HG减阻剂在输油管道上分散时间的研究

2014-06-19刘胜中石化销售华南分公司广东广州510620

石油天然气学报 2014年2期

关键词：减阻剂输油管道管段

刘胜 (中石化销售华南分公司,广东广州 510620)

曹旦夫 (中国石油大学 (华东)储运与建筑工程学院,山东青岛 266580)

吴杰 (徐州金桥石化管道输送技术有限公司,江苏徐州 221004)

HG减阻剂在输油管道上分散时间的研究

刘胜 (中石化销售华南分公司,广东广州 510620)

曹旦夫 (中国石油大学 (华东)储运与建筑工程学院,山东青岛 266580)

吴杰 (徐州金桥石化管道输送技术有限公司,江苏徐州 221004)

减阻剂是输油管道专用的一种化学添加减阻剂。该研究使用C6～C16的α-烯烃为单体,本体聚合得到黏均分子量大于300×104的HG减阻剂聚合物。现场试验表明,减阻剂不能在全管段起作用,仅在已分散好的管段起到减阻增输的效果。减阻剂的作用效果与分散时间密切相关,输送介质不同,减阻剂的分散时间不同。减阻剂在临濮线管输阿曼原油、娄孟成品油管线输送柴油和汽油时分散时间分别为240、60和40min。在实际应用减阻剂工艺时,需要充分考虑分散时间对减阻剂作用效果的影响,必要时可采用减少分散时间的方法,提高减阻剂的使用效率,这一点对于短距离输油管道特别是用于码头快速装卸油等场所尤其重要。

减阻剂;分散时间;减阻增输;输油管道

减阻剂是输油管道专用的一种化学添加剂,可以经济快速地提高管道输送油品的能力,在特定的管段和特定的时期完成输油任务,降低能源消耗[1]。减阻剂的作用效果与分散时间密切相关,输送介质不同,减阻剂的分散时间不同。减阻剂产品一般使用C6～C16的α-烯烃为单体,本体聚合得到黏均分子量大于250×104的聚合物,经低温粉碎、悬浮分散后得到商品减阻剂。输油管道添加减阻剂后,如果保持输送量不变,管线的沿程摩阻损失可以大幅降低,运行压力降低,适用于使用多年的老管线,可提高该管线运行的安全系数,延长管线使用寿命;如果保持管线运行压力不变,可以大幅提高管线的输送量,是在特定的时期、特定的管段提高管道输送能力,降低能源消耗的重要手段,适用于完成临时性的增输任务和解决输送的瓶颈难题。

1 HG减阻剂的制备

1.1 原料与仪器

单体:C6～C16的α-烯烃,主催化剂(三氯化钛),助催化剂(三乙基铝),给电子体(环戊基二甲氧基硅烷);主要仪器:聚合釜(磁力搅拌,3L),可升降温的恒温水浴锅(精度0.01℃)。

1.2 聚合反应

采用C6～C16的α-烯烃本体聚合。将聚合釜分别抽真空和充氮气3次后,控制温度为-10～10℃。加入1.5L用分子筛净化好的单体,开启磁力搅拌,按顺序加入规定量的助催化剂和给电子体,最后加入主催化剂。反应一定时间,取出聚合的产物,用异丙醇浸泡、洗涤,得到聚合物。

1.3 试验结果

筛选聚合的条件 (如聚合温度、聚合时间、主/助催化剂配比、催化剂用量等)对聚合物分子量(特性黏度)和转化率的影响。优选的聚合时间为10d,聚合反应的温度为-10～10℃,主催化剂和单体的质量比为3000～10000∶1,铝钛质量比为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减阻剂现场试验

减阻剂在运输及储存时保持蜷曲的状态。现场应用时,当减阻剂加入输油管线以后,高分子长链将随着油流的推进,顺着流动方向伸展,在油品中逐渐分散和扩散,慢慢发挥出减阻和增输的作用效能。减阻剂不能在加减阻剂运行的整个管段起作用,仅在已分散好的管段体现出减阻增输效能[2]。减阻剂的分散时间与油品物性和输送温度直接相关。该研究根据临濮线、娄孟柴油管线和娄孟汽油管线的现场试验,考察了减阻剂在管道内分散时间及对增输率的影响。

2.1 临濮线输送阿曼原油现场试验

2005年8月在临濮线(临邑-濮阳)赵寨子站至莘县站管段进行了添加HG减阻剂现场试验,输送油品为阿曼原油,临濮线输油管线参数见表1。从加入减阻剂开始计时,加减阻剂质量浓度20mg/L,测定管线压降、流量变化,得到相应的增输率,表2为现场试验数据。

表1 临濮输油管线参数

表2 临濮线减阻剂现场试验数据

由表2可知,加减阻剂后的前240min,总增输率没有增加,此时间为高分子长链分散期。240min之后赵寨子站的实际减阻率增加到39.44%,总增输率明显增加到31.20%,且出站压力显著下降,由加减阻剂前的3.28MPa减少到最终的2.02MPa,作用效果十分明显。

2.2 娄孟柴油管线现场试验

2012年6月至7月,在青岛石油化工厂所属娄孟成品油管线进行了加减阻剂运行的试验。管线参数见表3。

2012年7月20日在娄孟柴油管线中进行加减阻剂20mg/L的试验,结果见表4。由表4可知,娄孟柴油管线从开始加减阻剂运行至40min,管段压降和流量基本不变;继续运行至60min后,管段压降减少了3.85%,流量由192.5t/h增加到198.0t/h,此时减阻剂已经开始发挥作用,即减阻剂在柴油管线中的分散时间约60min。

表3 娄孟线成品油管线参数

表4 娄孟柴油管线现场试验

2.3 娄孟汽油管线现场试验

2012年6月30日在娄孟汽油管线中进行加减阻剂试验,考察减阻剂加量为20mg/L的分散时间和作用效果,结果见表5。

表5 娄孟汽油管线现场试验

由表5可知,娄孟汽油管线从开始加减阻剂运行至30min,管段压降和流量基本不变;继续运行至40min,管段压降减少了4.61%,流量由169.3t/h增加到171.9t/h,此时减阻剂已经开始发挥作用,即减阻剂在汽柴油管线中的分散时间约40min。此后,管段压降继续降低,流量继续增加,到150min运行工况趋于稳定,管段压降由加减阻剂前的1.52MPa下降至0.87MPa,流量由169.3t/h增加到202.2t/h,总增输率达到55.80%,作用效果较好。

由现场试验结果分析,减阻剂在原油、柴油和汽油中分散时间分别为240、60和40min,输送介质不同,减阻剂的分散时间不同。

3 结果分析与讨论

3.1 黏度对分散时间的影响

对3条管线输送不同油品的黏温数据进行了分析,结果见表6、7。临濮线管输阿曼原油现场试验,在原油输送温度为25℃时,阿曼原油黏度为14.2mPa·s,对应的分散时间为240min;娄孟柴油管线和汽油管线,在原油输送温度为35℃时的油品黏度分别为3.1、0.29mPa·s,对应的分散时间分别为60、40min。由此可见,随分散介质黏度的减小,分散时间缩短。

表6 临濮线管输阿曼原油主要物性

表7 娄孟输油管线输送成品油黏温测试数据_

3.2 分散时间对减阻剂作用效果的影响

在减阻剂分散期间,减阻剂基本不起作用。临濮线试验,赵寨子-莘县站间管段总运行时间为21.8h,分散时间占240min,有效作用管段占81.7%,加减阻剂20mg/L总增输率为31.20%。娄孟柴油管线的总运行时间为2.26h,分散时间占60min,有效作用管段占55.8%,加减阻剂20mg/L总增输率为16.47%;汽油管线总运行时间为2.27h,分散时间占40min,有效作用管段占70.5%,加减阻剂20mg/L总增输率为55.80%。

黏度越小,减阻增输效果越好。因为分散时间占的比例较高,所以娄孟柴油管线加减阻剂效果低于临濮线输送原油的效果。在实际应用减阻剂工艺时,需要充分考虑分散时间对减阻剂作用效果的影响,必要时可采用减少分散时间的方法,提高减阻剂的使用效率,这一点对于短距离输油管道特别是用于码头快速装卸油等场所尤其重要[3,4]。