淺談減阻劑注入系統(tǒng)在成品油管道應用中的問題及改進措施

張勝紅

摘? 要：減阻劑是在液體管道中具有減少阻力作用的高分子化合物，能降低管道阻力，提高成品油的輸油量，達到節(jié)能降耗、增輸?shù)哪康?。但是由于減阻劑注入系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)因素及非連續(xù)運行的原因，導致減阻劑注入系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)管道堵塞、注入量不穩(wěn)定等問題。本文分析了減阻劑注入系統(tǒng)存在的問題，提出了改進和優(yōu)化措施，為減阻劑注入系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供有效指導。

關鍵詞：輸油管道；減阻劑注入系統(tǒng)；改進和優(yōu)化

1、現(xiàn)狀

西南主管道是一條口徑為460mm、設計輸送量為400-1000m?/h的成品油管道。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，市場對成品油的需求不斷增加，原設計輸量不能滿足市場發(fā)展需要，為了提高管道輸送能力，需在增壓泵站出站前加裝一套減阻劑注入系統(tǒng)，在輸送柴油時，加注的減阻劑能有效降低管道摩阻，提升油品輸送量，減阻劑注入系統(tǒng)的作用巨大，常常作為關鍵設備進行維護和保養(yǎng)。在實際運行中，減阻劑注入系統(tǒng)的過濾器、單向閥、管路堵塞等多種因素，造成減阻劑系統(tǒng)流量不穩(wěn)定甚至斷流，影響油品的輸送效率，嚴重時導致輸送計劃不能按時完成。

2、減阻劑注入系統(tǒng)運行特性

2.1減阻劑

減阻劑是一種漿狀化學合成物質(zhì)，懸浮在類似于乙二醇類的載體中，主要是高分子碳氧化合物聚合物。減阻劑按類型可分為水溶性和油溶性兩大類。水溶性減阻劑包括聚氧化乙烯、皂角籽、聚丙烯酰胺等，油溶性減阻劑包括聚異丁烯、甲基丙烯酸酯、聚長鏈 α- 烯烴等。油溶性減阻劑的分子結(jié)構(gòu)呈線性長鏈，具有較強的柔彈性，常將油溶性減阻劑用于油品管道減阻增輸。減阻劑為混合物，除了減阻劑成分外還有減阻劑稀釋溶劑，溶劑能夠?qū)⒄吵淼臏p阻劑稀釋到符合注入要求的濃度。

2.2減阻劑注入系統(tǒng)工作原理

減阻劑注入系統(tǒng)是一種組合式泵送系統(tǒng)，標準裝置主要由一臺循環(huán)給料泵、一臺籃式過濾器、串聯(lián)式單向閥、兩臺復式填料密封柱塞泵、一臺流量計，通過管路連接構(gòu)成，電氣部分由一套控制箱、一臺PID控制器、泵電機等設備構(gòu)成。減阻劑經(jīng)過循環(huán)泵攪拌，通過過濾器過濾后流向注入泵，注入泵加壓后通過流量計檢測計量，注入成品油主管道（如圖1、2，建議以流程圖做為示意圖，簡單明了，說明整個工藝及PID邏輯控制過程），在注入泵前后各設置兩個串聯(lián)式單向閥（圖片上只看到泵后有一個單向閥），經(jīng)過流量計計量后，該系統(tǒng)可以通過SCADA系統(tǒng)實現(xiàn)注入濃度與輸油量的PID自動調(diào)節(jié)，也可以切換到就地控制，通過人工調(diào)節(jié)注入一個固定流量下的減阻劑濃度。

2.3系統(tǒng)運行故障分析及處理

根據(jù)在用減阻劑系統(tǒng)運行過程統(tǒng)計，每個部件的異常運行均會導致減阻劑系統(tǒng)不能正常注入，包括控制元件失效、機械故障失效、注入設備管路堵塞等，其中因為減阻劑的原因造成管路部件堵塞的故障最多達到70%以上。如圖3，注入減阻劑顆粒較大或者粘稠度較大，在攪拌不充分的情況下，進入注入系統(tǒng)的減阻劑造成注入系統(tǒng)部件堵塞。減阻劑系統(tǒng)運行故障的原因不同，表現(xiàn)出的故障現(xiàn)象也不同。

2.3.1過濾器堵塞

在減阻劑注入泵前安裝一個籃式過濾器，目的是過濾減阻劑中大顆粒成分，減少后面設備堵塞現(xiàn)象發(fā)生。當過濾器堵塞時，減阻劑就不能進入注入泵，流量計反饋流量較小，受PID自動控制的影響，加快了注入泵沖程器的速度。要求運行人員定期檢查過濾器運行情況，發(fā)現(xiàn)堵塞，立即清理過濾器。

2.3.2單向閥堵塞

柱塞泵進出口分別串聯(lián)安裝了兩組單向閥（一共四個單向閥），減阻劑粘稠，部分小顆粒進入注入泵前單向閥內(nèi)，凝結(jié)成團狀物，造成閥芯不能正?；匚?，降低了注入泵入口流量。PID控制器自動調(diào)節(jié)減阻劑柱塞泵加大沖程和頻率，造成注入泵出口減阻劑流量大幅度波動或設備震動，嚴重時出現(xiàn)減阻劑斷流。

柱塞泵出口側(cè)的兩組單向閥在柱塞泵出口壓力大的影響下，單向閥堵塞的概率比入口低。

2.3.3流量計堵塞

用于PID控制器安裝的流量計為U型管小口徑流量計，當完成減阻劑注入任務后，沒有對流量計內(nèi)的減阻劑進行放空或清洗，減阻劑停留在流量計內(nèi)。當再次啟運減阻劑注入系統(tǒng)時，常常造成安全閥起跳泄壓或者壓力保護開關動作，注入系統(tǒng)停止運行。

2.3.4減阻劑攪拌不均勻

減阻劑是一種高分子聚合物與溶劑組成的懸浮液，在運輸、儲存過程中易沉淀，在使用前必須進行充分攪拌，否則會造成減阻劑的分層，影響使用。目前一般采用專用的攪拌罐或者用壓縮空氣進行攪拌。如減阻劑系統(tǒng)長期停用后，容器內(nèi)的減阻劑容易分層凝固，雖然使用壓縮空氣吹攪（停運時用壓縮空氣攪拌），但是經(jīng)常出現(xiàn)攪拌不均勻現(xiàn)象，減阻劑堵塞系統(tǒng)管路，造成減阻劑無法注入，達不到減阻的效果。

3、減阻劑系統(tǒng)改造和預防措施

成品油管道采用多種油品順序輸送，兩種油品間產(chǎn)生的混油切入混油罐中。柴油的粘度和密度相對較高，在輸送柴油時注入減阻劑，能減少管道沿程摩阻，實現(xiàn)增輸?shù)哪康?。由于汽油、柴油輸送切換周期間隔時間較長，注入系統(tǒng)較長時間停運，減阻劑容易在管路中沉積、結(jié)垢變質(zhì)（如圖5），造成注入系統(tǒng)堵塞。結(jié)合實際運行情況，從兩個方面對減阻劑注入系統(tǒng)進行改造，一是在減阻劑儲罐中增加攪拌系統(tǒng)，二是在減阻劑注入系統(tǒng)中增加稀釋液，在停止注入前對注入系統(tǒng)進行置換清洗。

3.1增加機械攪拌裝置

目前在用減阻劑注入系統(tǒng)攪拌裝置是使用空壓機吹氣的形式進行攪拌，由于攪拌不均，濃度不勻，導致減阻劑分層，并且不能完全阻止減阻劑凝結(jié)，結(jié)垢的減阻劑難以在吹氣的情況下攪拌均勻，改用機械式攪拌后，可加強容器內(nèi)減阻劑的攪拌，徹底解決減阻劑凝結(jié)和分層問題，使系統(tǒng)平穩(wěn)運行。

3.2改變減阻劑成分

減阻劑是一種α-烯烴的高分子聚合物和添加劑組成的懸浮液，起到減阻作用的主要是其中的高分子聚合物。長期使用中發(fā)現(xiàn)，一些廠商提供的減阻劑靜置時間過長就會出現(xiàn)凝結(jié)成大顆粒和粘稠塊狀的現(xiàn)象，通過攪拌裝置的攪拌不能有效消除顆粒和粘稠物，通過與廠商共同采樣分析，優(yōu)化減阻劑和添加劑的組分，消除易凝結(jié)的組分，可提高注入系統(tǒng)裝置運行的穩(wěn)定性。

3.3增加減阻劑稀釋液循環(huán)清洗裝置

由于減阻劑含有高分子聚合物，其本身粘度達到幾百甚至上千個CST，使用過程中易粘稠，出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，影響正常加注，需定期對出口管線進行處理；在注入系統(tǒng)長期停用時還須用專用溶劑清洗注入設備，防止減阻劑凝結(jié)，堵塞注入設備。在減阻劑系統(tǒng)上增加管路，輸送柴油后給減阻劑注入系統(tǒng)的運行管路注入一定量的減阻劑稀釋液，置換和清洗管路內(nèi)的粘稠減阻劑，達到清洗管路的目的，保證減阻劑系統(tǒng)在停止使用時管路內(nèi)的介質(zhì)不會堵塞設備、管路，防止和減少減阻劑系統(tǒng)的堵塞故障，保護設備不超壓、超負荷運行。

具體改造建議如下：

（1）在循環(huán)泵入口增加一個減阻劑稀釋劑加注口，外接稀釋劑儲罐。

（2）在減阻劑系統(tǒng)出口單向閥后增加一個減阻劑稀釋劑清洗排除口（可以不增加這個口，將稀釋液直接注入油品中）。

（3）在減阻劑系統(tǒng)停用前對減阻劑注入系統(tǒng)進行一次全面置換清洗。

總結(jié)

減阻劑注入系統(tǒng)作為提高管輸效率的重要設備，要使系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行，需要充分了解減阻劑系統(tǒng)運行機理和特性，優(yōu)化系統(tǒng)運行工藝，加大對系統(tǒng)管路的清理、清洗頻次，定期開展全面的預防性維護工作，降低系統(tǒng)運行故障率。根據(jù)實際運行問題和需求逐步優(yōu)化改造減阻劑注入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，改善減阻劑成分，使減阻劑注入系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定運行，提高成品油管輸系統(tǒng)的運行效率和穩(wěn)定性，提升成品油輸送量，產(chǎn)生更好的經(jīng)濟效益。

作者單位：國家石油天然氣管網(wǎng)集團有限公司西南公司貴州輸油部