CN116656332A - 一种原油输送减阻剂及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及原油减阻剂技术领域，提出了一种原油输送减阻剂及其生产工艺，所述减阻剂包括主剂和助剂，所述主剂为聚α‑烯烃和共混化合物共混得到；所述共混化合物包括聚乙烯蜡、聚异丁烯、聚丁酸乙二醇酯中的一种或多种。通过上述技术方案，解决了现有技术中减阻剂溶解时间长、减阻率低的问题。

Description

一种原油输送减阻剂及其生产工艺

技术领域

本发明涉及原油减阻剂技术领域，具体的，涉及一种原油输送减阻剂及其生产工艺。

背景技术

管道运输是物料输送的重要途径，工业意义上的管道运输主要体现在原油、成品油和天然气的输送。原油、成品油的管道运输过程中，由于流动阻力的存在，需要消耗大量的能源，减阻剂可方便地提高管道的输量，降低管线的压力，节约能源，提高管线运行的安全系数，其功能主要有两方面：

一方面是在恒定输量的情况下，将降低管道两点间的摩擦阻力降，在保持未加减阻剂之前两点压力降不变的情况下，将增加油品的输量，从而节省大量的物料消耗。

另一方面是在油品管道操作中，可以提供给用户诸多的灵活性和经济效益，主要表现为：

(1)降低管道的操作压力，提高管线运行的安全系数；

(2)新建管道如果在设计过程中考虑使用减阻剂，将能缩小管道直径，减小泵的规模，从而节省建设投资；

(3)可在原有的管道操作条件下，增加油品输量，即提高管道操作效率，增加经济效益；

(4)可实现油品的水力越站，关闭中间泵站，节省管道操作成本；

(5)在发展海上、沙漠、沼泽、高寒地带等自然条件恶劣地区的油田时，可把添加减阻剂输送工艺作为常规使用，这样可加大泵站间距，减少泵站，从而节约人员投入，增加经济效益；

(6)可在维持原输量的情况下实现减少运行泵的数量，既满足泵维护的要求，又保证连续生产。

最早的减阻现象记录可追溯至1883年，人们发现含有污泥的河水流速较不含污泥的河水高。1897年Hele-Shaw对船舶贮水箱进行充放水实验，观察到管道阻力大约下降了10％，经过进一步研究认为管道阻力下降是由于水中所含藻类分泌的高分子物质产生的。1948年Toms在第一届国际流变学会议上发表了第一篇关于减阻的论文，文章指出以少量的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶于氯苯中，摩擦阻力可降低约50％。1949年Mysels题为增厚流体流动的专利说明书指出，当管道中液体转换为非牛顿触变胶体状时，管道中液体流速明显增大。1961年Savinst发现一些树胶、肥皂等可以减少溶液运输摩阻。1963年“减阻”这个术语第一次被提出，并指出减阻现象对工业生产具有重大作用。

常见的原油产品输送用减阻剂类型包括高粘度胶状减阻剂，水基乳胶状减阻剂，低粘度胶状减阻剂，非水基悬浮减阻剂，产品成分含有主剂和各种助剂。输油中应用的油溶性减阻剂主剂通常为高分子聚合物，包括长链α-烯烃的均聚、共聚物，乙烯与丙烯的嵌段共聚物，或与异丁烯、丁二烯等C4烯烃的二元、多元共聚产物等。

聚烯烃类减阻剂利用自身的长链结构，在管流液体中逐渐伸展成条状弹性分子，并且自动分布于湍流区和稳流区边界相交处，湍流液体的窜动扰动遇到弹性分子后，将动能转化为可逆的弹性能量，减少了液体分子之间剪切和摩擦，防止流动的能量转化为热量流失，实现减阻增输的效果。

聚烯烃类减阻剂通常采用Ziegler-Natta催化剂体系，本体聚合法合成，聚合产物重均分子量达百万以上才具有优异的减阻效果。为方便运输和现场应用，减阻剂产品储存形式多为浆状悬浮液，成分包括聚α-烯烃主剂、溶剂、隔离剂、增稠剂、表面活性剂和杀菌剂等。用于制备减阻剂的聚α-烯烃为弹性体，将其制备成浆状减阻剂产品，需要将其切成约5cm见方的小块，在液氮中冷冻30min以上，达到聚α-烯烃玻璃化温度，加入隔离剂进行粉碎并过筛，得到一定目数的粉剂，与溶剂，增稠剂，表面活性剂和杀菌剂等助剂复配，得到浆状减阻剂产品。减阻剂注入油品管道以后，通常需要经过60min以上的时间才可以观测到减阻现象，这是由于经后处理的减阻剂悬浮液进入管道中的油品以后，起减阻作用的聚α-烯烃接触石油组分后不断的溶胀、溶解，直至最后完全溶解分散到油品中，这一过程持续的时间造成了减阻剂悬浮液加入后实现减阻效果需要一定的时间。

现有聚α-烯烃减阻剂生产工艺进行主剂的冷冻粉碎时，由于聚合物切块较大，冷冻时间久，易造成液氮的浪费。在进行粉碎时，要达到适宜的粒径，通常需要高的粉碎机转速和长的粉碎时间，造成分子量达到数百万的高分子聚合物因剪切作用降解，降低减阻效果。现有减阻剂产品注入管道后在油品中溶解时间长，减阻起效时间缓慢，减阻率低，增加了输油泵电力消耗。

发明内容

本发明提出一种原油输送减阻剂及其生产工艺，解决了相关技术中的减阻剂溶解时间长、减阻率低的问题。

本发明的技术方案如下：

一种原油输送减阻剂，包括主剂和助剂，所述主剂为聚α-烯烃和共混化合物共混得到；所述共混化合物包括聚乙烯蜡、聚异丁烯、聚丁酸乙二醇酯中的一种或多种。

作为进一步技术方案，所述共混化合物为聚乙烯蜡。

作为进一步技术方案，所述聚α-烯烃包括C₈均聚烯烃、C₁₂均聚烯烃、C₈-C₁₂共聚烯烃中的一种。

作为进一步技术方案，所述聚α-烯烃为C₈-C₁₂共聚烯烃。

作为进一步技术方案，所述聚α-烯烃与共混化合物的质量比为92-98：2-8。

作为进一步技术方案，所述聚α-烯烃与共混化合物的质量比为95:5。

作为进一步技术方案，所述助剂包括增稠剂、表面活性剂、杀菌剂、醇类溶剂和醚类溶剂。

作为进一步技术方案，所述助剂包括5份增稠剂、10份水、1.5份表面活性剂、1.5份杀菌剂、30-82份醇类溶剂、10-52份醚类溶剂。

作为进一步技术方案，所述助剂的制备方法为：将增稠剂加入到水中混合均匀后，与表面活性剂、杀菌剂、醇类溶剂、醚类溶剂混合得到溶剂。

作为进一步技术方案，所述增稠剂包括羟甲基纤维素、甲基纤维素、聚丙烯酸钠和聚氧乙烯中的一种或多种。

作为进一步技术方案，所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠。

作为进一步技术方案，所述杀菌剂包括氯化十二烷基二甲基苄基铵、溴化十二烷基二甲基苄基铵中的一种或多种。

作为进一步技术方案，所述醇类溶剂包括乙二醇、己醇中的一种或多种。

作为进一步技术方案，所述醚类溶剂包括乙二醇二甲醚、乙二醇单叔丁基醚中的一种或多种。

作为进一步技术方案，所述主剂的制备方法为：

S1、将聚α-烯烃和共混化合物混合后，得到混合物；

S2、将混合物熔融后，进行喷丝，粉碎得到主剂。

本发明中聚α-烯烃和共混化合物熔融后，喷丝形成的纤维直接进入液氮冷却池，因纤维较细小，与液氮接触面积大，能迅速冷却至玻璃化温度以下，加入隔离剂对纤维进行低温粉碎，解决了聚α-烯烃高速粉碎造成的剪切降解的问题。

作为进一步技术方案，所述S2中粉碎为加入隔离剂粉碎。

作为进一步技术方案，所述隔离剂包括纳米碳酸钙、硬脂酸钙和硬脂酸镁中的一种或多种。

作为进一步技术方案，所述隔离剂与聚α-烯烃的质量比为90:10-80:2。

作为进一步技术方案，所述S2中粉碎后过80-200目筛，得到主剂。

本发明还包括一种原油输送减阻剂的制备方法，其特征在于，将主剂和助剂混合均匀，得到减阻剂。

作为进一步技术方案，所述主剂和助剂的质量比为38-42：60。

本发明的工作原理及有益效果为：

1、本发明将聚α-烯烃与共混化合物通过熔喷技术生产出易于冷冻粉碎的聚合物纤维主料，解决聚α-烯烃高速粉碎造成的剪切降解的问题，并且将制备得到的主料与助剂混合后制备得到的减阻剂，能在注入管道后快速溶解，缩短了溶解时间，提高了减阻率。

2、本发明中，当C₈-C₁₂共聚烯烃与聚乙烯蜡质量比为95:5时制备得到的主料与助剂混合后，溶解时间最短，减阻率最大。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。

实施例1

减阻剂的制备方法为：

S1、将95份C₈-C₁₂共聚烯烃和5份聚乙烯蜡喂入料斗，输入螺杆挤出机熔融后，得到熔体，由计量泵经过滤器将熔体送入喷丝板，形成直径为3-5μm的短纤维进入低温气流粉碎装置，加入7份纳米碳酸钙粉碎后，过100目筛得到主剂；其中喷丝板喷丝头孔径为0.13mm，每个喷丝孔的挤出量一致；

S3、将5份羟甲基纤维素溶于10份水后，与1.5份十二烷基磺酸钠、1.5份氯化十二烷基二甲基苄基铵、30份乙二醇、52份乙二醇二甲醚混合搅拌均匀，得到助剂；

S4、将主剂和助剂以40：60的比例搅拌均匀后，得到减阻剂。

实施例2

减阻剂的制备方法为：

S1、将92份C₁₂均聚烯烃和8份聚丁酸乙二醇酯喂入料斗，输入螺杆挤出机熔融后，得到熔体，由计量泵经过滤器将熔体送入喷丝板，形成直径为3-5μm的短纤维进入低温气流粉碎装置，加入2.3份硬脂酸钙粉碎后，过80目筛得到主剂；其中喷丝板喷丝头孔径为0.13mm，每个喷丝孔的挤出量一致；

S3、将5份甲基纤维素溶于10份水后，与1.5份十二烷基磺酸钠、1.5份氯化十二烷基二甲基苄基铵、82份己醇、10份乙二醇单叔丁基醚混合搅拌均匀，得到助剂；

S4、将主剂和助剂以38：60的比例搅拌均匀后，得到减阻剂。

实施例3

减阻剂的制备方法为：

S1、将98份C₈均聚烯烃和2份聚异丁烯喂入料斗，输入螺杆挤出机熔融后，得到熔体，由计量泵经过滤器将熔体送入喷丝板，形成直径为3-5μm的短纤维进入低温气流粉碎装置，加入10.9份硬脂酸镁粉碎后，过200目筛得到主剂；其中喷丝板喷丝头孔径为0.13mm，每个喷丝孔的挤出量一致；

S3、将5份聚丙烯酸钠溶于10份水后，与1.5份十二烷基磺酸钠、1.5份溴化十二烷基二甲基苄基铵、45份乙二醇、45份乙二醇单叔丁基醚混合搅拌均匀，得到助剂；

S4、将主剂和助剂以42：60的比例搅拌均匀后，得到减阻剂。

实施例4-11

与实施例1相比，实施例4-11分别改变聚α-烯烃或共混化合物的物质，或改变聚α-烯烃与共混化合物的质量比，具体实验方案如表1所示。

表1实施例4-11具体实验方案

试验例

(1)测定实施例1-11制备得到的减阻剂的溶解性能和减阻率。

测定指标为相同减阻剂含量情况下共混聚合物的溶解时间和相同减阻剂浓度下的减阻率；具体试验方法如下：

溶解时间：以主剂在100mL柴油中的添加量为1g作为测试添加量，加入磁子，以150rpm的转速搅拌溶解，记录共混物在柴油中溶解至肉眼不可见时间，即为溶解时间。

减阻率：以主剂在柴油中的添加量为100ppm为测试浓度，参照《SY/T 6578-2016输油管道添加减阻剂输送技术规范》中环道实验测试方法检测减阻率。

表2实施例1-11制备得到的减阻剂的溶解时间及减阻率

	溶解时间(min)	减阻率(％)
			实施例1	20	49
实施例2	32	37
			实施例3	38	36
实施例4	33	39
			实施例5	37	38
实施例6	27	41
			实施例7	35	35
实施例8	29	40
			实施例9	42	37
实施例10	25	45
			实施例11	31	42

由表2可知，实施例1为本发明最优的实施例，实施例1制备得到的溶解时间低至20min，减阻率高达49％，说明当C8-C12共聚烯烃与聚乙烯蜡质量比为95:5时，制备得到的减阻率的溶解时间最短，减阻率最低。

(2)不同加剂浓度对减阻率的影响

分别以实施例1中主剂在柴油中的添加量为30ppm、50ppm、100ppm为测试浓度，通过通过环道实验，测定减阻率，测定结果如表5所示。

表5不同加剂浓度对减阻率的影响

浓度(ppm)	减阻率(％)
		30	21
50	35
		100	49

由表5可知，本发明实施例1制备得到的减阻剂加剂浓度为100ppm时，减阻率高达49％。

(3)稳定性试验

将实施例1制备得到的减阻剂避光储存，静置6个月，测定其静置前后的减阻率，观察减阻剂状态，结果如表6所示。

表6实施例1稳定性测定结果

	静置前减阻率(％)	静置6个月后减阻率(％)	静置6个月后减阻剂状态
				实施例1	49	48	未分层

由表6可知，本发明实施例1静置6个月，不出现分层现象，减阻性能基本不变。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种原油输送减阻剂，其特征在于，包括主剂和助剂，所述主剂为聚α-烯烃和共混化合物共混得到；所述共混化合物包括聚乙烯蜡、聚异丁烯、聚丁酸乙二醇酯中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的一种原油输送减阻剂，其特征在于，所述聚α-烯烃包括C₈均聚烯烃、C₁₂均聚烯烃、C₈-C₁₂共聚烯烃中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种原油输送减阻剂，其特征在于，所述聚α-烯烃与共混化合物的质量比为92-98：2-8。

4.根据权利要求1所述的一种原油输送减阻剂，其特征在于，所述助剂包括增稠剂、水、表面活性剂、杀菌剂、醇类溶剂和醚类溶剂。

5.根据权利要求1所述的一种原油输送减阻剂，其特征在于，所述主剂的制备方法为：

S1、将聚α-烯烃和共混化合物混合，得到混合物；

S2、将混合物熔融后，进行喷丝、粉碎得到主剂。

6.根据权利要求5所述的一种原油输送减阻剂，其特征在于，所述S2中粉碎为加入隔离剂粉碎。

7.根据权利要求6所述的一种原油输送减阻剂，其特征在于，所述隔离剂包括纳米碳酸钙、硬脂酸钙和硬脂酸镁中的一种或多种。

8.根据权利要求6所述的一种原油输送减阻剂，其特征在于，所述隔离剂与聚α-烯烃的质量比为90:10-80:2。

9.根据权利要求5所述的一种原油输送减阻剂，其特征在于，所述S2中粉碎后过80-200目筛，得到主剂。

10.根据权利要求1所述的一种原油输送减阻剂的制备方法，其特征在于，将主剂和助剂混合均匀，得到减阻剂。