利用減阻劑提高原油管線的輸量

摘 要：減阻劑是用于管輸流體的一種化學添加劑，可減少流體在管道中的流動阻力，起到增輸節能的作用。文章介紹了原油減阻劑原理、性能、減阻效果的影響因素，在實際生產中運用，產生了增輸降耗效果，是一項較有前途的生產技術。

關鍵詞：減阻劑；減阻機理；聚合物；增輸率

1 減阻劑介紹

在液體流動時加入某些特定物質，能大大降低流體在湍流狀態下的摩擦阻力，增加輸量。這些特定的物質稱為減阻劑，根據使用對象的不同，分為水溶性減阻劑和有油溶性減阻劑。這里所說的HG減阻劑是一種應用于原油和成品油管道輸送的油溶性化學添加劑，他能降低管路系統的摩阻，提高輸送量，降低能耗，提高管線運行的效率及安全性。該減阻劑是幾種α-烯烴的聚合物，聚合單體為C5至C18的α-烯烴，外觀為白色的液體，具有可泵性，可溶解于有機溶劑中。它是純粹的碳氫化合物，對于煉油工藝無任何影響，其基本特點是添加量小、減阻效果明顯、在管輸原油和成品油中有良好的溶解性、對下游用戶無不良影響。

使用時注入方便、不需要特殊的設備、產品本身無毒副作用等。不過，減阻劑對流態有嚴格的要求，管道中的流體必須是湍流。如果是層流，則減阻劑不起作用，并且只有管道中的直管段產生的摩阻損失才能通過減阻劑來降低，減阻劑不能對管道中彎頭、法蘭、閥等產生的這部分摩阻損失起作用。

2 HG減阻劑的減阻機理

減阻作用是一種特殊的湍流現象，減阻效應是減阻影響湍流場的宏觀表現。它是一個純物理作用。減阻劑分子與油品的分子不發生作用，也不影響油品的化學性質，而只與其流動特性密切相關。

減阻劑加入到管道以后，靠本身的粘彈性，分子長鏈順流向自然拉伸，其微元直接影響流體微元的運動。來自流體微元的徑向作用力作用在減阻劑微元上，使其發生扭曲，旋轉變形。減阻劑分子間引力抵抗上述作用力反作用于流體微元，改變了流體微元作用力的大小和方向，使一部分徑向力轉變為順流向的軸向力，從而減少無用功的消耗，宏觀上起到減少摩阻損失的作用。

在層流中，流體受到粘滯力作用，沒有湍流那種渦流耗散，因此加入減阻劑沒有效果。隨著雷諾數增大進入湍流，減阻劑就開始發揮減阻作用。雷諾數越大，減阻效果越明顯。當雷諾數增大到一定程度，即流體剪切應力足以破壞減阻劑分子鏈結構時，減阻劑將降解而失去減阻效果。

3 減阻劑的功能及影響因素

HG減阻劑的主要功能是：（1）在輸量不變的情況下，可以大幅降低管線的沿程摩阻損失，減少管線的阻力，換句話說，在輸量不變的情況下，可以大幅降低管線的運行壓力，即具有減阻功能；（2）在管線運行壓力不變的情況下，可以提高管線的輸量，具有增輸功能。

影響油溶性減阻劑減阻效果的因素一般包括聚合物分種結構、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。聚合物分子結構不同，抗剪切力的能力就不同。對于聚α-烯烴的分子長鏈，由于分鐘連接方式單一，使其在高剪切力下很快斷裂，減阻劑在流經彎管和泵后效果顯著降低。

不同的注入方式對減阻效果也有很大的影響。廣義的注入方式包括：減阻劑注入裝置、位置、注入濃度、流體的流速等。通過經驗可得：在相同濃度條件下同雷諾數時預混合溶液注入的減阻率低于近壁注入的減阻率；單孔中心注入不如多孔中心注入的效果好，且這兩種方法均不如近壁注入的效果；注入口與管壁之間距離的不同也會影響減阻率。

4 HG減阻劑的應用效果

管道儲運公司儀長輸油管線設計年輸油總量為2700萬噸。隨著中國經濟的快速發展，儀長管道沿線5家煉化企業原油加工量的不斷增加，原油輸送量逐年增加，2012年全年輸油量為2400萬噸，即將達到滿負荷運行狀態。2013年輸量預計為3000萬噸，為了滿足煉廠需求，公司決定利用添加減阻劑的方式提高輸量。

2012年五月份，儀長原油管線采用了添加HG減阻劑的方式進行增輸實驗。加劑試驗采取同時在儀征、和縣、無為、懷寧、黃梅5站添加減阻劑進行增輸率試驗，減阻劑注入口設在各站輸油主泵出口匯管至出站閥之間的管段上。每種加劑方式分別進行10mg/L和15mg/L兩種加劑濃度的試驗，通過試驗得出不同添加濃度下的增輸率。

運行數據分析：

儀長管線在整個加劑的過程中，油品沒發生變化，運行方式也沒有改變。以其中某一個輸油站數據為例，在不添加減阻劑、添加濃度為10mg/L和添加濃度為15mg/L三種狀況下，從調度運行報表中選出了一組進、出站壓力很接近情況下的輸油量對比數據。

表中輸油量為每小時平均輸油量，由表1和表2和表3對比可以看出，添加減阻劑后，在進出站壓力和壓差基本相同的情況下，輸油量相差很大。當加劑濃度為10mg/L時輸量為3724比不加劑3217增加了507m3，輸量增長幅度為507÷3217=15.8%。當加劑濃度為15mg/L時輸量為3829比不加劑3217增加了612m3，輸量增長幅度為612÷3217=19%。可見，減阻劑在儀長輸油管線上使用可以提高輸油量約15～20%，由于儀長線設計輸量為2700萬噸，在加注減阻劑的情況下運行，年輸油量增加到3000萬噸的目標是可以實現的。

5 結束語

減阻劑的使用能增加管道的輸量，降低輸油能耗，但是，由于減阻劑加注成本較高，經濟效果一般。還需要科研人員加快減阻劑生產技術的研究，盡可能降低成本，提高減阻劑的減阻效率。

作者簡介：崔文平（1971，2-），男，河南，大學本科，工程師。