減阻劑加注是一種重要的天然氣管道增輸技術，加注減阻劑克服了管道內涂層使用壽命短、易脫落、不可再次涂覆、無法應用于舊管道和施工復雜等缺點，可有效提高輸送量，并能保證管線的安全運行。

天然氣的主要運輸方式是管道輸送，對天然氣管道實施減阻可以實現：

1）降低管道的摩擦阻力，提高內壁光滑程度，提高管道輸送效率，減少能量損失；

2）提高輸量彈性，在不影響工藝條件的前提下，可以調節(jié)管道輸送量，滿足不同季節(jié)和不同地區(qū)的需求；

3）降壓而不降低輸量運行，在保證輸氣量不變的情況下，降低輸送壓力，對于出現腐蝕或損傷的長期運行的管道，可減少事故發(fā)生；

4）具有防止管道內腐蝕等輔助功能。

一、天然氣管道減阻技術

1.1減阻的原因

為提高天然氣輸送管道輸量有兩種主要辦法：一是提高泵壓，管道輸量隨之提高，這是常用方法；二是減小流體沿管道流動的摩擦阻力，在泵壓不變的情況下提高管道輸量，這是減阻增輸方法，其中最重要的手段是應用內涂層技術和管道化學添加劑。

1.2減阻技術

1.2.1內涂層減阻技術

若將涂料涂覆在管道內壁且涂料厚度大于內壁粗糙度，使內壁表面變得光滑，則可以降低粗糙度，減少摩擦阻力，增加輸量，提高天然氣輸送效率。20世紀50年代后，內涂層技術在天然氣長輸管道內進行了大規(guī)模應用，應用的管線見表1,廣泛應用的涂層材料有環(huán)氧樹脂型涂料等。

1.2.2天然氣減阻劑

為了克服內涂層減阻技術的不足，20世紀50年代，有研究者提出了氣體管道使用減阻劑的可能性，隨后許多研究者也致力于研究天然氣管輸減阻劑的作用機理。到目前為止，人們公認的天然氣減阻劑機理為，利用具有表面活性劑性質的化合物，其極性端與管道金屬內表面牢固粘合，形成一層具有以下作用的有機薄膜：

1）降低管道的絕對粗糙度，即光滑減阻（在管道內壁，吸附層形成新的壁面，在管道粗糙凸起底部，減阻劑分子吸附堆積，填塞內壁表面的凹陷和溝槽，從而降低粗糙度）；

2）降低氣體的徑向脈動和粗糙凸起產生的脈動，同時減小渦流能量。

根據減阻劑作用機理分析，天然氣減阻劑產品若要用于管道增輸，必須滿足如下要求：

1）具有較強的吸附力，可穩(wěn)定吸附于管道內壁；

2）具有可以吸收氣體湍流能的柔性長鏈；

3）具有適當的蒸氣壓和溶解性，易霧化，且能在管道內壁凝結吸附，形成連續(xù)穩(wěn)定的膜；

4）對管道內壁無腐蝕作用。

由此可見，天然氣減阻劑的技術特點為：

1）不受管道內徑的約束，既可用于服役的舊管道，又可用于新建管道。

2）可根據需要加注，一次性投入費用低，能有效增強管道的輸送彈性，節(jié)省成本。天然氣減阻劑的應用克服了費用較高和施工復雜的內涂層減阻方法的缺點，施工時只需選擇管道適合的位置，采用類似緩蝕劑霧化注入設備加入即可。

3）采用間隔式連續(xù)注入方式，解決了內涂層隨時間延長不斷脫落而使減阻效果逐漸降低，甚至產生負效應的難題，這一點尤為突出地表現在舊管道改造中。

4）用量少且脫離速度慢，使得真正進入天然氣中的減阻劑近于痕量，對天然氣氣質的影響可忽略不計。

5）保持相同壓力降，在氣體管道中，減阻劑的應用可提高氣體流量10%~30%.

二、減阻劑的合成進展

早在1956年，美國石油協會就提出氣體管道使用減阻劑的可能性。早期并沒有真正意義上的減阻劑，其主要來源于其他管道添加劑，如緩蝕劑、表面活性劑等。20世紀90年代，人們正式提出了天然氣減阻劑概念，方法是定期向天然氣管道內注入表面活性劑類化合物，該化合物吸附于管道內表面，形成彈性分子薄膜，降低管道內壁粗糙度，達到減阻的目的。國外應用的具有減阻效果的添加劑產品特點為減阻效果持續(xù)時間較長，輸氣量提高較大，兼有減阻和緩蝕功能。但國外產品在天然氣管道中形成的液膜過厚，長期使用會開裂，有脫落的負面影響，不利于解決管道內表面粗糙度問題。目前國外已沒有相關報道，大多數天然氣管道仍然應用內涂層減阻技術。目前我國研發(fā)了5類10余種天然氣減阻劑樣品，主要可分為Mannich堿類、咪唑啉類、酰胺類、磷酸酯類和聚合物等。

2.1Mannich堿類

此類減阻劑的典型產品為苯乙酮二丁胺Mannich堿，

2.2咪唑啉類

此類減阻劑的典型產品為硬脂酸咪唑啉、油酸咪唑啉和松香酸咪唑啉等

2.3酰胺類化合物

此類減阻劑的典型例子為多酰胺基化合物

2.4磷酸酯類

化合物磷酸酯類化合物減阻劑產品，如AEO-9磷酸酯銨鹽（PPEM）、十八醇磷酸酯銨鹽（OPEM）

2.5聚合物型

此類減阻劑中，典型的產品包括乙烯基硅氧烷與乙烯基咪唑啉共聚物（VI-VTMS）

三、結語

天然氣減阻劑具有提高輸氣量、降低摩擦阻力的作用，對管輸工藝影響較小，且加注方便，是保障天然氣管道，特別是滿負荷管道安全運行的有效途徑，但并不是適用于所有的天然氣管道。由于氣候原因，北方等地區(qū)對天然氣的輸送量需要進行季節(jié)性調峰，加注減阻劑是很好的方法?；瘜W化工企業(yè)追求的重要目標之一是節(jié)能降耗，作為大型石油化工企業(yè)，中國石化有必要研發(fā)并應用天然氣減阻劑，確保在輸送過程中實現節(jié)能降耗的目的。

為此給予幾點未來研究工作的建議：

1）掌握并深入研究減阻機理，這對于合成和施工工藝是極其必要的，是研究減阻劑的前提，包括動力學模擬、分子力學和量子化學計算。

2）開發(fā)復合極性端吸附、多柔性鏈且鏈長合適的天然氣減阻劑，以改進目前現有產品的缺點，提高減阻增輸效果；

3）對減阻劑性能評價方法進行系統(tǒng)研究，并全面、系統(tǒng)地表征減阻劑的性能。

4）未來天然氣減阻劑要應用于集輸管道和大口徑長輸管道中，應針對大口徑管道加注工藝和現場檢測與評價開展探討。

四、夢能服務與支持

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