聚合物降凝剂对蜡油体系蜡沉积特性的影响规律研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:chinagirlxin
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含蜡原油在管道输送时普遍存在蜡沉积问题,关于蜡沉积问题的研究一直是油气储运工程领域的热点,对输油管道的安全、经济运行具有重要意义。本论文采用自主研发的Couette实验装置,选取常用的聚丙烯酸十八酯(POA)与聚乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)降凝剂为研究对象,探究了聚合物降凝剂对蜡油体系(蜡含量为10 wt%)结蜡特性的影响规律及作用机理。通过POA的结蜡实验发现:纯蜡油体系的结蜡层为均质结构,结蜡层表面样与底部样的蜡含量基本相同;向蜡油体系中加入少量POA(50200 ppm)后,结蜡层发生了不均质现象,结蜡层表面为结构疏松的凝油状结蜡层,其包缚的液态油较多,结蜡层底部为结构密实的细砂状结蜡层,晶格中束缚的液态油大大减少,此时结蜡层底部样的析蜡点与蜡含量均高于表面样;继续增加油样中POA浓度至400 ppm时,形成的结蜡层紧贴结蜡筒外壁面,结构较为致密,结蜡层表、底样的析蜡点与蜡含量继续升高,但此时结蜡层的不均质现象消失。在蜡沉积速率与老化速率方面,蜡油体系的结蜡速率随着POA浓度的增加显著降低,但降低幅度逐渐减小;结蜡层的蜡含量随着POA浓度的增加逐渐增加,且结蜡层的临界碳数由C24升高至C25,随着结蜡时间的增加,结蜡层中高于临界碳数的蜡分子含量逐渐增加,低于临界碳数的蜡分子含量逐渐降低,说明POA加快了结蜡层的老化速率。EVA的结蜡实验表明:向蜡油体系中加入EVA也导致了不均质蜡沉积结构的形成,但与POA的影响规律有所不同:(a)油样中加入EVA后,结蜡层表面为硬质片状结蜡层,结构强度较大;结蜡层底部为凝油状结蜡层,结构中束缚的液态油较多;(b)结蜡层表面样的析蜡点与蜡含量均高于底部样,且随着油样中EVA浓度的增加(50400 ppm),结蜡层表、底样的宏观形貌变化不大,但底部样的析蜡点与蜡含量始终低于表面样,结蜡层为不均质结构;(c)随着油样中EVA浓度的增加,结蜡层的厚度逐渐变薄,相同加剂浓度下,EVA对蜡沉积速率的抑制效果略差于POA;(d)EVA加快了结蜡层的老化速率,但EVA对结蜡层老化速率的影响小于POA,相同结蜡时间下结蜡层中平均蜡含量的升高幅度较小。在降凝剂与沥青质的协同作用下,油样的凝点大幅降低,蜡晶形貌由针状蜡晶变为球状蜡晶,与单独降凝剂的作用相比,油样的低温流动性进一步改善。在POA与沥青质的协同作用下,蜡沉积速率降低幅度更大,结蜡层的老化速率更快;油样中POA浓度为400 ppm时,与单独POA的作用规律不同,此时结蜡层底部样的蜡含量仍高于表面样,结蜡层为不均质结构。在EVA与沥青质的协同作用下,结蜡层底部样的蜡含量始终高于表面样,这与单独EVA的作用规律相反。在实验条件对结蜡特性的影响实验中,探究了油温(壁温),油壁温差与结蜡筒转速对结蜡的影响,发现结蜡层的沉积速率随着油温、油壁温差、样品筒转速的增加逐渐降低;结蜡层的老化速率随着油温、油壁温差、样品筒转速的增加逐渐增大。
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