天然氣減阻劑的合成及霧化減阻性能測(cè)試裝置的設(shè)計(jì).pdf

1、由于世界能源結(jié)構(gòu)的變化，天然氣將在國(guó)際能源結(jié)構(gòu)中扮演越來(lái)越重要的角色。目前，天然氣的主要運(yùn)輸方式為管道輸送，隨著世界對(duì)天然氣這種優(yōu)質(zhì)清潔能源和燃料需求量的不斷增長(zhǎng)和大批邊遠(yuǎn)氣田的開(kāi)發(fā)，世界天然氣長(zhǎng)輸管道得到了迅速發(fā)展，天然氣長(zhǎng)輸技術(shù)得到了很大提高，長(zhǎng)運(yùn)距大管徑和高壓力管道是當(dāng)今世界天然氣管道發(fā)展的主流。 對(duì)氣體管道輸送來(lái)說(shuō)，氣體在管道中的壓力損失是一個(gè)必須考慮的問(wèn)題。對(duì)氣體管道輸送來(lái)說(shuō)，氣體在管道中的壓力損失是一個(gè)必須考慮的問(wèn)題

2、。當(dāng)氣體處于湍流區(qū)，尤其是高雷諾數(shù)區(qū)時(shí)，由于湍流和其他一些無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的存在，氣體能量損失而導(dǎo)致的壓力損失要大的多，而管壁粗糙度是造成渦流的主要原因。因此，采用降低輸氣管道粗糙度的方法來(lái)降低壓力損失成為增加輸氣流量的主要手段。目前，國(guó)內(nèi)外普遍采用管道內(nèi)涂層減阻技術(shù)來(lái)降低管壁粗糙度，并取得了很好的技術(shù)效果和良好的經(jīng)濟(jì)效益，但管道內(nèi)涂層減阻技術(shù)施工設(shè)備復(fù)雜、費(fèi)用較高，且隨時(shí)間延長(zhǎng)由于內(nèi)涂層不斷脫落減阻效果逐漸降低甚至產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)，同時(shí)對(duì)原有非涂

3、層管道，由于建設(shè)費(fèi)用等問(wèn)題，無(wú)法施實(shí)。 直接注入天然氣減阻劑技術(shù)是針對(duì)管道內(nèi)涂層減阻技術(shù)而提出的；另一類方法，其具有廣闊的應(yīng)用前景。20世紀(jì)90年代，美國(guó)率先進(jìn)行了天然氣減阻劑減阻技術(shù)的研究，并在實(shí)際輸氣管道中進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，取得了初步效果。該技術(shù)是將具有表面活性劑性質(zhì)的被稱作天然氣減阻劑的化學(xué)品定期注入天然氣管道中，通過(guò)極性端對(duì)鋼鐵表面的吸附，形成彈性分子薄膜，達(dá)到降低管壁粗糙度實(shí)現(xiàn)減阻的目的。 本文綜述了國(guó)內(nèi)外天然氣

4、管道發(fā)展的技術(shù)現(xiàn)狀及趨勢(shì)，著重分析了天然氣管道內(nèi)涂層減阻技術(shù)、減阻劑減阻技術(shù)劑及管線加注工藝，介紹了開(kāi)展天然氣減阻劑減阻技術(shù)研究的意義以及可能存在的問(wèn)題。在減阻劑減阻技術(shù)中，總結(jié)歸納了天然氣減阻劑減阻機(jī)理，指出構(gòu)成天氣減阻劑的主要物質(zhì)應(yīng)具有類似表面活性劑的結(jié)構(gòu)，具有極性和非極性基團(tuán)，極性基團(tuán)一端粘附在管道內(nèi)壁上，非極性基團(tuán)一端在管壁與流動(dòng)氣體之間形成氣—固界面，且該物質(zhì)最好是氣體或能霧化的液體，有足夠小直徑的分子，能夠進(jìn)入或填充管壁上的

5、“凹谷”。而輸氣管線的緩蝕劑、防凍劑加注工藝對(duì)研究減阻劑加注工藝、建立和完善減阻性能測(cè)試裝置及減阻劑實(shí)地應(yīng)用有重要的啟示意義。根據(jù)天然氣減阻劑減阻機(jī)理，設(shè)計(jì)并合成了五種具有減阻潛能、易于霧化的低聚物：雜環(huán)低聚物Ⅰ、雜環(huán)低聚物Ⅱ、雜環(huán)低聚物Ⅲ、低聚物Ⅳ、低聚物Ⅴ。用紅外光譜圖表征了所合成的目的產(chǎn)物，并用紅外跟蹤法分析了各反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理，通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)詳細(xì)探討了各種反應(yīng)條件對(duì)低聚物的影響，給出了最佳合成條件。選用適當(dāng)溶劑分別制備了五種低聚物在

6、鋼片表面的吸附膜，并用SEM技術(shù)觀察了五種化合物在鋼片表面成膜情況，它們明顯降低了原鋼鐵表面的粗糙度，具有潛在的減阻性能。與課題組前期合成產(chǎn)品比較，低聚物具有易于霧化的優(yōu)點(diǎn)。 充分霧化后的減阻劑液滴直徑小而且均勻，易被天然氣所攜帶，并依靠天然氣的紊動(dòng)擴(kuò)散作用而均勻地“涂抹”在管道內(nèi)壁上，進(jìn)而形成均勻的減阻膜。因此，在原天然氣減阻劑性能測(cè)試裝置的基礎(chǔ)上，初步設(shè)計(jì)了天然氣減阻劑霧化裝置和霧化減阻效率測(cè)試裝置。操作流程變?yōu)椋涸赡ぱb置