降凝剂在原油输送中的应用与发展

王 帅，孟凡力，宋 博，张晓博

降凝剂在原油输送中的应用与发展

王 帅，孟凡力，宋 博，张晓博

（辽宁石油化工大学， 辽宁 抚顺 113001）

在原油中添加降凝剂能够有效地改善原油的流变性，降低原油凝固点，使之达到低温输送，节能降耗的目的。列举了三条比较典型的采用添加降凝剂输送工艺管线，充分体现添加降凝剂输送工艺所带来的好处。对国内外降凝剂发展历史进行了研究整理，在种类繁多的降凝剂中选取了适合我国各地不同原油的降凝剂。

原油；降凝剂；机理；应用

原油是每个国家都必不可少的重要的战略物资和宝贵能源。原油是一种多组分的复杂的混合物。原油有很多不同的分类方法，其中可根据流动性，大致分为低凝轻质低粘原油，易凝原油和重质高粘原油。易凝原油因其含蜡量高，常称为含蜡原油；重质原油粘度高，密度大，原油沥青质含量也高，通常称为稠油。而这两种原油是易凝高粘的原油，因此在常温下的流动性非常差，想要输送必须经过加热或者添加添加剂来改变原油的流动性，从而达到正常输送的状态。高凝含蜡原油的管道运输业不仅在我国甚至在世界的经济发展中都发挥着极其重要的作用。

我国所生产出的蜡基原油，因其含蜡量高、凝点高、粘度高，在中国俗称为‘三高’原油。利用管道输送原油不仅输送量大、运行费用低、安全性高，而且还为国家节约了很多宝贵资源，节省财力，跟人力，这使的管道输送成为石油工业中普遍采用的输油方式。但是即便如此随之带来的问题也增多，由于是三高原油，原油没有像水一样的流动性，输送过程中需要克服很多困难。如何改变含蜡原油的流变性，使其易于输送已成为各国研究的热门课题。

1 国内外降凝剂的发展

降凝剂也被叫做蜡晶改良剂或者倾点抑制剂。它的出现最早在20世纪30年代，在1931年，由Davis发现了paraflow[1,2]，此后就发明了一种氯化石蜡和酚的缩合物的降凝剂。自Davis之后又先后出现了聚甲基丙烯酸酯降凝剂，聚异丁烯[2]等。到了50年代后人们开始边研究新型的降凝剂边进行已有的降凝剂的改善，然而此时人们也只是局限于对馏分油的降凝。然而直到1956年由Ford等人[3]叙述了凝点为24 ℃的利比亚原油和凝点为12.8 ℃的尼日利亚原油的管输问题后，人们才开始将降凝剂的研究扩大到了原油。紧接着到了60、70年代，由于世界上高含蜡原油的产量日趋增多，并且不同产地的原油性质也大不相同，因此必须伴随着新型降凝剂研究，进而广泛应用于原油的管道输送上。1969年在欧洲236 km的鹿特丹-莱茵[4]管道上，历史上首次采取了添加降凝剂输送工艺。此后苏联、荷兰、澳大利亚、美国、英国等十几个国家在数十条输油管线上采用了添加降凝剂技术[5],降凝效果显著。从80年代以后各国对原油的要求不断增加，因此对于降凝剂的要求也越来越高。但是此时人们不在着重开发研究新型的降凝剂，而是在原有的基础上进行改性或复配，使其提高对各类原油的适应范围。

我国在70年代末才开始对降凝剂开展研究，相对于国外稍晚(表1)。

目前我国对新疆，长庆，胜利，中原等原油已研制出了具有良好的效果的降凝剂，10多条的输油管道都采用了添加降凝剂来改性输送技术。此项技术应用在低输量的管道中，对于管道的安全运行，节约资源和降低能耗发挥了十分重要的作用。目前我国对于降凝剂的研发，加剂改性输送以及相关理论研究已趋于国际领先的水平。

2 现有添加降凝剂输送工艺

加剂输送就是在原油中添加化学剂改善原油的流变性，从而达到顺利输送的方法，常用的有添加降凝剂，添加降粘剂，添加减阻剂等。这些化学添加剂能够从不同的方面改善原油的流变性。

添加降凝剂输送工艺是输油管道加剂输送工艺中最重要的一个分支。在原油中添加降凝剂能够有效的降低原油的凝固点和屈服应力，降凝剂大多是一些烃的衍生物或者是酯的共聚物等，主要原理就是阻碍或者抑制蜡晶形成特殊的结构，这样就降低了原油的凝固点，使原油可以在低温的状态下顺利输送，甚至可以无需加热进行常温输送，这样不仅节省了时间也节约了资源。

（1）苏丹黑格林格-苏丹港管道[7]

管道长1 506 km，目前是世界上最长的加剂常温输送管道。管道沿线最低温度位24，采用降凝剂改性处理工艺，原油凝点降至23沿线可不再设立加热站，节省投资6 000万美元；若采用加热输送，中间至少需要5座加热站，每年比降凝剂输送技术多出36 700 t燃料油。

（2）鲁宁输油管道[8]

鲁宁输油管道从山东临邑到江苏仪征，全长655.37 km，中间设立11座加热站，是我国目前采取降凝剂输送技术中，距离最长、输量最多、开泵站最多、运行模式最复杂的管道。采取降凝剂处理之后，使得进站温度降至27，原油流动性得到了显著改善，点炉方式也由原来的12站（包括首站）点炉，改为了夏季一站，春秋季2-5站，冬季七站点炉，大大的节省了燃料油。

（3）库鄯输油管道

库鄯输油管道是从库尔勒到鄯善输送塔里木的混合原油，全长476 km，采取了加剂输送技术终了的温度最低35，实现了首站一次加剂处理后全线常温输送。

3 降凝剂的降凝机理

由于原油中含有大量的蜡，因此当温度降低时溶在油中的蜡会结晶析出，蜡的溶解度也逐渐下降，越来越多的蜡结晶成三维空间结构，使油失去流动性。所谓蜡晶改良剂就是改变蜡晶的形态和结构，进而改善原油流动性。但是关于如何改变蜡晶的结构，目前还没有完全确切的解释，主要的解释有以下三种，即晶核作用，吸附作用和共晶作用[1,2,9]。

（1）晶核作用。降凝剂中的成分会在高于原油析蜡温度的情况下结晶析出,而此时它便会成为蜡晶发育的中心，形成小的蜡晶，但是却不会形成十分大的蜡团。

（2）吸附作用。吸附作用认为蜡晶析出后降凝剂便吸附在其晶核之上，使之与其他蜡晶不易粘附而不形成大的蜡团。

（3）共晶作用。降凝剂与蜡同时析出，并且会抑制蜡的结晶成大的蜡团，而是在降凝剂中的烷基链上结晶。由于降凝剂不是所有的碳原子都与蜡晶结合，因此降凝剂烷基链必须要多于蜡中的碳链，才可能最大限度的接近降凝的最好效果。

4 降凝剂的种类及应用

降凝剂一般都是以共聚物化合物等形式存在的，最常用的就是乙烯醋酸乙烯酯共聚物，苯乙烯马来酸酯共聚物，丙烯酸酯均聚物等，或者是与其他的成分共聚得来的。而近些年来也一直未停止关于马来酸酐，甲基丙酸酯，苯乙烯和胺类化合物等[1]成分合成三元共聚物的研究，我国种类及使用情况见表2。

添加降凝剂输送工艺可以有效地降低原油凝固点，改善原油的流动性，使原油在管道输送中减少许多中间站的加热环节，降低了原油出站温度，节省了大量的燃料油，带来了巨大的经济效益(表3)。

5 结束语

近些年，世界各国原油的开产都在不断的增加，如何更好更合适的使用降凝剂输送工艺，获得最大的经济效益一直都是研究的焦点。

目前降凝剂也还有其局限性，比如我国大庆原油中富含胶质成分，尽管国内近几十年从未停止对大庆原油降凝剂的改性研究，但是难度一直非常大；每一类的降凝剂都有其选择性，因此必须根据不同的原油不同的性质对降凝剂进行选择；降凝剂的使用量也是各不相同，必须经过试验研究选择出最优添加量。否则在长距离输送中降凝剂的效果会受很大影响，难以满足输送要求。

我国对降凝剂的研究相比国外还有差距，我们应加强机理的研究，善于思考，敢于创新，研制出适合我国原油的降凝剂，有效地降低原油输送中面临的困难，从而为我国原油管输行业带来巨大的经济效益。

［1］金明皇，李克华，吴兰兰.管输原油降凝剂的研究进展[J].精细石油化工，2012，13(6):34-37.

［2］张巧凤.原油降凝剂研究概况[J].延安职业技术学院学报，2010，24(5):54-56.

［3］FORD P E,ELLS J W,RUSEEL R J.Handling high pour point crude in pipelines[C].API 16th Annual Pipeline Conference Paper.Dallas,1956.

［4］BROD M,DEANE B C,ROSSI F.Field experence with the use of a dditives in the pipeline transportation of waxy crudes[J].Inst Petrol, 1971,57(555):110-116.

［5］张劲军，张帆，黄启玉，严大凡.含蜡原油添加降凝剂输送工艺回顾与展望[C].中国石油天然气公司新技术推广中心三次采油用聚合物和原油管道集输降凝剂技术交流会论文.北京:1997.

［6］ 宋昭峥，葛际江.高蜡原油降凝剂发展概况[J].石油大学学报，2001，25(6):117-122.

［7］苗青，徐诚等.苏丹混合原油加剂常温输送工艺研究[J].油气储运,2007,23(1):11-14．

［8］王可中，裘东平，李春光,等.鲁宁管道添加CE-S原油改性剂工业性试验.油气储运，1998，17(2):13-18．

［9］惠艳丹，拓荣庆. 降凝剂在原油管输中的应用[J].应用技术，2012，(10)126-137.

［10］王金玺.原油降凝剂的研究进展及发展趋势[J].价值工程,2012，(6)31-32.

［11］张付生，王彪，谢慧专，董丽坚,等.原油降凝剂在我国长输管线上的应用[J]. 油田化学，1999，16(4):368-371.

Application and Development of Pour Point Depressant in Crude Oil Transportation

WANG Shuai，MENG Fan-li，SONG Bo，ZHANG Xiao-bo
（Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China）

Adding pour point depressant in crude oil can effectively improve the rheological properties of the crude oil and reduce the freezing point to transport crude oil at low temperature and to achieve the purpose of saving energy and reducing consumption. In this paper, three typical pipelines with pour point depressant delivery process were introduced, and the benefits of using pour point depressant delivery process were embodied. The development history of the pour point depressant at home and aboard was researched, and how to select the suitable pour point depressant for different crude oil in China was discussed.

Crude oil; Pour point depressant; Mechanism; Application

TE 832

： A

： 1671-0460（2015）05-1103-03

2014-11-23

王帅（1990-），男，辽宁辽阳人，硕士，2013年毕业于辽宁石油化工大学，研究方向：油气储运工程。E-mail：15141312426@163.com。