减阻剂的生产工艺及发展优势的立项申请

第一节 减阻剂的定义

减阻剂是具有减少阻力作用的到高分子化合物。在流体输送时将它加入流体中，可以取得提高流量、降低能耗等效果。（立项申请）

第二节 减阻剂的生产工艺

减阻剂生产的技术关键主要包括两个方面，一是超高分子量、非结晶性、烃类溶剂可溶的减阻聚合物的合成；二是减阻聚合物的后处理。

聚合物的合成

大量文献资料表明，目前最有效的减阻聚合物是聚α-烯烃。早期聚α-烯烃的生产采用溶液聚合的方法进行，并将聚合产物直接用于输油管道，由于溶液聚合产物本身粘度大，聚合物含量低，因此给运输和使用带来极大的困难。直到20世纪90年代中期，才发展了本体聚合的方法，从而大大提高了单体转化率和减阻剂性能。实施本体聚合需要解决的关键技术是及时带走聚合过程中产生的大量反应热，方法之一是使用一种由高分子材料制成的反应容器，并将其设计成能将反应热迅速释放出来的形状。实施聚合时，先用氮气吹扫反应容器，然后按比例加入单体和催化剂，密封后放入低温介质中，使其在低温下反应3～6天的时间。一般情况下，本体聚合产物纯度高，分子量也比溶液聚合产物高得多。

另外，采取溶液聚合α-烯烃减阻聚合物也有了新突破，通过在α-烯烃聚合过程中加入粘度降低剂，可以改进成品的总体流动性能和处理特性，同时可以获得更高的聚合物分子量和更均匀的分子量分布，改进聚α-烯烃类减阻剂的溶解性。

聚合物的后处理

实际应用表明，直接将溶液聚合产物作为减阻剂使用，会给输油生产带来诸多不便，因而该方法现已被淘汰。为了改善减阻剂的使用性能，通常将聚合物和分散剂一起在低于其玻璃化温度的环境中磨成粉末，并加入适当的添加剂以制成不同外观形态的减阻剂产品。目前，在原油管道上广泛使用的是水基乳胶状减阻剂，它是利用稳定剂、表面活性剂等添加剂，将聚合物粉末悬浮在水或水与醇的混合物中。这种产品具有聚合物浓度高、注入方便、在原油中溶解性好等优点，但也存在储存时间短、稳定性较差等缺点。在成品油管道中主要使用低粘度胶状减阻剂，它是将聚合物粉末溶解在成品油或成品油和某些溶剂的混合物中。这种产品具有粘度低、注入方便等优点，但存在聚合物浓度低、运输工作量大等缺陷。为了克服上述两种产品的缺陷，最近研制开发了一种非水基悬浮减阻剂，它是借助悬浮剂将聚合物粉末悬浮在醇类流体中。
这种减阻剂的生产无需使用表面活性剂、杀菌剂和复杂的稳定剂体系，简化了生产过程，具有防冻性好、聚合物浓度高、稳定性好、能防止水等杂质进入输油管道等优点，并可同时用于原油和成品油的输送。

本体聚合产物可以直接置于低温环境中磨碎，溶液聚合产物则需要先将聚合物从溶剂中沉淀出来，然后粉碎。美国Conoco公司和Baker Hughes公司分别采用了将聚合物从溶液中沉淀出来的方法，用能够沉淀聚合物而与烃类溶剂不互溶的醇类作为沉淀剂，并通过特殊的装置使沉淀出来的聚合物形成小颗粒。值得一提的是，Baker Hughes公司通过控制向溶液聚合产物中加入沉淀剂的速度，以及适当的搅拌将沉淀出来的聚合物颗粒直径控制在0.25cm以下，这种粒度的聚合物可直接与悬浮剂、液体醇一起制成非水基悬浮减阻剂。这种方法省去了聚合物的低温粉碎工序，简化了生产过程。

综上所述，通过不同的后处理工序，可以获得不同外观形态和不同性能的减阻剂产品。

第三节 减阻剂的发展优势

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：

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。

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。

降低成本

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。如格尔木至拉萨的输油管道，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。

提高安全可靠性

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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