劉勝 (中石化銷售華南分公司,廣東 廣州 510620)

曹旦夫 (中國石油大學(xué) (華東)儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院,山東 青島 266580)

吳杰 (徐州金橋石化管道輸送技術(shù)有限公司,江蘇 徐州 221004)

HG減阻劑在輸油管道上分散時(shí)間的研究

劉勝 (中石化銷售華南分公司,廣東 廣州 510620)

曹旦夫 (中國石油大學(xué) (華東)儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院,山東 青島 266580)

吳杰 (徐州金橋石化管道輸送技術(shù)有限公司,江蘇 徐州 221004)

減阻劑是輸油管道專用的一種化學(xué)添加減阻劑。該研究使用C6～C16的α-烯烴為單體,本體聚合得到黏均分子量大于300×104的HG減阻劑聚合物?，F(xiàn)場試驗(yàn)表明,減阻劑不能在全管段起作用,僅在已分散好的管段起到減阻增輸?shù)男Ч?。減阻劑的作用效果與分散時(shí)間密切相關(guān),輸送介質(zhì)不同,減阻劑的分散時(shí)間不同。減阻劑在臨濮線管輸阿曼原油、婁孟成品油管線輸送柴油和汽油時(shí)分散時(shí)間分別為240、60和40min。在實(shí)際應(yīng)用減阻劑工藝時(shí),需要充分考慮分散時(shí)間對(duì)減阻劑作用效果的影響,必要時(shí)可采用減少分散時(shí)間的方法,提高減阻劑的使用效率,這一點(diǎn)對(duì)于短距離輸油管道特別是用于碼頭快速裝卸油等場所尤其重要。

減阻劑;分散時(shí)間;減阻增輸;輸油管道

減阻劑是輸油管道專用的一種化學(xué)添加劑,可以經(jīng)濟(jì)快速地提高管道輸送油品的能力,在特定的管段和特定的時(shí)期完成輸油任務(wù),降低能源消耗[1]。減阻劑的作用效果與分散時(shí)間密切相關(guān),輸送介質(zhì)不同,減阻劑的分散時(shí)間不同。減阻劑產(chǎn)品一般使用C6～C16的α-烯烴為單體,本體聚合得到黏均分子量大于250×104的聚合物,經(jīng)低溫粉碎、懸浮分散后得到商品減阻劑。輸油管道添加減阻劑后,如果保持輸送量不變,管線的沿程摩阻損失可以大幅降低,運(yùn)行壓力降低,適用于使用多年的老管線,可提高該管線運(yùn)行的安全系數(shù),延長管線使用壽命;如果保持管線運(yùn)行壓力不變,可以大幅提高管線的輸送量,是在特定的時(shí)期、特定的管段提高管道輸送能力,降低能源消耗的重要手段,適用于完成臨時(shí)性的增輸任務(wù)和解決輸送的瓶頸難題。

1 HG減阻劑的制備

1.1 原料與儀器

單體:C6～C16的α-烯烴,主催化劑(三氯化鈦),助催化劑(三乙基鋁),給電子體(環(huán)戊基二甲氧基硅烷);主要儀器:聚合釜(磁力攪拌,3L),可升降溫的恒溫水浴鍋(精度0.01℃)。

1.2 聚合反應(yīng)

采用C6～C16的α-烯烴本體聚合。將聚合釜分別抽真空和充氮?dú)?次后,控制溫度為-10～10℃。加入1.5L用分子篩凈化好的單體,開啟磁力攪拌,按順序加入規(guī)定量的助催化劑和給電子體,最后加入主催化劑。反應(yīng)一定時(shí)間,取出聚合的產(chǎn)物,用異丙醇浸泡、洗滌,得到聚合物。

1.3 試驗(yàn)結(jié)果

篩選聚合的條件 (如聚合溫度、聚合時(shí)間、主/助催化劑配比、催化劑用量等)對(duì)聚合物分子量(特性黏度)和轉(zhuǎn)化率的影響。優(yōu)選的聚合時(shí)間為10d,聚合反應(yīng)的溫度為-10～10℃,主催化劑和單體的質(zhì)量比為3000～10000∶1,鋁鈦質(zhì)量比為50～150∶1,得到了超高分子量的聚合物,其黏均分子量大于300×104。

2 HG減阻劑現(xiàn)場試驗(yàn)

減阻劑在運(yùn)輸及儲(chǔ)存時(shí)保持蜷曲的狀態(tài)。現(xiàn)場應(yīng)用時(shí),當(dāng)減阻劑加入輸油管線以后,高分子長鏈將隨著油流的推進(jìn),順著流動(dòng)方向伸展,在油品中逐漸分散和擴(kuò)散,慢慢發(fā)揮出減阻和增輸?shù)淖饔眯?。減阻劑不能在加減阻劑運(yùn)行的整個(gè)管段起作用,僅在已分散好的管段體現(xiàn)出減阻增輸效能[2]。減阻劑的分散時(shí)間與油品物性和輸送溫度直接相關(guān)。該研究根據(jù)臨濮線、婁孟柴油管線和婁孟汽油管線的現(xiàn)場試驗(yàn),考察了減阻劑在管道內(nèi)分散時(shí)間及對(duì)增輸率的影響。

2.1 臨濮線輸送阿曼原油現(xiàn)場試驗(yàn)

2005年8月在臨濮線(臨邑-濮陽)趙寨子站至莘縣站管段進(jìn)行了添加HG減阻劑現(xiàn)場試驗(yàn),輸送油品為阿曼原油,臨濮線輸油管線參數(shù)見表1。從加入減阻劑開始計(jì)時(shí),加減阻劑質(zhì)量濃度20mg/L,測定管線壓降、流量變化,得到相應(yīng)的增輸率,表2為現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

表1 臨濮輸油管線參數(shù)

表2 臨濮線減阻劑現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表2可知,加減阻劑后的前240min,總增輸率沒有增加,此時(shí)間為高分子長鏈分散期。240min之后趙寨子站的實(shí)際減阻率增加到39.44%,總增輸率明顯增加到31.20%,且出站壓力顯著下降,由加減阻劑前的3.28MPa減少到最終的2.02MPa,作用效果十分明顯。

2.2 婁孟柴油管線現(xiàn)場試驗(yàn)

2012年6月至7月,在青島石油化工廠所屬婁孟成品油管線進(jìn)行了加減阻劑運(yùn)行的試驗(yàn)。管線參數(shù)見表3。

2012年7月20日在婁孟柴油管線中進(jìn)行加減阻劑20mg/L的試驗(yàn),結(jié)果見表4。由表4可知,婁孟柴油管線從開始加減阻劑運(yùn)行至40min,管段壓降和流量基本不變;繼續(xù)運(yùn)行至60min后,管段壓降減少了3.85%,流量由192.5t/h增加到198.0t/h,此時(shí)減阻劑已經(jīng)開始發(fā)揮作用,即減阻劑在柴油管線中的分散時(shí)間約60min。

表3 婁孟線成品油管線參數(shù)

表4 婁孟柴油管線現(xiàn)場試驗(yàn)

2.3 婁孟汽油管線現(xiàn)場試驗(yàn)

2012年6月30日在婁孟汽油管線中進(jìn)行加減阻劑試驗(yàn),考察減阻劑加量為20mg/L的分散時(shí)間和作用效果,結(jié)果見表5。

表5 婁孟汽油管線現(xiàn)場試驗(yàn)

由表5可知,婁孟汽油管線從開始加減阻劑運(yùn)行至30min,管段壓降和流量基本不變;繼續(xù)運(yùn)行至40min,管段壓降減少了4.61%,流量由169.3t/h增加到171.9t/h,此時(shí)減阻劑已經(jīng)開始發(fā)揮作用,即減阻劑在汽柴油管線中的分散時(shí)間約40min。此后,管段壓降繼續(xù)降低,流量繼續(xù)增加,到150min運(yùn)行工況趨于穩(wěn)定,管段壓降由加減阻劑前的1.52MPa下降至0.87MPa,流量由169.3t/h增加到202.2t/h,總增輸率達(dá)到55.80%,作用效果較好。

由現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果分析,減阻劑在原油、柴油和汽油中分散時(shí)間分別為240、60和40min,輸送介質(zhì)不同,減阻劑的分散時(shí)間不同。

3 結(jié)果分析與討論

3.1 黏度對(duì)分散時(shí)間的影響

對(duì)3條管線輸送不同油品的黏溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行了分析,結(jié)果見表6、7。臨濮線管輸阿曼原油現(xiàn)場試驗(yàn),在原油輸送溫度為25℃時(shí),阿曼原油黏度為14.2mPa·s,對(duì)應(yīng)的分散時(shí)間為240min;婁孟柴油管線和汽油管線,在原油輸送溫度為35℃時(shí)的油品黏度分別為3.1、0.29mPa·s,對(duì)應(yīng)的分散時(shí)間分別為60、40min。由此可見,隨分散介質(zhì)黏度的減小,分散時(shí)間縮短。

表6 臨濮線管輸阿曼原油主要物性

表7 婁孟輸油管線輸送成品油黏溫測試數(shù)據(jù)_

3.2 分散時(shí)間對(duì)減阻劑作用效果的影響

在減阻劑分散期間,減阻劑基本不起作用。臨濮線試驗(yàn),趙寨子-莘縣站間管段總運(yùn)行時(shí)間為21.8h,分散時(shí)間占240min,有效作用管段占81.7%,加減阻劑20mg/L總增輸率為31.20%。婁孟柴油管線的總運(yùn)行時(shí)間為2.26h,分散時(shí)間占60min,有效作用管段占55.8%,加減阻劑20mg/L總增輸率為16.47%;汽油管線總運(yùn)行時(shí)間為2.27h,分散時(shí)間占40min,有效作用管段占70.5%,加減阻劑20mg/L總增輸率為55.80%。

黏度越小,減阻增輸效果越好。因?yàn)榉稚r(shí)間占的比例較高,所以婁孟柴油管線加減阻劑效果低于臨濮線輸送原油的效果。在實(shí)際應(yīng)用減阻劑工藝時(shí),需要充分考慮分散時(shí)間對(duì)減阻劑作用效果的影響,必要時(shí)可采用減少分散時(shí)間的方法,提高減阻劑的使用效率,這一點(diǎn)對(duì)于短距離輸油管道特別是用于碼頭快速裝卸油等場所尤其重要[3,4]。

4 結(jié)論

1)HG減阻劑在原油、柴油和汽油中的分散時(shí)間分別為240、60和40min,輸送介質(zhì)不同,減阻劑的分散時(shí)間不同。

2)隨分散介質(zhì)黏度的減小,分散時(shí)間縮短。

3)在實(shí)際應(yīng)用減阻劑工藝時(shí),需要充分考慮分散時(shí)間對(duì)減阻劑作用效果的影響,特別是短距離輸油管道。

[1]王喆.減阻劑是輸油管道快速、經(jīng)濟(jì)的增輸手段[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),1988,11(6):17.

[2]羅旗榮,曹旦夫,丁友,等.臨濮輸油管道添加減阻劑運(yùn)行現(xiàn)場試驗(yàn)[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),2005,28(6):31～34.

[3]張寧,吳杰,林森,等.婁孟柴油管道減阻劑加注方案[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),2012,35(11):850～851.

[4]張寧,吳杰,林森,等.塔雅重質(zhì)原油管道加減阻劑增輸運(yùn)行方案[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),2013,36(4):454～456.

[編輯]帥群

TE869

A

1000-9752(2014)02-0157-04

2013-09-16

劉勝(1968),男,1990年大學(xué)畢業(yè),高級(jí)工程師,現(xiàn)主要從事油氣儲(chǔ)運(yùn)工藝研究工作。

曹旦夫(1971-),男,博士,高級(jí)工程師;E-mail:caodanfu2008@163.com。