减阻现象的发现和技术发展

减阻现象的发现和技术发展

在流体中加入少量高分子聚合物，能在湍流状态下降低流动阻力，这种现象称为高聚物减阻，加入其中用于降低流体流动阻力的化学添加剂称为减阻剂(drag reduction agent)，简称DRA。减阻剂是一种

分子量大于百万以上的线性结构的柔性高分子聚合物，在流体中加入了少量这样的聚合物，就会使输量增加，阻力减少。运用添加减阻剂的方法进行流体减阻是众多减阻技术种类中应用最多的方法。

高聚物的湍流减阻是非牛顿流动所有异常现象中具有技术经济

及科学意义的现象之一。对高聚物减阻的研究，有很高的经济价值，对国民经济和国防建设有着重要的作用。在工业部门大量应用的管道系统中，减小摩阻，就可以大大降低运行动力的消耗。在管道输送原油和成品油的应用，减少长输送管道的中间泵站，缩短码头的卸油时间，提高工作效率。至今，减阻现象的研究已成为一门涉及到流体力学、流变学、高分子化学和高分子溶液的新的边缘学科，减阻现象在工程中的应用也形成一门独特的综合性工程科学。

经过近30年的研究与应用实践，美国的ARCO石油公司、德国的BASF公司等都相继开发出了性能更好、成本更低的减阻剂，减阻应用技术也得到相应的发展。这些，都促使世界上许多原油、成品油管道采用这一技术以提高现有管道得输送能力，并且取得了可观的经济效益。例如，中东地区一条直径为1000nma的原油输送管道，最大输量

为12．4万m3／d。

油田产量增加后，需要扩大管道输送能力。经过进行修建复线和

采取加减阻剂两种增输方案的经济论证后，决定并采用了注入减阻剂减小管道摩阻压降，同时更换大排量离心输油泵的方法，在保证管输压力不大于管道最大工作压力的前提下，成功地使管道输量从12．4万m3／d增加到15．9万m3／d。美国墨西哥海湾一条直径为250ram的海底原油管道。在加入减阻剂后，使管道最大输量从6000万m3／d增加到8500万m3／d，取得极大的经济效益。

1980年初，浙江大学开始研制用于油品中的油溶性减阻剂，并于1984年合成出采用乙烯——丙烯共聚而成的高分子聚合物。这种减阻剂在实验室条件下，在煤油中的减阻效果达到了30％。同年，石油天然气管道科学研究院与成都科技大学合作，研制出主要成份为聚甲基丙烯酸高级酯的减阻剂，减阻效果达31％。1985年，浙江大学又研制出采用烯烃与乙烯共聚反应而成的另一类型减阻剂，减阻效果又有所提高。但以上成果都局限于室内小试合成的结果。为了能达到工业应用，进行了中试放大的工作，但由于原料提纯，聚合过程中的一些工艺问题，加之缺乏工程应用背景，中试没有达到预定结果。

减阻剂是一种减少液体管道内摩阻损失的化学制品，是高分子聚合物，属碳氢化合物。早在1944年，美国麻省理工学院就研究了能够减阻的物质。1947年美国海军研究院开始进一步的发展研究。在60年代后期，美国的生产厂家己开始对减阻剂进行研制生产。1979年美国Conoco公司生产的CDR减阻剂开始应用在横贯阿拉斯加的原油管道上。自80年代初以来，在世界范围内，海上、陆上有几百条输油管道都陆续应用了减阻剂。

我国在80年代中期也在原油管道上进行过加减阻剂的试验。当时，中国石油天然气管道局在铁岭至大连、东营至黄岛两条油管道上进行CDR减阻的Conoeo CDR系列减阻剂。CDR减阻剂是一种由6—20碳原子

的烯烃单体聚合而成的高分子聚合物，分子量可达100×104～4000

× 104以上。分子量越大，主链越长，减阻效果越好。新合成出的CDR 减阻剂是一种粘稠液体，使用很不方便，工业上使用的是用10．3％CDR(纯剂)和89．7％煤油稀释成的商品减阻剂。

新一代减阻剂的性能及特点CDR是一种流体，是以水为介质的乳白色奖状烃类聚合物【11。它的粘性很低，使用十分容易。其密度为970kg ／m3，活性组分拼料是一种聚烯烃，对炼制工艺无负面影响。聚合物的热降解大约在温度288℃时开始。已降解的低聚物沉聚在渣油、瓦

斯油、馏出物及少量煤油中；油溶性的、非活性拼料将在482之前被

分解溶入柴油和较重油品中，其中水和水溶性成分被脱盐设备除掉。