天然氣減阻劑的合成及減阻性能測試裝置的設(shè)計.pdf

1、由于全球?qū)?jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的要求和對“潔凈能源”的呼喚，天然氣需求量與日俱增。目前，天然氣的主要運輸方式為管道輸送，為了提高輸量，長運距、大管徑和高壓力管道是當今世界天然氣管道發(fā)展的主流。但是，在管道輸送天然氣的實際過程中，由于管壁摩擦而造成的壓力損失是人們必須首先考慮的問題。特別是對于處于高雷諾數(shù)的紊流氣流體而言，管壁粗糙度所造成的壓力損失影響最大。因此，降低管壁粗糙度，以減小壓力損失，增加輸氣量，是各國管道科技工作者競相研究的重大課題

2、。目前，國內(nèi)外普遍采用管道內(nèi)涂層減阻技術(shù)來降低管壁粗糙度，并取得了很好的技術(shù)效果和良好的經(jīng)濟效益，但管道內(nèi)涂層減阻方法施工設(shè)備復雜、費用較高，特別是隨著輸氣時間的延長和不定時清管，管道內(nèi)涂層不斷脫落，減阻效果逐漸降低，嚴重時甚至產(chǎn)生負效應(yīng)! 20世紀90年代，美國率先提出了天然氣減阻劑減阻技術(shù)，并在實際輸氣管道中進行了應(yīng)用實驗，取得了初步效果。該技術(shù)是將具有表面活性劑性質(zhì)的被稱作天然氣減阻劑的化學品定期注入天然氣管道中，

3、通過極性端對鋼鐵表面的吸附，形成彈性分子薄膜，達到降低管壁粗糙度實現(xiàn)減阻的目的。直接注入天然氣減阻劑減阻技術(shù)可以克服管道內(nèi)涂層減阻技術(shù)的不足，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前該技術(shù)在國外還處于研發(fā)階段，而國內(nèi)還是空白。 本文綜述了國內(nèi)外天然氣管道發(fā)展的技術(shù)現(xiàn)狀及趨勢，著重分析了天然氣管道內(nèi)涂層減阻技術(shù)和減阻劑減阻技術(shù)。在減阻劑減阻技術(shù)中，總結(jié)歸納了天然氣減阻劑減阻機理，指出構(gòu)成天氣減阻劑的主要物質(zhì)應(yīng)具有類似表面活性劑的結(jié)構(gòu)，即一端為長鏈

4、脂肪基另一端為能與鋼鐵表面牢固結(jié)合的具有含氮基團的大分子化合物或聚合物。還分析了天然氣減阻劑減阻技術(shù)的可行性以及可能存在的問題。 根據(jù)天然氣減阻劑減阻機理，設(shè)計并合成了三種天然氣減阻劑：長鏈烷基酰胺基咪唑啉、松香咪唑啉和巰基三唑化合物。用紅外光譜圖表征了所合成的目的產(chǎn)物，并用紅外跟蹤法分析了各反應(yīng)的反應(yīng)機理。詳細探討了各種反應(yīng)條件對合成長鏈烷基酰胺基咪唑啉的影響，給出了最佳合成條件：FA/DETA約為1.7～1.8/1.14

5、0℃以下反應(yīng)1小時，4～5小時內(nèi)由140℃程序升溫到220℃，最后開啟真空泵，真空度約為20～40mmHg，真空反應(yīng)時間2～3小時；總反應(yīng)時間約為7～8小時。 選用適當溶劑分別制備了三種化合物在鋼片表面的吸附膜，并用SEM技術(shù)觀察了三種化合物在鋼片表面的結(jié)合和分布情況，結(jié)果表明，三種化合物皆具有良好的成膜性能，明顯降低了原鋼鐵表面的粗糙度，具有潛在的減阻性能。 初步設(shè)計了天然氣減阻劑減阻性能測試裝置。該裝置分為兩部分：一是天