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天然气减阻剂的开发及其减阻性能评价

作　者: 张梦
导　师: 叶天旭
学　校: 中国石油大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 天然气 减阻剂 磷酸酯铵盐 环道评价 工业试验
分类号: TE869
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


天然气作为一种清洁能源,其在世界能源格局中的地位不断提高。而随着天然气能源需求的不断增长,使得世界天然气输送技术面临更大的挑战。提高天然气管道的输送能力,除了兴建更大规模的天然气管道和管网之外,也可通过减小现有管道的输送阻力来实现。天然气减阻剂减阻技术作为一种减小天然气管道输送阻力的新技术,受到了国内外研究机构的广泛关注。本论文根据现有的减阻剂减阻机理,合成了磷酸酯铵盐类减阻剂。优化了十八醇磷酸酯单乙醇铵盐(OPEM)和油酸咪唑啉的合成工艺,得出OPEM的最优合成条件为:酯化时间为6h,酯化温度为70℃,十八醇:五氧化二磷(物质的量之比)为3.5:1,水:P2O5(物质的量之比)为1:1,水解温度为90℃;油酸咪唑啉的最优合成条件为:油酸:DETA(物质的量之比)为1.3:1,常压反应温度为210℃,常压反应时间4h,减压反应温度230℃,减压反应时间6h,真空度约为9.8-1.0×10~4Pa。通过SEM扫描电镜,电化学工作站等仪器对磷酸酯铵盐类减阻剂(PEM)在钢片表面的成膜性能进行了室内快速评价,结果表明除十八醇磷酸双脂单乙醇铵盐没有成膜效果以外,其余几种磷酸酯类减阻剂均在钢片表面具有较好的成膜性能。对室内快速评价显示出优秀减阻潜能的减阻剂进行了室内环道评价。结果显示:苯乙酮-甲醛-十八胺曼尼希碱和油酸咪唑啉样品单独作用时没有减阻效果,两者复配后具有减阻效果,最高减阻率为6.7%,OPEM的最高减阻率为8.0%,AEO-9磷酸酯铵盐(PPEM)具有较好的减阻效果,静态预膜下的减阻率最高可达12.38%,动态预膜下的减阻率在6%左右。成功对PPEM进行了中试生产,明确了该减阻剂样品工业生产的关键点及注意事项,积累了PPEM放大生产的经验,为以后减阻剂的工业生产打下了基础。对生产的药品进行了现场评价,评价结果显示:PPEM在实际天然气管道中具有明显的减阻效果,减阻率最高可达17.8%。对减阻剂减阻机理进行了进一步探讨,认为可在钢铁表面形成具有适当厚度吸附膜的物质更适合作为减阻剂进行开发。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 前言  9-23
  1.1 国外天然气管道发展状况  9-11
  1.2 国内天然气管道发展状况  11-13
  1.3 天然气管道减阻技术的现状  13-21
    1.3.1 内涂层减阻法  13-16
    1.3.2 减阻剂减阻法  16-21
  1.4 减阻剂的研究思路及前期研究成果  21-22
  1.5 本论文的主要任务  22-23
第二章 减阻剂的合成及结构表征  23-41
  2.1 油酸咪唑啉减阻剂的合成  23-30
    2.1.1 主要实验仪器与试剂  23-24
    2.1.2 油酸咪唑啉的合成原理及检测方法  24-26
    2.1.3 油酸咪唑啉的合成工艺优化  26-30
  2.2 磷酸酯铵盐类（PEM）减阻剂的合成及结构表征  30-40
    2.2.1 主要试验仪器与试剂  30-31
    2.2.2 PEM 减阻剂的合成原理及评价方法  31-33
    2.2.3 OPEM 的合成工艺优化及结构表征  33-38
    2.2.4 十八醇磷酸酯中单双酯的分离及单双脂铵盐的合成  38
    2.2.5 PPEM 的合成及结构表征  38-40
  2.3 小结  40-41
第三章 减阻性能的室内评价  41-66
  3.1 减阻性能的室内快速评价  41-50
    3.1.1 OPEM 成膜电镜分析  41-42
    3.1.2 PEM 减阻剂电化学评价  42-50
  3.2 减阻性能的室内环道评价  50-65
    3.2.1 环道系统简介  50-52
    3.2.2 主要操作步骤  52-53
    3.2.3 环道评价结果  53-63
    3.2.4 PPEM 与其他天然气管输药剂的配伍性考察  63-65
  3.3 小结  65-66
第四章 PPEM 减阻剂的工业生产与现场应用  66-71
  4.1 PPEM 的工业生产  66-68
    4.1.1 工业合成  66-67
    4.1.2 乙醇溶液配置  67-68
  4.2 PPEM 的现场应用  68-70
  4.3 小结  70-71
第五章 减阻剂减阻机理的探讨  71-78
  5.1 流体输送过程中的阻力  71-72
  5.2 减阻机理的探讨  72-78
结论  78-79
参考文献  79-83
攻读硕士学位期间取得的学术成果  83-84
致谢  84

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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 石油、天然气储存与运输 > 矿场油气集输与处理 > 油气集输用化学药剂
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