复配型天然气减阻剂的合成及减阻性能研究

【摘要】： 随着全球经济的快速发展,天然气在现代能源结构中扮演着越来越重要的角色。管道输送是天然气的主要运输方式,天然气需求量的增长推动了世界范围内天然气管道建设的快速发展。如何有效降低输气管道内壁的粗糙度,减少天然气在输送过程中的压力损失,达到减阻增输效果是目前天然气输送领域研究的热点问题。 依据天然气减阻剂减阻机理,设计并合成了两种巯基三唑化合物PABMT和PASMT,以其为成膜剂,磷酸盐为成膜助剂,经复配后得到了基于PABMT和基于PASMT的两种复配型天然气减阻剂,并对其进行了表征和性能研究。 探讨了反应条件对两种成膜剂合成过程的影响,给出了成膜剂PABMT的最佳合成条件为：pH值为3左右,中间产物PAMT与苯甲醛用量比为1：1,反应时间为60min；成膜剂PASMT的最佳合成条件为：pH值为3左右,中间产物PAMT与水杨醛用量比为0.9：1,反应时间为50min。 通过红外光谱分析和X射线光电子能谱分析,对两种成膜剂的结构成分进行了表征。结果表明,成膜剂由C、N、S、O等元素组成,分子中含有三唑环和巯基,可以确定成膜剂为巯基三唑化合物PABMT和PASMT. 分别对两种复配型天然气减阻剂在铁片和铁电极表面的吸附薄膜进行了扫描电镜和电化学阻抗分析。结果显示：两种复配型天然气减阻剂都能在钢铁表面吸附成膜,铁片表面原有的粗糙度都有明显降低；经复配型天然气减阻剂处理后铁电极的容抗弧明显变大,电极表面转移电荷难度增加,电化学反应阻力增大。实验证明了两种复配型天然气减阻剂在钢铁表面都有很好的成膜性能,其中基于PASMT的复配型天然气减阻剂成膜效果更佳。 通过天然气减阻剂室内评价系统进行了减阻性能测试,得到了两种复配型天然气减阻剂的减阻效果,并给了出各自的最佳使用条件。结果表明,两种复配型天然气减阻剂的减阻效果均明显优于各组分在单独使用时的效果,复配组分之间具有非常好的协同减阻作用；基于PASMT的复配型天然气减阻剂的减阻性能稍优于基于PABMT的复配型天然气减阻剂,减阻率可达9.4%,具有极高的潜在应用价值；两种复配型天然气减阻剂的最佳配方均为：5g成膜剂、100mL协同成膜助剂、800mL溶剂。另外,输气温度对减阻效果影响较大,低温时减阻率明显降低。 【关键词】：天然气 减阻剂 复配 合成 减阻性能
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TE869
【目录】：

• 摘要7-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 文献综述11-27
• 1.1 天然气管道发展现状11-14
• 1.1.1 国外天然气管道发展现状11-13
• 1.1.2 国内天然气管道发展现状13-14
• 1.2 天然气管道减阻机理14-16
• 1.2.1 输气管道阻力损失的形成原因14-15
• 1.2.2 输气管道的减阻机理15-16
• 1.3 天然气管道减阻技术16-22
• 1.3.1 管道内涂层减阻技术16-19
• 1.3.2 天然气减阻剂减阻技术19-22
• 1.4 开展天然气减阻剂研究的意义22-25
• 1.4.1 管道内涂层减阻技术的特点22-23
• 1.4.2 天然气减阻剂减阻技术的特点23-24
• 1.4.3 开展天然气减阻剂研究的意义24-25
• 1.5 本论文主要内容25-27
• 1.5.1 课题组前期的研究工作25
• 1.5.2 本论文的主要任务25-27
• 第二章 实验部分27-47
• 2.1 天然气减阻剂的分子设计27-29
• 2.1.1 分子设计的理论依据27-28
• 2.1.2 成膜剂的选择28-29
• 2.1.3 协同成膜助剂的选择29
• 2.2 以苯甲醛为反应物的成膜剂PABMT的合成29-35
• 2.2.1 实验药品30
• 2.2.2 合成原理30-31
• 2.2.3 合成步骤31
• 2.2.4 反应条件对合成的影响31-35
• 2.2.4.1 pH值对合成的影响32-33
• 2.2.4.2 用量比对合成的影响33-34
• 2.2.4.3 反应时间对合成的影响34-35
• 2.3 以水杨醛为反应物的成膜剂PASMT的合成35-40
• 2.3.1 实验药品36
• 2.3.2 合成原理36-37
• 2.3.3 合成步骤37
• 2.3.4 反应条件对合成的影响37-40
• 2.3.4.1 用量比对合成的影响38-39
• 2.2.4.2 反应时间对合成的影响39-40
• 2.4 复配型天然气减阻剂的制备40-41
• 2.5 复配型天然气减阻剂的表征及性能测试41-47
• 2.5.1 复配型天然气减阻剂中成膜剂的红外光谱分析41
• 2.5.2 复配型天然气减阻剂在铁片表面生成薄膜的XPS能谱分析41-42
• 2.5.3 复配型天然气减阻剂在铁片表面生成薄膜的扫描电镜分析42
• 2.5.4 复配型天然气减阻剂在电极表面生成薄膜的电化学阻抗测试42-43
• 2.5.5 复配型天然气减阻减阻性能的室内评价测试43-47
• 2.5.5.1 减阻性能评价原理43-44
• 2.5.5.2 减阻性能评价公式44-45
• 2.5.5.3 减阻性能测试步骤45-47
• 第三章 复配型天然气减阻剂表征及性能研究的结果与讨论47-73
• 3.1 基于PABMT的复配型天然气减阻剂的表征与性能研究47-61
• 3.1.1 基于PABMT的复配型天然气减阻剂的成分研究47-50
• 3.1.1.1 基于PABMT的复配型天然气减阻剂中成膜剂的红外光谱分析47-49
• 3.1.1.2 基于PABMT的复配型天然气减阻剂生成薄膜的XPS能谱分析49-50
• 3.1.2 基于PABMT的复配型天然气减阻剂的成膜性能研究50-53
• 3.1.2.1 基于PABMT的复配型天然气减阻剂生成薄膜的扫描电镜分析50-51
• 3.1.2.2 基于PABMT的复配型天然气减阻剂生成薄膜的电化学阻抗分析51-53
• 3.1.3 基于PABMT的复配型天然气减阻剂的减阻性能研究53-61
• 3.1.3.1 单独使用成膜剂PABMT时的减阻性能室内评价结果53-55
• 3.1.3.2 单独使用协同成膜助剂时的减阻性能室内评价结果55-57
• 3.1.3.3 基于PABMT的复配型天然气减阻剂的减阻性能室内评价结果57-59
• 3.1.3.4 成膜剂PABMT的用量与减阻率的关系59
• 3.1.3.5 协同成膜助剂的用量与减阻率的关系59-60
• 3.1.3.6 输气温度与减阻率的关系60-61
• 3.2 基于PASMT的复配型天然气减阻剂的表征与性能研究61-73
• 3.2.1 基于PASMT的复配型天然气减阻剂的成分研究62-64
• 3.2.1.1 基于PASMT的复配型天然气减阻剂中成膜剂的红外光谱分析62-63
• 3.2.1.2 基于PASMT的复配型天然气减阻剂生成薄膜的XPS能谱分析63-64
• 3.2.2 基于PASMT的复配型天然气减阻剂的成膜性能研究64-67
• 3.2.2.1 基于PASMT的复配型天然气减阻剂生成薄膜的扫描电镜分析64-66
• 3.2.2.2 基于PABMT的复配型天然气减阻剂生成薄膜的电化学阻抗分析66-67
• 3.2.3 基于PASMT的复配型天然气减阻剂的减阻性能研究67-73
• 3.2.3.1 单独使用成膜剂PASMT时的减阻性能室内评价结果67-68
• 3.2.3.2 单独使用协同成膜助剂时的减阻性能室内评价结果68
• 3.2.3.3 基于PASMT的复配型天然气减阻剂的减阻性能室内评价结果68-70
• 3.2.3.4 成膜剂PASMT的用量与减阻率的关系70-71
• 3.2.3.5 协同成膜助剂的用量与减阻率的关系71
• 3.2.3.6 输气温度与减阻率的关系71-73
• 第四章 结论及下一步工作建议73-75
• 4.1 结论73-74
• 4.2 下一步工作建议74-75
• 参考文献75-81
• 致谢81-82
• 学位论文评阅及答辩情况表82

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