原油降凝剂的发展现状与应用研究

钱辉 姜晔

克拉玛依华澳石油化工进出口有限公司，新疆克拉玛依 834000

原油降凝剂的发展现状与应用研究

钱辉 姜晔

克拉玛依华澳石油化工进出口有限公司，新疆克拉玛依 834000

石油作为当代最重要的能源材料之一，约占能源供应的35%～50%。由于石油属于一次性非再生常规能源，迫使石油化工行业在多产原油的同时，必须节约原油资源。国内外研究表明，原油及产品的含蜡量决定了它们的低温流变性。在石油工业中的采油、原油集输等方面，随着含蜡原油产量的逐渐增长，含蜡原油的开采和输送问题变得日益突出，传统的加热输送方式已不能适应恶劣环境的要求，原油流动改性剂由于具有降低原油凝固点和黏度的功能，同时工艺简单效果明显，因此这种方法逐渐被采用，造成了降凝剂品种繁多。

降凝剂；聚合物；作用机理

1.凝剂的发展历史

原油降凝剂是在馏分降凝剂的基础上发展起来的。降凝技术于20世纪30年代初最早启用，1929年Davis发现氯化石蜡和萘的缩合物是有效的降凝剂，到1931年便发表了专利。差不多同一时候Harry发现了硬脂酸铝盐对原油也有降凝作用。总结70多年的发展历程，20世纪，国际上降凝剂(PPD)发展过程分成以下4个时期：

1.1 探索时期（20世纪30～50年代）

机理研究和产品开发互相促进，机理研究为产品开发提供了理论依据，而新产品的开发应用又进一步推动了机理更深入的研究。此时研制的聚甲基丙烯酸酯和聚异丁烯等新型降凝剂主要适用于馏分油。

1.2 扩大期（20世纪50～60年代）

PPD组成结构由简单到复杂。一方面继续开发新型降凝剂，另一方面采用共混及共聚等手段，对已有的降凝剂进行改性，以使其适用于原油管输，如苯乙烯马来酸酐共聚物等，用途从馏分油扩大到石油。

1.3 实用期（20世纪60～80年代）

为解决高含蜡原油的输送问题，相继研制出了适应于不同原油性质的降凝剂，美国、英国、荷兰、法国、苏联等国家在数十条长输管道上使用了降凝剂，效果显著。

1.4 复配期（20世纪80年代后期）

应用了复配技术，PPD开发异常活跃。PPD为混合物，对其进行改性或复配，使之能适用于各成品油及各种高含蜡原油。

我国对降凝剂的研究起步较晚，落后于国外数十年，自20世纪50年代初期开始了对降凝剂的研究，主要是润滑油降凝剂的研制与生产，60年代才开始原油降凝剂的研究。

2.凝剂的主要种类及组成

由于原油中石蜡、胶质含量不等，其分子结构和大小各异，造成了相应的降凝剂品种繁多。综合国内外多年以来对降凝剂的研究，目前对高蜡原油感受性较好的降凝剂有以下几种：

2.1 降凝剂EVA及其改性物。人们研制了多种EVA接枝聚合物，以获得效果更好的原油流动性改性剂。

2.2 聚(甲基)丙烯酸酯类系列。近年来有报道的聚(甲基)丙烯酸C18～22烷基酯。

2.3 (甲基)丙烯酸C14～22烷基酯烯烃共聚物的复配物等。

2.4 含氮类聚合物。主要是聚胺类、烷基胺类与含有马来酸或者富马酸共聚物共聚的化合物。

3.凝剂的作用机理

目前降凝剂降凝的可能的作用机理主要有以下3种：

3.1 晶核作用：降凝剂在高于原油析蜡温度析出蜡晶，它成为蜡晶发育的中心，增多原油中的小蜡晶，使原油不易产生大的蜡团。

3.2 吸附作用：降凝剂在低于原油析蜡点的温度下析出结晶，就可以吸附在已析出的蜡晶晶核上，改变蜡晶的取向，减弱蜡晶间的黏附作用，增加蜡晶的分散度。

3.3 共晶作用：在析蜡点下，降凝剂与蜡共同析出，改变了蜡的结晶行为和取向性，减弱了蜡晶继续发育的趋势，使蜡分子在降凝剂分子中的烷基链上结晶。

4.凝剂产品在国内外的发展及应用情况

含蜡原油的类型、含蜡量及蜡分子中碳原子数等不同，使任何单一组成的降凝剂在使用上都有一定的局限性。近年来，将不同化学组成的原油降凝剂进行复配，成为拓宽降凝剂使用范围的有效途径。选择几种主碳链不同的降凝剂或不同极性侧链的降凝剂复配，使得主碳链数的范围扩大，原油不同碳数的蜡晶被覆盖的范围也相应增大，从而有效提高了降凝剂的降凝作用。

我国是盛产含蜡原油的国家，含蜡原油低温流动性较差，多年来一直采用加热技术进行管道输送。这种技术造成的燃料油消耗较大，使管道的输量范围较窄，管道停输的安全性不高。因此，实现原油管道的常温输送势在必行。原油是一种化合物组成非常复杂的胶体体系，上个世纪六十年代以来，人们发现在原油中添加化学降凝剂可以有效地降低原油凝点、低温黏度和屈服值等，从而为实现原油管道的常温输送开辟了一条光明的途径。

总结

原油输送中添加流动性改进剂降凝、降黏的研究已有多年。国外产油国已有数十条输油管线采用该处理技术，效果比较显著。在我国也做了一些试验研究工作，取得了一定进展。解决高含蜡原油的开采和运输问题，目前主要依靠加热降黏或用水包油乳液的方法。前者是沿输油管线间断加热，消耗大量的燃料和动力;后者则造成后处理(如脱水)问题。尽管如此，这两种方法目前是处理高凝、高黏原油的主要方法。然而，目前最受国内外石油工业界普遍关注的，被认为最有前途的方法是采用化学添加剂（降凝、降黏剂）来降低原油的凝点和黏度，使其易于流动。这种方法操作简便易行，而又大量节能降耗。

[1]金明权.原油流动改性剂在冀东油田的研究与应用[J].石油工程建设.2005，31.

11~13

[2]李美蓉，向浩，娄来勇，田黎明.高蜡原油流动性改进机理[J].石油化工高等学校学报.2006，(4)：19

[3]刘林林.原油降凝剂种类及应用[J].化工技术与开发.2006，(2)：35

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.13.054