阻剂加入到管道以后，减阻剂呈连续相分散在流体中，靠本身特有的粘弹性，分子长链顺流向自然À­伸呈流状，其微元直接影响流体微元的运动。来自流体微元的径向作用力作用在减阻剂微元上，使其发生扭曲，旋转变形。减阻剂分子间的引力抵抗上述作用力反作用于流体微元，改变流体微元的作用方向和大小，使一部分径向力被转化为顺流向的轴向力，从而减少了无用功的消耗，宏观上得到了减少摩擦阻力损失的效果。
　　在层流中，流体受粘滞力作用，没有像湍流那样的旋涡耗散，因此，加入减阻剂也是徒劳的。随着雷诺数增大进入湍流，减阻剂就显露出减阻作用。雷诺数越大减阻效果越明显。当雷诺数相当大，流体剪切应力足以破坏减阻剂分子链结构时，减阻剂降解，减阻效果反而下降，甚至完全失去减阻作用。减阻剂的添加浓度影响它在管道内形成弹性底层的厚度，浓度越大，弹性底层越厚，减阻效果越好。理论上，当弹性底层达到管轴心时，减阻达到极限，即最大减阻。减阻效果还与油品粘度、管道直径、含水、清管等因素有关。
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4楼2010-03-08 00:18:53
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