利用减阻剂提高原油管线的输量

利用减阻剂提高原油管线的输量

减阻剂是用于管输流体的一种化学添加剂，可减少流体在管道中的流动阻力，起到增输节能的作用。文章介绍了原油减阻剂原理、性能、减阻效果的影响因素，在实际生产中运用，产生了增输降耗效果，是一项较有前途的生产技术。

标签：减阻剂；减阻机理；聚合物；增输率

1 减阻剂介绍

在液体流动时加入某些特定物质，能大大降低流体在湍流状态下的摩擦阻力，增加输量。这些特定的物质称为减阻剂，根据使用对象的不同，分为水溶性减阻剂和有油溶性减阻剂。这里所说的HG减阻剂是一种应用于原油和成品油管道输送的油溶性化学添加剂，他能降低管路系统的摩阻，提高输送量，降低能耗，提高管线运行的效率及安全性。该减阻剂是几种α-烯烃的聚合物，聚合单体为C5至C18的α-烯烃，外观为白色的液体，具有可泵性，可溶解于有机溶剂中。它是纯粹的碳氢化合物，对于炼油工艺无任何影响，其基本特点是添加量小、减阻效果明显、在管输原油和成品油中有良好的溶解性、对下游用户无不良影响。

使用时注入方便、不需要特殊的设备、产品本身无毒副作用等。不过，减阻剂对流态有严格的要求，管道中的流体必须是湍流。如果是层流，则减阻剂不起作用，并且只有管道中的直管段产生的摩阻损失才能通过减阻剂来降低，减阻剂不能对管道中弯头、法兰、阀等产生的这部分摩阻损失起作用。

2 HG减阻剂的减阻机理

减阻作用是一种特殊的湍流现象，减阻效应是减阻影响湍流场的宏观表现。它是一个纯物理作用。减阻剂分子与油品的分子不发生作用，也不影响油品的化学性质，而只与其流动特性密切相关。

减阻剂加入到管道以后，靠本身的粘弹性，分子长链顺流向自然拉伸，其微元直接影响流体微元的运动。来自流体微元的径向作用力作用在减阻剂微元上，使其发生扭曲，旋转变形。减阻剂分子间引力抵抗上述作用力反作用于流体微元，改变了流体微元作用力的大小和方向，使一部分径向力转变为顺流向的轴向力，从而减少无用功的消耗，宏观上起到减少摩阻损失的作用。

在层流中，流体受到粘滞力作用，没有湍流那种涡流耗散，因此加入减阻剂没有效果。随着雷诺数增大进入湍流，减阻剂就开始发挥减阻作用。雷诺数越大，减阻效果越明显。当雷诺数增大到一定程度，即流体剪切应力足以破坏减阻剂分子链结构时，减阻剂将降解而失去减阻效果。

3 减阻剂的功能及影响因素

HG减阻剂的主要功能是：（1）在输量不变的情况下，可以大幅降低管线的沿程摩阻损失，减少管线的阻力，换句话说，在输量不变的情况下，可以大幅降低管线的运行压力，即具有减阻功能；（2）在管线运行压力不变的情况下，可以提高管线的输量，具有增输功能。

影响油溶性减阻剂减阻效果的因素一般包括聚合物分种结构、聚合物的分子量、聚合物在油中的溶解性和注入方式等方面。聚合物分子结构不同，抗剪切力的能力就不同。对于聚α-烯烃的分子长链，由于分钟连接方式单一，使其在高剪切力下很快断裂，减阻剂在流经弯管和泵后效果显著降低。

不同的注入方式对减阻效果也有很大的影响。广义的注入方式包括：减阻剂注入装置、位置、注入浓度、流体的流速等。通过经验可得：在相同浓度条件下同雷诺数时预混合溶液注入的减阻率低于近壁注入的减阻率；单孔中心注入不如多孔中心注入的效果好，且这两种方法均不如近壁注入的效果；注入口与管壁之间距离的不同也会影响减阻率。

4 HG减阻剂的应用效果

管道储运公司仪长输油管线设计年输油总量为2700万吨。随着中国经济的快速发展，儀长管道沿线5家炼化企业原油加工量的不断增加，原油输送量逐年增加，2012年全年输油量为2400万吨，即将达到满负荷运行状态。2013年输量预计为3000万吨，为了满足炼厂需求，公司决定利用添加减阻剂的方式提高输量。

2012年五月份，仪长原油管线采用了添加HG减阻剂的方式进行增输实验。加剂试验采取同时在仪征、和县、无为、怀宁、黄梅5站添加减阻剂进行增输率试验，减阻剂注入口设在各站输油主泵出口汇管至出站阀之间的管段上。每种加剂方式分别进行10mg/L和15mg/L两种加剂浓度的试验，通过试验得出不同添加浓度下的增输率。

运行数据分析：

仪长管线在整个加剂的过程中，油品没发生变化，运行方式也没有改变。以其中某一个输油站数据为例，在不添加减阻剂、添加浓度为10mg/L和添加浓度为15mg/L三种状况下，从调度运行报表中选出了一组进、出站压力很接近情况下的输油量对比数据。

表中输油量为每小时平均输油量，由表1和表2和表3对比可以看出，添加减阻剂后，在进出站压力和压差基本相同的情况下，输油量相差很大。当加剂浓度为10mg/L时输量为3724比不加剂3217增加了507m3，输量增长幅度为507÷3217=15.8%。当加剂浓度为15mg/L时输量为3829比不加剂3217增加了612m3，输量增长幅度为612÷3217=19%。可见，减阻剂在仪长输油管线上使用可以提高输油量约15～20%，由于仪长线设计输量为2700万吨，在加注减阻剂的情况下运行，年输油量增加到3000万吨的目标是可以实现的。

5 结束语

减阻剂的使用能增加管道的输量，降低输油能耗，但是，由于减阻剂加注成本较高，经济效果一般。还需要科研人员加快减阻剂生产技术的研究，尽可能降低成本，提高减阻剂的减阻效率。

作者简介：崔文平（1971，2-），男，河南，大学本科，工程师。