原油管道低输量输送工艺分析与降凝剂处理研究

2017-10-13岳梦中石化管道储运公司华东管道设计研究院江苏徐州221000

化工管理 2017年26期

关键词：牛顿流体凝剂原油

岳梦(中石化管道储运公司华东管道设计研究院，江苏徐州221000)

岳梦(中石化管道储运公司华东管道设计研究院，江苏徐州221000)

低输量原油管道输送作业中，由于输送距离较长，热力条件的变化对输油管道安全运行与生产管理造成较大的影响，采用降凝剂处理来降低原油凝点与粘度，进而降低原油流动性变化带来的影响，并通过实践分析探究该工艺的经济可行性。

低输量;原油管道输送;降凝剂处理

国内原油大多为含蜡原油，在长距离管道输送中会随温度的降低逐渐呈现牛顿流体形式、假塑性流体形式、屈服加速性流体形式，对原油产生一定影响。加入降凝剂改变原油流变性，在温度逐渐降低下，降低原油凝点与粘度，对低输量管道输送工艺具有实际价值。

1 低输量原油管道输送不稳定因素分析

1.1 热力特性

输油量减小会导致摩擦系数增加。降温规律根据苏霍夫公式[1]描述：

其中k为传热系数，D为管道外径，L为热站出口距离，Q为原油质量流量。在加热站出口周围，由于温度较高，粘度较低，油流大多处于紊流光滑区。油温降低与粘度增大，会导致雷诺数减小，当温度降低或粘度增加时转变为层流。

1.2 水力特性

摩阻系数受到流体的流态变化影响巨大，根据列宾宗公式[2]管道沿程摩阻损失h表达式为：

其中v为原油黏度，L为管长，d为管道内径，Q为流量，m为系数。常温输送的情况下，原油的温度与黏度基本不变，摩阻随输量的减小发生单调递减。而黏度主要与温度、流体的类型相关。实验表明，牛顿流体的黏度随温度的变化相对缓慢，而非牛顿流体则受温度的影响非常大。原油在温度较高的情况下表现为牛顿流体，而在温度较低时（低于原油反常点）则转变为非牛顿流体，其表观黏度会随着输量的减少而急剧增加。

2 低输量原油管道输送改进工艺研究

2.1 降凝剂作用原理

原油加温到一定程度，蜡晶几乎全部溶解到油中，加入降凝剂能够在降温过程中起到晶核作用，并在原油析蜡之前析出，成为蜡晶的发育中心，防止蜡晶形成较大的蜡团。同时还能够进行蜡晶活性中心的吸附，进而改变其取向性，抑制蜡晶形成三维网状结构，防止出现粘附现象。此外还有一部分的降凝剂能够起到共晶作用，破坏其取向性，阻碍蜡晶的持续发育。因此降凝剂的主要作用机理就是改变蜡晶的发育历程，分散晶体，并阻碍立体结构的形成，降低原油凝点与粘度，进而改善原油流动性，提高输送效率。

2.2 原油流变性分析

原油流变性随温度降低而逐渐出现牛顿流体、假塑性流体等特征，关键特征点为析出点43℃、反常点39℃。不同温度流变性表征为：

（1）原油温度T为38℃-48℃时为牛顿流体，粘温关系为（μ为原油粘度）：

（2）原油温度T为35℃以下时，呈现屈服假塑性流体，屈服值与原油温度的关系式为（τ为原油屈服值）：

2.3 常见低输量输送工艺

加药改性：加药改性主要是通过添加流动改性剂来控制原油黏度等流变性，根据材料的化学成分不同，其改性原理有所区别。流动改性剂主要成分为环氧乙烷、环氧丙烷以及清水性比较强的表面活性剂，在常温或低温原油中能够吸附在管壁形成亲水膜，降低管壁的摩阻，抑制石蜡与凝油在管壁的沉积，显著降低原油表观黏度。

3 应用实例分析

某油库原油对热处理较为敏感，在低输量管道温度范围内热处理影响表现显著。现对该油库原油进行改性，增加200ppmGY降凝剂，通过热处理与降凝剂作用，改善原油流变性。

实践发现，70℃的热处理能够降低凝点至25℃；60℃的热处理能够降低凝点至27℃；40℃为循环加热恶化温度。通过添加40g/t降凝剂，并经过60℃处理后，反常点由39℃降到31℃，凝点也有效地降低到24℃左右，改性效果比较理想，提高低输量输送效率。

本文对几种含蜡原油采用降凝剂处理，表1所示为降凝剂处理前后改性效果。

表1 降凝剂处理改性前后比较

结果表明添加降凝剂与加热处理，该降凝剂由高压多元聚合生产工艺制成，加入原油中后发生共晶吸附作用，阻碍了石蜡的结晶，进而有效降低了原有的凝固点与粘度，改善低温下的流动性能。实验表明，通过添加降凝剂显著降低了输送能耗30%左右，原油所呈现的牛顿流体特征温度可以降低5～10℃，凝点则降低了10～20℃，表观粘度降低率在90%以上，改性效果良好。