原油添加降凝剂输送工艺

1、培训内容培训内容 原油流变性基础，原油流变性，流变性测试仪，流变性测试技术等。温输送和加热输送技术，包括输油泵工艺技术；如何提高三高原油（高含腊、高粘度和高凝点）的集输效率；高凝原油输送工艺，原油添加降凝剂和减阻剂工艺。 原油添加降凝剂输送工艺原油添加降凝剂输送工艺 n 原油热处理虽然解决了一些含蜡原油的低输量问题，随着研究的深入及应用中遇到的困难，人们发现热处理的效能是有限的；1、它受到原油组成的胶蜡比的限制，许多石蜡基原油热处理效果并不显著。2、处理效果的稳定性不是很好，在管道输送过程中易受温度、剪切等外界条件影响恶化。3、热处理所需的最佳温度往往需要设置冷、热油热交换量较大的换热器，所需

2、额外投资很大，并需改造内流程。这些因素促使人们开始转向研究更高效的原油改性技术，降凝剂逐步引起高度重视。 n 降凝剂是一种与原油析出的蜡有一定适配性的化学物质，在蜡溶解状态下将降凝剂加入，当蜡析出时与之相互作用，以阻滞蜡在平面扩展并使蜡晶具有相互排斥能力，达到改善低温流动性的目的。 一、影响降凝剂效果的因素 n 降凝剂的降凝作用是通过改变蜡晶的结构和形状达到的，因此，其作用对象是石蜡基或含蜡高的混合基原油。可以说原油中的石蜡、胶质、沥青的含量、种类及碳数分布诸多因素影响着降凝剂的降凝效果。也就是说，不同的含蜡原油对降凝剂有很强的选择性。目前，国内外对降凝剂的机理还没有完善的的定论，仍在讨论中，

3、致使降凝剂的合成与应用只能更多地依靠筛选和效果评定。n 影响降凝剂效果的外部因素有加剂量，加剂后的处理温度，其后降温速率与方式，剪切历史与重复加热等。 n 加剂量是关系降凝效果的重要因素，是影响运行成本的重要因素。由于降凝剂的价格很高，如为追求降凝效果一味增加剂量就会失去添加降凝剂的意义，另外，加剂量与效果不是线性的，高于某个临界值效果明显趋于平缓。这是应用中要注意的问题。n 同原油处理中所遇到的问题一样，处理温度、降温速率和方式也影响着降凝效果。通过大量的实验研究，降凝剂的注入温度无关紧要，只需在达到处理温度之前注入即可，降凝剂注入后，若处理温度过低，即使加大剂量也得不到满意的结果，反之处理

4、温度过高，可能引起原油中微晶蜡的溶解，降低降凝效果。因此每种原油添加降凝剂的处理温度应通过实验和技术比较加以选取。将原油最佳热处理温度作为添加降凝剂的处理温度可获得显著的降凝、降粘效果。这实际表现出添加降凝剂和热处理降凝有着综合的效应，有人称这一过程为综合处理。 n 剪切对降凝效果的影响应分为几个方面来看：实验和工业应用表明，加降凝剂处理的原油经受管道剪切后，对降凝效果没有什么影响，经泵剪切的影响如果是在析蜡高峰温度以上进泵，此时原油近乎单相体系，经泵剪切有助于降凝剂的均匀分散，而不会有不利影响。如果在析蜡高峰温度区间过泵，降凝效果稍有降低，过一次泵大约会使原油的凝点上升12。在低于析蜡高峰温

5、度区间过泵，从理论上讲不会有太大影响，但有待于在实践应用中或实验中验证。 n 经加降凝剂综合处理后，凝点下降程度达不到使所有中间站停炉。如果这时原油重复加热的温度为最佳处理温度时，降凝剂的效果与第一次综合处理相同；重复加热温度为最差处理温度时，原油的流变性质将严重恶化，这应给予高度重视。在管输过程中原油温度回升的原因还有过泵剪切，或加热输送改为加降凝剂输送，某些站加热炉停运，但温度场仍然居高不下，会使经过的原油温度回升。这时温度上升幅度不大，但对原油流变性质产生不利影响。二、降凝剂在实际生产中的应用 n 降凝剂是烃的衍生物或酯的共聚物，它与原油中的石蜡发生共晶与吸附作用，降低蜡晶生成三维网络结

6、构的温度和强度。通常，经过加降凝剂处理的改性原油，其凝点比不加降凝剂处理的原油下降10左右，低温下的粘度可下降80以上，大大改善了原油的流动性，这为在维持运行压力基本不变的情况下，降低进站温度提供了保障。一般来说，原油凝点下降多少度，其进站温度可以下降多少度。 n 由于原油改性本身是属于物理变化，不存在化学成分变化，原油的析蜡温度不变。当输油管线的温度降低时，将有更多的蜡和胶质、沥青质被析出，同凝油和其它杂物一起贴附在管壁上。这样，即减小了传热系数，又缩小了管道的有效输送截面，正好符合低输量情况下提高原油流速、减少散热损失是十分有利的。这意味着在同样输量和地温下，加剂改性原油的输送距离与纯热原

7、油相比可以被大大延长，对于现有热输管道，其站间距和设备能力都已固定，则可以降低输送过程中的能源消耗。 n 管道局对加降凝剂输送工艺的研究开始于80年代初。1983年进行了江汉外输原油加剂输送试验，并获得成功。19961997年，与美国埃克森（EXXON）公司合作，对中原、长庆、南阳等外输原油进行了大量的加降凝剂室内试验和评定工作，为降凝剂的研制及在低输量管线上的应用积累了宝贵的经验和数据。从1986年开始，管道局与有关院校、单位合作，先后研制出了适应于我国原油特点的CE、GY降凝剂，并广泛应用于低输量管线。目前，卧果的加降凝剂输送工艺技术已处于世界领先地位，这项技术的应用获得了巨大的经济效益。

8、 n 中洛输油管道（以下简称中洛线或中洛复线），管道总长为284km，管径为426610mm。年设计输油能力为500104 t/a。但自1992年投产以来，由于油田产量不足，年输油量只有190104 t左右。为了维持低输量运行，管道局采用美国埃克森公司生产的降凝剂，在该线上进行了加降凝剂输送工业性试验。现场试验表明，中原外输原油加降凝剂后，流变性得到明显改善，降凝、降粘效果显著。在150mg/L注入量下，原油凝点、粘度分别下降39和89。这是在国内长输管道上进行的首次加降凝剂输送试验，证明加降凝剂输送工艺在长输管道上的应用是可行的。 n 从1986年9月起，经多次加降凝剂处理现场试验，制定了全

9、年加降凝剂输送运行方案，即1、2、3月份六站点炉，出站温度为65；4月份和12月份六站点炉，出站温度为60；56月、1011月全线三站点炉，出站温度为65。这样的运行方案付诸实施后，与正反输相比，每年可节约原油7500 t，扣除降凝剂费用，可获得477万元的经济效益。 n 随着中洛复线输量的继续下降，1996年进行了加剂停输试验。在地温16条件下，全线停输30h，出站温度由65降低到43.5。在地温23条件下，全线停输44h，出站温度由65降低到45。经长时间的降温过程，原油的流变性变化不大，加降凝剂改性停输试验，摸索出了不同地温条件下的许可停输时间，指导了以后低输量间歇输送的生产实践。199

10、6年中洛复线共停输23次609h，与正反输相比减少能源费用113万元。 n 加降凝剂运行的管道还有魏荆输油管道、马惠宁输油管道、濮临输油管道、鲁宁输油管道等。虽使用降凝剂的品种不同，但都取得了显著的经济效益。 原油添加减阻剂输送工艺原油添加减阻剂输送工艺 n 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。工业上应用的减阻剂相对分子质量一般在106107之间。 一、减阻剂的减阻机理一、减阻剂的减阻机理 n 液体在管内流速较低时，液体流动为层流状态，其摩阻压力损失随流速增大呈线性增加。当在较高流速时，液体流动的层流结构便被破坏，形成了紊流状态。在紊流状态下，大量的能量

11、被消耗于涡流或其它随机运动之中，因此，流体压力损失也就迅速增加（非线性）。在紊流状态时，管道的中心区是紊流核心区，流体运动为涡流和随机运动，管内大部分流体处在这一区内。最靠近管壁的很少的液体运动为层流。在这两者之间为一过渡区。 n 当减阻剂通过注入系统注入管内时，这种高分子聚合物便均匀扩散，并通过分子相互作用，改变管壁附近（过渡区）油的运动状态，使其在同一方向上运动，扩大了已有的层流区，从而减少了流体的能量消耗，降低了摩阻损失。在原输量下降低了运行压力，在原输送压力下增加了输量。有效的减阻剂应具有以下性能： n（1）可溶性。减阻剂必须可溶于所输送的原油中。n（2）剪切稳定性。减阻剂必须足够稳定

12、，在絮流的管流中不至于讲解而影响减阻效果。n（3）下游效应。用于输油管道的减阻剂不应对炼厂设备有影响，也不影响成品油的性能。n 目前国际上生产的减阻剂，有水溶剂和油溶剂两类。由于是百分之百的碳氢化合物，对原油及成品油的物理性质不会引起变化，经过炼厂分析测试，对炼油工艺无任何副作用。 n 概括的说，管内流体紊流程度越高，其减阻性能越好。减阻剂的减阻性能随着流速的增大和流体粘度的减少而增大。一般流体的雷诺数大于50006000以上时，减阻剂才能发挥其减阻作用。n减阻剂在某段管路中的减阻率按下式计算：n减阻率 n式中，P0未加减阻剂前摩阻损失；n P1加减阻剂后摩阻损失。%100010pppn 减阻

13、剂对剪切很敏感，当遇到管路三通、弯头、半开启阀门、管径变小和泵剪切等情况时，其减阻性能会受到不同程度的影响。特别是离心泵的高速剪切，将使其高分子长链被打碎，而失去减阻作用。 二、减阻剂在输油管道中的应用二、减阻剂在输油管道中的应用 n 减阻剂的作用之一就是用来增加管道输量。自80年代初以来，在世界范围内，几百条输油管道都陆续应用了减阻剂。我国在80年代中期也开始在原油管道上进行加减阻剂的试验，取得了一定的效果。例如，铁岭大连输油管道（以下简称铁大线），当时，根据东北原油供销情况，急需将目前已满负荷运行的铁大线进一步提高输量。 一般来说，提高运营管道输量有以下集中方案可供选择： n在需要的泵站增

14、加泵的功率或更换更适合的泵；n增建增压站；n敷设副管；n注入减阻剂。n 由于加减阻剂减阻增输的方案具有投资少、见效快、操作简便、又适合于管道承压能力达到了极限的管道。而铁大线增输属于季节性调节，具有时间性强、断续操作的特点，并且铁大线属于满负荷运行管线，管压已经达到极限，利用加减阻剂实现增输，对铁大线来说属于最佳方案，如图1是铁大线加减阻剂前后管路曲线比较。 n图1 加减阻剂后管路特性比较n1加减阻剂之前的管路曲线；2加减阻剂之后的管路曲线；3管路限压n由图1可以看出，加减阻剂后Q2Q1，增加了输量。 三、减阻剂在我国输油管道三、减阻剂在我国输油管道上的应用前景上的应用前景 n（1）对现有管道

15、在不改变现有设备条件下，可以采用加减阻剂的办法增加输量。特别是在卡脖子段，加减阻剂后就可以提高输量，使整个管道输量增加。经济效益十分显著。我国油田产量变化幅度比较大，为增加管道输送弹性，适应油田产量的变化，应用加减阻剂技术是有重大现实意义的。在80年代中期曾有一条原油管道，因油田增产，需要提高输量，当时采用了增加泵站的办法，花了3000多万元增建了6个泵站，结果因为油田产量未上去，泵站白建了，浪费了大量的资金。n 青海油田的花土沟至格尔木输油管道，原设计输油能力未每年100104 t，最近一个时期，油田蝉联上升，要求管道输送能力增加到每年150104 t。若按传统增加机械动力的方法，需将原来4

16、个热站全部改建为热泵站，原来3个热泵站也需要改造扩建。不仅时间不允许，而且资金投入大。他们与美国贝克管道化学品公司合作进行加减阻剂试验。试验结果证明，在不增加任何输油泵的情况下，使用FLOXL减阻剂，可以很容易地实现150104 t的年输量，其所需费用远低于扩建泵站的投资。n（2）我国东部输油管网已运行20年以上，由于腐蚀，管道强度下降，在保持输量不变完成输油任务的前提下，通过加减阻剂运行，可以减少输送压力，确保管道安全运行。n（3）随着燃料油和电的价格上涨，输油管道的运行费用迅速增长，特别是电力费用在输油成本中的比例更大。为了减少能源消耗，降低成本，在减阻剂价格适当的时候，可以采用加减阻剂的方法，减少开崩台数，甚至可停掉某些泵站，保持管道输送能力不变，可获得明显的经济效益。 n（4）在老管线技术改造中，可以利用加减阻剂工艺，把中间可以越站的泵站先不改造，或少更换泵机组，从而减少改造投资和改造后的运行费用。也可以用加减阻剂的方法停掉某些条件艰苦、环境恶劣的泵站，把人员减下来。如格尔木至拉萨的输油管道，途经平均海拔都在3000米以上的青藏高原，有相当多的泵站地处海拔4700米以上，人的生存非常困难。完全可以采用加减阻剂和自动化技术，把油的中间泵站关闭，把人员减下来。这不仅可获得显著