含液天然气管输减阻剂的开发与应用

【摘要】：鉴于环保和世界碳排量的压力,全球范围内天然气的开采和消费需求急剧增加,从而对于天然气的运输提出了更高的要求,在保证现有管径不变的前提下,如何有效的增大输气量,成为现代管输研究的重点,因此减阻剂应运而生。本文主要合成三种新型的Gemini型减阻剂ODU、ODL以及MDL,通过正交实验表考察出其最优合成条件。ODU的最优合成条件为:油酸:二乙烯三胺:尿素=2:2.2:1(摩尔比),第一步油酸和稍过量的二乙烯三胺在130℃反应2.5h,然后加入尿素,在140℃反应3.5h。ODL的最优合成条件为:月桂酸:二乙烯三胺:邻苯二甲酸=2:2.2:1(摩尔比),第一步邻苯二甲酸和稍过量的二乙烯三胺在155℃反应2.5h,然后加入月桂酸,在165℃反应2.5h。MDL最优合成条件为:月桂酸:二乙烯三胺:顺丁烯二酸=2:2.2:1(摩尔比),第一步顺丁烯二酸和稍过量的二乙烯三胺155℃反应3h,然后加入月桂酸在170℃反应3h。由于缓蚀机理和减阻机理具有一定的相似性,都为覆盖型机理,因此我们先对减阻剂进行快速室内评价,筛选出缓蚀率较高的物质,再进一步进行减阻评价。利用失重法以及电极化曲线法测定ODU、ODL以及MDL的缓蚀率,实验结果表明三种减阻剂的缓蚀率均随着缓蚀剂浓度的增大而增大,其中在相同浓度下ODU的缓蚀效果最好,在200mg·L-1的缓蚀率可以达到95%。三种减阻剂的缓蚀率均随着温度的升高而降低,在钢片表面的均为单分子吸附模型。SEM电镜表明,三种减阻剂均能有效的降低钢片表面的粗糙度,其中以ODU的效果最好。通过对三种减阻剂的吸附密度测定结果表明,在不同材质的钢片表面的吸附密度有所差别,减阻剂在三种钢片表面的吸附密度Q235-A碳钢20#钢304不锈钢,在同一种钢片表面吸附密度ODUODLMDL。 【关键词】：天然气 凝析液 减阻剂 缓蚀率 Gemini型表面活性剂
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TE869
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 前言10-22
• 1.1 国内外天然气管道的发展状况10-11
• 1.1.1 国外天然气管道的发展状况10-11
• 1.1.2 国内天然气管道的发展状况11
• 1.2 单向流减阻的基本理论11-14
• 1.2.1 内涂层减阻法11-13
• 1.2.2 减阻剂减阻法13-14
• 1.3 多相流减阻的基本理论14-20
• 1.3.1 多相流流型的分类14-15
• 1.3.2 多相流减阻机理15-16
• 1.3.3 多相流拟解决的关键问题16-17
• 1.3.4 国内外的现状及研究进展17-19
• 1.3.5 多相流技术的应用与展望19-20
• 1.4 多相流减阻剂的设计思路20-21
• 1.5 本论文的主要任务21-22
• 第二章 实验材料及方法22-29
• 2.1 实验仪器22
• 2.2 实验试剂22-23
• 2.3 三种Gemini型减阻剂的构建23
• 2.4 Gemini型减阻剂的合成及条件优化23-27
• 2.4.1 减阻剂的合成步骤23-25
• 2.4.2 合成条件的优化25-26
• 2.4.3 产物检测方法26-27
• 2.5 实验主要测定方法27-29
• 2.5.1 红外分析27
• 2.5.2 紫外分析27
• 2.5.3 电镜分析27
• 2.5.4 电化学测试27
• 2.5.5 失重试验27-28
• 2.5.6 吸附密度测试28
• 2.5.7 XPS分析28-29
• 第三章 减阻剂的合成及结构表征29-43
• 3.1 ODU的合成与表征29-33
• 3.1.1 正交实验的设计29-32
• 3.1.2 产品表征32-33
• 3.2 ODL的合成与表征33-37
• 3.2.1 正交实验的设计33-36
• 3.2.2 产品表征36-37
• 3.3 MDL的合成与表征37-42
• 3.3.1 正交实验的设计38-40
• 3.3.2 产品表征40-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 减阻剂的缓蚀性能评价43-62
• 4.1 ODU缓蚀性能评价43-49
• 4.1.1 ODU缓蚀率的测定43-46
• 4.1.2 覆盖度的测定46-47
• 4.1.3 吸附模型的测定47-48
• 4.1.4 ODU的腐蚀动力学研究48-49
• 4.2 ODL缓蚀性能评价49-54
• 4.2.1 ODL缓蚀率的测定49-52
• 4.2.2 覆盖度的测定52-53
• 4.2.3 吸附模型的测定53
• 4.2.4 ODL的腐蚀动力学研究53-54
• 4.3 MDL缓蚀性能评价54-59
• 4.3.1 MDL缓蚀率的测定54-57
• 4.3.2 覆盖度的测定57-58
• 4.3.3 吸附模型的测定58
• 4.3.4 MDL的腐蚀动力学研究58-59
• 4.4 XPS表征59-60
• 4.5 本章小结60-62
• 第五章 减阻剂的室内评价62-77
• 5.1 SEM电镜扫描62-64
• 5.2 减阻剂在Q235-A碳钢表面吸附密度的测定64-68
• 5.2.1 三种减阻剂在钢片表面吸附平衡时间的测定65-66
• 5.2.2 三种减阻剂在钢片表面吸附密度的测定66-68
• 5.3 减阻剂在304不锈钢表面吸附密度的测定68-71
• 5.3.1 三种减阻剂在304不锈钢表面吸附平衡时间的测定68-70
• 5.3.2 三种减阻剂在304不锈钢表面吸附密度的测定70-71
• 5.4 减阻剂在 20#钢表面吸附密度的测定71-75
• 5.4.1 三种减阻剂在 20#钢表面吸附平衡时间的测定72-73
• 5.4.2 三种减阻剂在 20#钢表面吸附密度的测定73-75
• 5.5 本章小结75-77
• 结论77-78
• 参考文献78-82
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果82-83
• 致谢83

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