BEM-JN油基降粘剂作用机理与应用试验
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表3 管段名称 东营-花官
-1
50 ℃、 40 ℃、 30 ℃、 25 ℃ 和 20 ℃ 白油测试数据相比, 18.7%、 27.7%、 39.3% 和 46.1%, 的降粘率分别为 13.8%、 其值优于室内实验结果。 4.2 运行工况分析 花官站停泵期间全线运行压力较低, 但该站每日 20:00 至次日 10:00 共 14 h 启泵输送清河原油, 期间 全线运行压力较高, 运行较困难。 东营原油库-花官站管段平均运行油温为 44 ℃, 加剂原油粘度为 380 mPa • s, 密度为 0.935 g/cm3 , 输 量为 3 100 t/d。 依据上述参数计算该管段管输原油的 雷诺数为 238, 从而判断其流态为层流; 同样可知其他 管段也在层流状态下运行, 此时, 管道的运行压力和 原油的表观粘度成正比。 因管道添加降粘剂运行后平 均运行油温约 40 ℃, 对应的降粘率约 18%, 而东营原 油库出站压力约为 3.7 MPa, 若不添加降粘剂, 东营原 油库出站压力将达到 4.4 MPa, 管道将超压 (设计工作 压力 4.0 MPa) 运行, 显然是不安全的。 综上所述, 添加降粘剂是继降凝剂之后实现管道 低输量安全运行又一种行之有效的方法。 原油粘度降 低后, 在输量不变的情况下, 可以降低管道的运行压
东营-花官管段原油的加剂降粘效果较好, 与空
力, 对于运行多年的管道, 可以延长其服役寿命; 有需 要时, 也可在一定程度上实现增输。 降粘剂与降凝剂、 减阻剂的配合使用将可以解决更多的输油难题, 因而 提高输油管道的操作弹性。
参考文献:
[1] 孙慧, 张付生.稠油化学降粘研究进展[J].精细与专用化学品, 2005, 13 17. (23) : 125-126. [2] 李传宪.原油流变学[M].东营: 中国石油大学出版社: [3] 金发扬, 蒲万芬, 任兆刚, 等.SZ36-1稠油油溶性降粘剂JN-1的合 2005 16. 成及评价[J].精细石油化工进展, (11) : 2010-06-02) (修改稿收到日期:
2 东营-辛店管道概况
东辛管道 (表 1) 设计最大输量 875×104 t/a, 实际 输量约 370×104 t/a, 设计工作压力 4.0 MPa, 沿线站库 包括东营原油库、 花官输油站、 乐安输油站、 广饶输油 站、 临淄原油库。 目前东营原油库实际外输量 8 000 t/d, 花官输油站补充清河 1 800 t/d, 乐安输油站补充现河 稠油 1 600 t/d, 广饶外输量 11 400 t/d。 计划低输量运 行后, 东营原油库外输量 3 100 t/d, 补充清河 1 800 t/d, 补充现河稠油 1 600 t/d, 广饶外输量 6 500 t/d。
综
OIL & GAS STORAGE AND TRANSPORTATION 油气储运
实验研究
述
BEM-JN 油基降粘剂作用机理与应用试验
曹明 曹旦夫 吴杰 苏航
(徐州金桥石化管道输送技术有限公司, 江苏徐州 221004)
曹明等.BEM-JN 油基降粘剂作用机理与应用试验.油气储运, 2011, 30 (1) : 53 - 55.
经不同的热处理温度和 BEM-JN 降粘剂处理的
官管段原油为纯东油; 花官-乐安管段原油混合比例 为东油 62.5%, 清河原油 37.5%; 乐安-临淄管段原油 混合比例为东油 32.2%, 清河原油 19.3%, 现河原油 48.5%。 加剂量为 100 mg/kg, 剪切速率为 5.675 s 1, 其它 3 个管段所输原油的 条件相同, 添加 BEM-JN 降粘剂, 40 ℃、 30 ℃ 和 20 ℃ 粘度均有降低。 东营-花官管段, 20.5% 和 41%; 的降粘率分别为 9.2%、 花官-乐安管 40 ℃、 30 ℃ 和 20 ℃的降粘率分别为 7.8%、 27% 段, 40 ℃、 30 ℃ 和 20 ℃ 的降 和 42.5%; 乐安-临淄管段, 29%和 43.9% 粘率分别为 9.2%、 (表 3) 。
原油库和临淄原油库启泵运行, 东营原油库的运行温 度为( 60±2) ℃,其他各站库继续维持当前的加热炉 状况运行。
东营-辛店管道计划低输量运行不同管段模拟原油添加 BEM-JN 降粘剂的降粘效果 原油的表观粘度/(mPa • s) 40 ℃ 391 355 720 664 1 320 1 199 35 ℃ 580 516 1 080 918 1 940 1 595 30 ℃ 940 747 1 780 1 299 3 100 2 201 25 ℃ 1 800 1 231 3 180 2 067 5 270 3 357 20 ℃ 2 900 1 711 5 660 3 413 9 600 6 132
1969 曹明, 工程师, 作者简介:
1999 年毕业于中国矿业大 年生,
学工业经济管理专业, 现主要从事管输油品化学剂的生产与推广 应用工作。 0516-87730766; Email: caodanfu8888@yahoo.com.cn 电话:
Fra Baidu bibliotek
φ 529×7.0 φ 529×7.0 φ 529×7.0 φ 529×7.0 φ 508×7.1
BEM-JN 降粘剂和 BEM-3 降凝剂对东营原油库原油的降粘效果 原油的表观粘度/(mPa • s)
添加剂种类 50 ℃ 空白 BEM-JN BEM-3 BEM-JN BEM-3 BEM-JN BEM-3 BEM-JN BEM-3 200 191 210 193 211 195 211 196 211 45 ℃ 270 255 285 257 287 261 288 263 289 40 ℃ 391 355 375 358 379 362 393 365 394 35 ℃ 580 516 545 521 548 533 589 538 592 30 ℃ 940 747 790 752 813 767 945 772 948 25 ℃ 1 800 1 231 1 350 1 245 1 390 1 289 1 850 1 325 1 870 20 ℃ 2 900 1 711 1 905 1 758 1 984 1 795 2 980 1 835 3 012
[2]
1 BEM-JN降粘剂及其作用机理
根据东营-辛店管道 (东辛管道) 所输混合原油 的胶质、 沥青质含量和蜡晶的分布特点, 研制了 BEMJN 系列油基降粘剂产品, 该产品由非极性聚合物、 极 性聚合物和表面活性剂复配而成。 其中非极性聚合物 为降凝剂的有效成分, 主要针对原油中的蜡起作用, 基于结晶、 共晶和吸附原理, 改变蜡晶的生长发育历 程, 减弱蜡晶形成网状结构的趋势; 极性较强的聚合 物和表面活性剂则针对原油中的胶质、 沥青质起作
2011 年 1 月 第 30 卷第 1 期 总第 265 期
1000-8241 01-0053-03 文章编号: (2011)
沥青质体系。 当温度较高时, 蜡溶解于油, 胶质和沥青 质悬浮分散于油中, 原油的表观粘度较小。 当温度逐 渐降低时, 一方面, 胶质和沥青质稠化并发生缔合作 用增大体系粘度[1] , 另一方面, 蜡从油中结晶析出, 蜡 晶逐渐长大, 并相互连接形成网状结构, 将液态油包 含其中, 使体系粘度增大直至失去流动性 。 当胶质、 沥青质含量较少时, 蜡对原油的流变性能起主导作 用; 随着胶质、 沥青质含量的增大, 其对原油流变性能 的影响也将变大, 这时, 胶质、 沥青质与蜡共同影响原 油的流变性能。
根据东营-辛店管道所输混合原油的胶质、 沥青质含量和蜡晶分布特点, 研制了 BEM-JN 系 摘要: 列油基降粘剂, 主要成分为聚合物和表面活性剂, 其中非极性聚合物为降凝剂的有效成分, 主要针对 原油中的蜡起作用, 极性较强的聚合物和表面活性剂则针对原油中的胶质、 沥青质起作用, 原油粘 度的降低是两类组分综合作用的结果。 分别考察了 BEM-JN 降粘剂和 BEM-3 降凝剂在不同热处理 温度下对东营原油库原油的降粘效果, 结果表明: 相对较高的热处理温度有利于提高两种化学剂的 降粘效果, 而相对较低的热处理温度和相对较高的测试温度将使降凝剂表现出增粘效果。 室内实验 BEM-JN 降粘剂对于东营-辛店管道所输混合原油具有较好的降粘效果, 和现场应用试验证明: 其 应用可满足该管道低输量安全运行的需要。 BEM-JN 油基降粘剂; 原油管道; 机理; 降粘率; 现场试验 关键词: TE869 A 中图分类号: 文献标识码: 原油成分较为复杂, 可以看成是油-蜡-胶质和 用, 分散油中的胶质、 沥青质, 有效地减少胶质、 沥青 质之间的缔合作用, 从而降低原油的粘度, 改善原油 的流动性能。 油基降粘剂对胶质、 沥青质的降粘机理 [3] 是: 降 粘剂借助其自身分子良好的氢键形成能力, 渗透、 分 散进入胶质和沥青质的片状分子之间, 部分拆散平面 重叠堆砌而成的聚集体, 形成片状分子无规则堆砌的 状态, 使整体结构变松散, 有序程度降低, 空间延伸度 减小, 聚集体中包含的胶质、 沥青质分子数目亦减少, 原油分子的内聚力减弱, 最终表现为原油体系粘度的 降低。
综 述
花官-乐安 乐安-临淄 加剂情况 50 ℃ 空白 加剂 空白 加剂 空白 加剂 200 191 45 ℃ 270 255
实验研究
BEM-JN油基降粘剂作用机理与应用试验
Mechanism and Performance Experiment of Oil-based BEM-JN Viscosity Depressant
www.yqcy.net
53
综
3 室内实验
表1 东营-辛店管道基本情况 管道规格 站间距/km 高程差/m 25.0 12.5 12.5 23.0 13.7 0 6.90 6.90 23.93 46.37
粘剂和 BEM-3 降凝剂对东营原油库原油的降粘效果 (表 2) , 加剂量为 100 mg/kg, 剪切速率为 5.675 s-1。 BEM-3 降凝剂曾长年应用于鲁宁线、 东黄线、 东临老 线和东临复线等长距离输油管道上, 可使胜利原油凝 点从 24 ℃ 降至 5 ℃。
4 现场应用试验
4.1 降粘效果 BEM-JN 降粘剂的降粘效果受输送油品物性、 管 2009 年 12 月 25 日-2010 道运行工况等因素的影响。
2011 年 1 月 第 30 卷第 1 期 总第 265 期
年 1 月 4 日, 分别在东营原油库、 花官站和乐安站 开展了添加 BEM-JN 降粘剂的现场试验, 加剂量为 100 mg/kg, 剪切速率为 5.675 s 。 试验过程中, 东营
表2
东营原油库原油在不同测试温度下均表现出一定的 粘度降低, 但 60 ℃ 和 55 ℃ 热处理温度的降粘效果略 好于热处理温度为 50 ℃ 和 45 ℃ 时的情况。 在东营原油库原油 (简称东油) 中添加 BEM-3 降 凝剂, 当热处理温度为 60 ℃ 和 55 ℃ 时, 测试温度高 于 40 ℃ 表现出增粘效果, 测试温度低于 40 ℃ 才表 现出一定的降粘效果。 当热处理温度为 50 ℃ 和 45 ℃ BEM-3 降凝剂对东油只有增粘效果。 时, 这是因为降 凝剂主要针对原油中的蜡起作用, 通过阻碍蜡晶形成 网状结构降低原油的凝点和粘度, 其对胶质、 沥青质 的作用是很有限的。 与此同时, 降凝剂是一种高分子 聚合物, 它在原油中溶解自然导致原油粘度的增大, 而其降粘效果却不足以抵消其增粘效果, 因此在一定 条件下最终表现出对原油的增粘效果。 根据东营-辛店管道计划低输量运行不同站间 管输原油的实际组成配置实验油样, 东营原油库-花
54
www.yqcy.net
实验研究
热处理温度/℃ 60 55 50 45
2011 年 1 月 第 30 卷第 1 期 总第 265 期
油气储运 OIL & GAS STORAGE AND TRANSPORTATION
述
在实验室考察了不同热处理温度下 BEM-JN 降
管段名称 东营-花官 花官-乐安 乐安-广饶 广饶-临淄 临淄-齐鲁
-1
50 ℃、 40 ℃、 30 ℃、 25 ℃ 和 20 ℃ 白油测试数据相比, 18.7%、 27.7%、 39.3% 和 46.1%, 的降粘率分别为 13.8%、 其值优于室内实验结果。 4.2 运行工况分析 花官站停泵期间全线运行压力较低, 但该站每日 20:00 至次日 10:00 共 14 h 启泵输送清河原油, 期间 全线运行压力较高, 运行较困难。 东营原油库-花官站管段平均运行油温为 44 ℃, 加剂原油粘度为 380 mPa • s, 密度为 0.935 g/cm3 , 输 量为 3 100 t/d。 依据上述参数计算该管段管输原油的 雷诺数为 238, 从而判断其流态为层流; 同样可知其他 管段也在层流状态下运行, 此时, 管道的运行压力和 原油的表观粘度成正比。 因管道添加降粘剂运行后平 均运行油温约 40 ℃, 对应的降粘率约 18%, 而东营原 油库出站压力约为 3.7 MPa, 若不添加降粘剂, 东营原 油库出站压力将达到 4.4 MPa, 管道将超压 (设计工作 压力 4.0 MPa) 运行, 显然是不安全的。 综上所述, 添加降粘剂是继降凝剂之后实现管道 低输量安全运行又一种行之有效的方法。 原油粘度降 低后, 在输量不变的情况下, 可以降低管道的运行压
东营-花官管段原油的加剂降粘效果较好, 与空
力, 对于运行多年的管道, 可以延长其服役寿命; 有需 要时, 也可在一定程度上实现增输。 降粘剂与降凝剂、 减阻剂的配合使用将可以解决更多的输油难题, 因而 提高输油管道的操作弹性。
参考文献:
[1] 孙慧, 张付生.稠油化学降粘研究进展[J].精细与专用化学品, 2005, 13 17. (23) : 125-126. [2] 李传宪.原油流变学[M].东营: 中国石油大学出版社: [3] 金发扬, 蒲万芬, 任兆刚, 等.SZ36-1稠油油溶性降粘剂JN-1的合 2005 16. 成及评价[J].精细石油化工进展, (11) : 2010-06-02) (修改稿收到日期:
2 东营-辛店管道概况
东辛管道 (表 1) 设计最大输量 875×104 t/a, 实际 输量约 370×104 t/a, 设计工作压力 4.0 MPa, 沿线站库 包括东营原油库、 花官输油站、 乐安输油站、 广饶输油 站、 临淄原油库。 目前东营原油库实际外输量 8 000 t/d, 花官输油站补充清河 1 800 t/d, 乐安输油站补充现河 稠油 1 600 t/d, 广饶外输量 11 400 t/d。 计划低输量运 行后, 东营原油库外输量 3 100 t/d, 补充清河 1 800 t/d, 补充现河稠油 1 600 t/d, 广饶外输量 6 500 t/d。
综
OIL & GAS STORAGE AND TRANSPORTATION 油气储运
实验研究
述
BEM-JN 油基降粘剂作用机理与应用试验
曹明 曹旦夫 吴杰 苏航
(徐州金桥石化管道输送技术有限公司, 江苏徐州 221004)
曹明等.BEM-JN 油基降粘剂作用机理与应用试验.油气储运, 2011, 30 (1) : 53 - 55.
经不同的热处理温度和 BEM-JN 降粘剂处理的
官管段原油为纯东油; 花官-乐安管段原油混合比例 为东油 62.5%, 清河原油 37.5%; 乐安-临淄管段原油 混合比例为东油 32.2%, 清河原油 19.3%, 现河原油 48.5%。 加剂量为 100 mg/kg, 剪切速率为 5.675 s 1, 其它 3 个管段所输原油的 条件相同, 添加 BEM-JN 降粘剂, 40 ℃、 30 ℃ 和 20 ℃ 粘度均有降低。 东营-花官管段, 20.5% 和 41%; 的降粘率分别为 9.2%、 花官-乐安管 40 ℃、 30 ℃ 和 20 ℃的降粘率分别为 7.8%、 27% 段, 40 ℃、 30 ℃ 和 20 ℃ 的降 和 42.5%; 乐安-临淄管段, 29%和 43.9% 粘率分别为 9.2%、 (表 3) 。
原油库和临淄原油库启泵运行, 东营原油库的运行温 度为( 60±2) ℃,其他各站库继续维持当前的加热炉 状况运行。
东营-辛店管道计划低输量运行不同管段模拟原油添加 BEM-JN 降粘剂的降粘效果 原油的表观粘度/(mPa • s) 40 ℃ 391 355 720 664 1 320 1 199 35 ℃ 580 516 1 080 918 1 940 1 595 30 ℃ 940 747 1 780 1 299 3 100 2 201 25 ℃ 1 800 1 231 3 180 2 067 5 270 3 357 20 ℃ 2 900 1 711 5 660 3 413 9 600 6 132
1969 曹明, 工程师, 作者简介:
1999 年毕业于中国矿业大 年生,
学工业经济管理专业, 现主要从事管输油品化学剂的生产与推广 应用工作。 0516-87730766; Email: caodanfu8888@yahoo.com.cn 电话:
Fra Baidu bibliotek
φ 529×7.0 φ 529×7.0 φ 529×7.0 φ 529×7.0 φ 508×7.1
BEM-JN 降粘剂和 BEM-3 降凝剂对东营原油库原油的降粘效果 原油的表观粘度/(mPa • s)
添加剂种类 50 ℃ 空白 BEM-JN BEM-3 BEM-JN BEM-3 BEM-JN BEM-3 BEM-JN BEM-3 200 191 210 193 211 195 211 196 211 45 ℃ 270 255 285 257 287 261 288 263 289 40 ℃ 391 355 375 358 379 362 393 365 394 35 ℃ 580 516 545 521 548 533 589 538 592 30 ℃ 940 747 790 752 813 767 945 772 948 25 ℃ 1 800 1 231 1 350 1 245 1 390 1 289 1 850 1 325 1 870 20 ℃ 2 900 1 711 1 905 1 758 1 984 1 795 2 980 1 835 3 012
[2]
1 BEM-JN降粘剂及其作用机理
根据东营-辛店管道 (东辛管道) 所输混合原油 的胶质、 沥青质含量和蜡晶的分布特点, 研制了 BEMJN 系列油基降粘剂产品, 该产品由非极性聚合物、 极 性聚合物和表面活性剂复配而成。 其中非极性聚合物 为降凝剂的有效成分, 主要针对原油中的蜡起作用, 基于结晶、 共晶和吸附原理, 改变蜡晶的生长发育历 程, 减弱蜡晶形成网状结构的趋势; 极性较强的聚合 物和表面活性剂则针对原油中的胶质、 沥青质起作
2011 年 1 月 第 30 卷第 1 期 总第 265 期
1000-8241 01-0053-03 文章编号: (2011)
沥青质体系。 当温度较高时, 蜡溶解于油, 胶质和沥青 质悬浮分散于油中, 原油的表观粘度较小。 当温度逐 渐降低时, 一方面, 胶质和沥青质稠化并发生缔合作 用增大体系粘度[1] , 另一方面, 蜡从油中结晶析出, 蜡 晶逐渐长大, 并相互连接形成网状结构, 将液态油包 含其中, 使体系粘度增大直至失去流动性 。 当胶质、 沥青质含量较少时, 蜡对原油的流变性能起主导作 用; 随着胶质、 沥青质含量的增大, 其对原油流变性能 的影响也将变大, 这时, 胶质、 沥青质与蜡共同影响原 油的流变性能。
根据东营-辛店管道所输混合原油的胶质、 沥青质含量和蜡晶分布特点, 研制了 BEM-JN 系 摘要: 列油基降粘剂, 主要成分为聚合物和表面活性剂, 其中非极性聚合物为降凝剂的有效成分, 主要针对 原油中的蜡起作用, 极性较强的聚合物和表面活性剂则针对原油中的胶质、 沥青质起作用, 原油粘 度的降低是两类组分综合作用的结果。 分别考察了 BEM-JN 降粘剂和 BEM-3 降凝剂在不同热处理 温度下对东营原油库原油的降粘效果, 结果表明: 相对较高的热处理温度有利于提高两种化学剂的 降粘效果, 而相对较低的热处理温度和相对较高的测试温度将使降凝剂表现出增粘效果。 室内实验 BEM-JN 降粘剂对于东营-辛店管道所输混合原油具有较好的降粘效果, 和现场应用试验证明: 其 应用可满足该管道低输量安全运行的需要。 BEM-JN 油基降粘剂; 原油管道; 机理; 降粘率; 现场试验 关键词: TE869 A 中图分类号: 文献标识码: 原油成分较为复杂, 可以看成是油-蜡-胶质和 用, 分散油中的胶质、 沥青质, 有效地减少胶质、 沥青 质之间的缔合作用, 从而降低原油的粘度, 改善原油 的流动性能。 油基降粘剂对胶质、 沥青质的降粘机理 [3] 是: 降 粘剂借助其自身分子良好的氢键形成能力, 渗透、 分 散进入胶质和沥青质的片状分子之间, 部分拆散平面 重叠堆砌而成的聚集体, 形成片状分子无规则堆砌的 状态, 使整体结构变松散, 有序程度降低, 空间延伸度 减小, 聚集体中包含的胶质、 沥青质分子数目亦减少, 原油分子的内聚力减弱, 最终表现为原油体系粘度的 降低。
综 述
花官-乐安 乐安-临淄 加剂情况 50 ℃ 空白 加剂 空白 加剂 空白 加剂 200 191 45 ℃ 270 255
实验研究
BEM-JN油基降粘剂作用机理与应用试验
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综
3 室内实验
表1 东营-辛店管道基本情况 管道规格 站间距/km 高程差/m 25.0 12.5 12.5 23.0 13.7 0 6.90 6.90 23.93 46.37
粘剂和 BEM-3 降凝剂对东营原油库原油的降粘效果 (表 2) , 加剂量为 100 mg/kg, 剪切速率为 5.675 s-1。 BEM-3 降凝剂曾长年应用于鲁宁线、 东黄线、 东临老 线和东临复线等长距离输油管道上, 可使胜利原油凝 点从 24 ℃ 降至 5 ℃。
4 现场应用试验
4.1 降粘效果 BEM-JN 降粘剂的降粘效果受输送油品物性、 管 2009 年 12 月 25 日-2010 道运行工况等因素的影响。
2011 年 1 月 第 30 卷第 1 期 总第 265 期
年 1 月 4 日, 分别在东营原油库、 花官站和乐安站 开展了添加 BEM-JN 降粘剂的现场试验, 加剂量为 100 mg/kg, 剪切速率为 5.675 s 。 试验过程中, 东营
表2
东营原油库原油在不同测试温度下均表现出一定的 粘度降低, 但 60 ℃ 和 55 ℃ 热处理温度的降粘效果略 好于热处理温度为 50 ℃ 和 45 ℃ 时的情况。 在东营原油库原油 (简称东油) 中添加 BEM-3 降 凝剂, 当热处理温度为 60 ℃ 和 55 ℃ 时, 测试温度高 于 40 ℃ 表现出增粘效果, 测试温度低于 40 ℃ 才表 现出一定的降粘效果。 当热处理温度为 50 ℃ 和 45 ℃ BEM-3 降凝剂对东油只有增粘效果。 时, 这是因为降 凝剂主要针对原油中的蜡起作用, 通过阻碍蜡晶形成 网状结构降低原油的凝点和粘度, 其对胶质、 沥青质 的作用是很有限的。 与此同时, 降凝剂是一种高分子 聚合物, 它在原油中溶解自然导致原油粘度的增大, 而其降粘效果却不足以抵消其增粘效果, 因此在一定 条件下最终表现出对原油的增粘效果。 根据东营-辛店管道计划低输量运行不同站间 管输原油的实际组成配置实验油样, 东营原油库-花
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实验研究
热处理温度/℃ 60 55 50 45
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油气储运 OIL & GAS STORAGE AND TRANSPORTATION
述
在实验室考察了不同热处理温度下 BEM-JN 降
管段名称 东营-花官 花官-乐安 乐安-广饶 广饶-临淄 临淄-齐鲁