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作为一种清洁、高效的能源,天然气在我国能源利用中所占的比例越来越大。作为连接天然气生产与消费的纽带,管道输送发挥了越来越重要的作用,对如何提高管道输送能力提出了更高的要求。除了已经成熟应用的内涂层技术外,天然气减阻剂减阻技术作为一种新的提高管道输送能力的手段,近年来开始备受重视。
本论文在前期合成的磷酸酯铵盐基础上,选择新的反应物,合成了一系列新的磷酸酯铵盐减阻剂,并对实验室前期合成的磷酸酯类减阻剂进行了工艺条件的优化。得出脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)磷酸酯单乙醇铵盐减阻剂的最优合成条件为:AEO-9:P2O5(物质的量之比)为3.0:1,酯化时间为4h,酯化温度为70℃,H2O:P2O5(物质的量之比)为1:1.0,水解温度为80℃;在此工艺条件下合成了脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯二乙烯三铵盐。聚乙二醇400(PEG400)磷酸酯铵盐的最优合成条件为:PEG400:P2O5(物质的量之比)为2.5:1,酯化时间为4h,酯化温度为90℃,H2O:P2O5(物质的量之比)为1:1.0,水解温度为9℃;在此工艺条件下合成了PEG200、PEG400、PEG600及PEG800磷酸酯铵盐减阻剂。
对合成的减阻剂进行了SEM电镜扫描及电极化曲线表征,结果表明,实验室合成的减阻剂均在钢片表面具有较好的成膜性能。
对不同碳链长度的脂肪醇磷酸酯铵盐减阻剂进行了极化曲线表征,结果表明碳链越长,减阻剂在钢片表面的成膜致密性越好。
在AEO-9磷酸酯铵盐减阻剂的现场试验中,在管道上游加注减阻剂溶液后,虽然经过三相分离器对雾化的液滴进行分离,仍然会有部分减阻剂吸附到下游的分子筛上。由于该减阻剂水溶性好,对吸附在分子筛上的减阻剂可以经过水洗后除去,分子筛的脱附率达到80％左右,可以满足工业上对分子筛的处理要求。
对合成的减阻剂在钢片表面的成膜厚度进行了测定,其中,PEG400磷酸酯单乙醇铵盐减阻剂样品在钢片表面的吸附量最大,膜厚也最大,达到8个微米;AEO-9磷酸酯单乙醇铵盐、AEO-9磷酸酯二乙烯三铵盐和PEG400磷酸酯二乙烯三铵盐减阻剂样品的吸附量相近,成膜厚度在3个微米左右。工业天然气管道的绝对粗糙度大约为几十个微米,所以说减阻剂样品部分的填充了管道表面的粗糙度,完善了“粘弹减阻”机理。