成品油長(zhǎng)輸管道支線油品渾濁乳化淺析

管道運(yùn)輸作為一種高效、安全、環(huán)保的油氣資源輸送方式已在全球廣泛應(yīng)用。隨著管道網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)張和地形環(huán)境的日益復(fù)雜化，成品油在運(yùn)輸過(guò)程中渾濁及乳化現(xiàn)象頻發(fā)，既影響了油品的品質(zhì)又威脅著管道的安全。在我國(guó)西南地區(qū)，由于地形起伏大、氣候條件多變，成品油管道支線在運(yùn)行過(guò)程中面臨著諸多挑戰(zhàn)。因此，深入分析油品乳化的成因及影響因素，提出有效的管控措施，對(duì)于保障管道安全運(yùn)行、提升油品質(zhì)量具有重要的意義。

1.1油水乳化類(lèi)型

1.油品渾濁乳化的形成機(jī)理

成品油乳化是指油水兩相在特定條件下形成穩(wěn)定乳狀液的過(guò)程。這種乳狀液具有獨(dú)特的界面性質(zhì)，根據(jù)界面性質(zhì)的不同，可分為油包水 （W/O）和水包油（O/W）兩種類(lèi)型。在W/O型乳狀液中，水滴被油膜包裹，而在O/W型乳狀液中，油滴則被水膜包裹。這兩種類(lèi)型的乳狀液在外觀、穩(wěn)定性和應(yīng)用方面存在顯著差異。

在W/O型乳狀液中，親油基團(tuán)朝向油相，親水基團(tuán)朝向水相，形成穩(wěn)定的油膜包裹水滴的結(jié)構(gòu)。而在O/W型乳狀液中，親水基團(tuán)朝向水相，親油基團(tuán)朝向油相，形成穩(wěn)定的水膜包裹油滴的結(jié)構(gòu)。這兩種乳狀液的形成與穩(wěn)定性受到多種因素的影響，包括水分來(lái)源、剪切作用以及穩(wěn)定劑的存在等。

1.2形成條件

（1）水分來(lái)源：管道殘留水、環(huán)境濕氣冷凝以及油源自帶水分是成品油乳化的主要水分來(lái)源。當(dāng)這些水分進(jìn)入管道后，與油品混合形成油水兩相體系。

（2）剪切作用：在管道輸送過(guò)程中，高壓泵送和管道彎頭處產(chǎn)生的紊流會(huì)對(duì)油水兩相體系施加強(qiáng)烈的剪切力。這種剪切力促使水滴分散至微米級(jí)大小，為乳狀液的形成提供了必要條件。

（3）穩(wěn)定劑：管道內(nèi)的雜質(zhì)（如銹渣、微生物等）作為乳化劑，能夠降低油水界面的張力，延長(zhǎng)乳化液的穩(wěn)定期。這些雜質(zhì)的存在進(jìn)一步加劇了油品的乳化現(xiàn)象。

2.乳化成因的多維度分析

以某成品油管道某支線為例，該管道輸送距離長(zhǎng)且途經(jīng)山區(qū)、河流等，地勢(shì)起伏較大。自2016年投油后多次出現(xiàn)不同程度的油品渾濁乳化。為了深入解析乳化成因，本文將從管道途徑的地形、管道的潔凈度、運(yùn)行參數(shù)的波動(dòng)、油源質(zhì)量的控制等維度進(jìn)行分析，以期為解決乳化問(wèn)題提供科學(xué)的指導(dǎo)和建議。

2.1管道途徑地形

該支線輸油管道全長(zhǎng) 7 9 1 . 7 k m 管道途經(jīng)山區(qū)、烏江等地勢(shì)起伏較大的地形，存在較大落差，海拔最大落差達(dá)8 3 0 m （見(jiàn)圖2）。大落差成品油管道由于存在高點(diǎn)，往往會(huì)出現(xiàn)充水掃線不充分、低點(diǎn)積水、高點(diǎn)排氣不徹底、高點(diǎn)不滿(mǎn)流等現(xiàn)象[。

2.2管道潔凈度影響

管道潔凈度直接關(guān)系著油品質(zhì)量和輸送安全。乳化現(xiàn)象形成的乳狀液能長(zhǎng)時(shí)間滯留在管路中造成油品浪費(fèi)及安全隱患。我們?cè)谀炒吻骞茏鳂I(yè)后的檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，每升 （ m g / L） 管道中銹渣含量高達(dá) 同時(shí)，微生物菌落超過(guò)103CFU/ml。這部分雜質(zhì)除了作為乳化穩(wěn)定劑與油品發(fā)生反應(yīng)外，還會(huì)降低管路內(nèi)壁的光滑度，在輸送中增加了油品的流動(dòng)阻力，增加了能耗，降低輸送效率。定期清管作業(yè)能有效清除管內(nèi)積存的積物（包括銹渣、微生物等雜質(zhì)），使管內(nèi)管壁恢復(fù)光滑度，減少油流阻力。管道內(nèi)的潔凈度起著舉足輕重的作用，雜質(zhì)含量過(guò)高，不僅使乳化現(xiàn)象加劇，而且使輸油效率降低，管道壽命縮短。所以，定期的清管作業(yè)和嚴(yán)格的管道維護(hù)是保證油品質(zhì)量和運(yùn)輸安全必不可少的舉措。

2.3運(yùn)行參數(shù)波動(dòng)

管道的流量、壓力等運(yùn)行參數(shù)對(duì)油品尤其是乳化油品現(xiàn)象的質(zhì)量和穩(wěn)定性產(chǎn)生一定影響。當(dāng)這些操作參數(shù)出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，油水兩相系統(tǒng)的流動(dòng)狀態(tài)就會(huì)發(fā)生變化，特別是在非計(jì)劃停輸期間。在這種情況下，油水兩相體系在管道中的停留時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)，靜置過(guò)程中油水會(huì)自然分層，而重新啟動(dòng)時(shí)，如果流速突變，會(huì)造成劇烈的剪切作用，這就是所謂的“啟動(dòng)沖擊”。這種劇烈的剪切作用破壞了油水界面的穩(wěn)定性，使油品中的油和水混合，進(jìn)而形成乳化。有研究顯示，持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的管路乳化發(fā)生率為 2 % ，而需要經(jīng)常開(kāi)閉的管道系統(tǒng)一一頻繁啟停的管路系統(tǒng)，乳化發(fā)生率可高達(dá) 為了減少乳化現(xiàn)象的發(fā)生，可通過(guò)嚴(yán)格控制管道的運(yùn)行參數(shù)，優(yōu)化管道設(shè)計(jì)來(lái)提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性，減少不必要的啟停，保障油品質(zhì)量和后續(xù)應(yīng)用的安全。

2.4油源質(zhì)量控制缺陷

決定油品易乳化與否的關(guān)鍵指標(biāo)之一就是油中的含水量。水分是一種極性物質(zhì)，能促進(jìn)油滴與水分子的結(jié)合，形成乳化液，通過(guò)油水界面的界面活性劑作用，使油水界面張力降低。油源中除水分外，還可能含有金屬離子、有機(jī)物、鹽類(lèi)等其它雜質(zhì)，也可能影響油品的穩(wěn)定性，間接造成乳化現(xiàn)象的發(fā)生。某批次柴油在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)檢測(cè)水分含量為 0 . 0 8 % ，該水平與油品乳化門(mén)檻（ 0 . 1 % ） 接近，這意味著柴油中的含水量已經(jīng)足夠高，即使是微小的水分差異，也可能導(dǎo)致油品在運(yùn)送過(guò)程中乳化。當(dāng)這批水分含量超標(biāo)的柴油進(jìn)入管道系統(tǒng)后，與殘留在管道內(nèi)的水分疊加，造成局部水分濃度迅速升高，在這種情況下，油液的穩(wěn)定性會(huì)大大降低，油液和水的界面張力降低，油液中的油滴和水分子很容易混合在一起，在外界的剪切力作用下形成乳化液。石化企業(yè)必須加強(qiáng)油品質(zhì)量的檢測(cè)和控制，尤其要嚴(yán)格控制水分含量，才能防止此類(lèi)情況的發(fā)生。同時(shí)，為了減少殘留水分，保證油品的穩(wěn)定輸送，也需要對(duì)管道系統(tǒng)進(jìn)行定期的清理。此外，也可增加脫水設(shè)備進(jìn)一步降低油品中的含水量，防止油品乳化的風(fēng)險(xiǎn)?？傊?，油品水分含量控制是避免乳化現(xiàn)象發(fā)生的關(guān)鍵措施。

3.綜合管控措施與實(shí)踐驗(yàn)證

3.1源頭管控：油品預(yù)處理

（1）高效過(guò)濾：在油品進(jìn)入管路前，使用高效過(guò)濾系統(tǒng)對(duì)油品進(jìn)行預(yù)處理，將其中的水分及雜質(zhì)去除，保證在合理的范圍內(nèi)控制油品中的水分及雜質(zhì)含量。

（2）油罐排水：加強(qiáng)油罐排水管理，安裝自動(dòng)排水閥，定時(shí)放水，減少油源含水量。同時(shí)定期對(duì)罐體進(jìn)行清洗保養(yǎng)，使罐體內(nèi)部保持干凈。

3.2管道運(yùn)行優(yōu)化

（1）恒流速控制：采用先進(jìn)的變頻泵技術(shù)，調(diào)節(jié)管道輸送流量，確保管道輸送系統(tǒng)的高效安全。這種方式能在合理范圍內(nèi)保持流速，避免由于流速過(guò)低而造成層層遞進(jìn)的情況發(fā)生。此外，還要根據(jù)管線沿途地形變化和運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)流速參數(shù)，確保向目的地穩(wěn)定安全地輸送油品。

（2）停輸管理：在計(jì)劃外停輸期間加強(qiáng)管理措施，盡可能縮短停輸時(shí)間，避免開(kāi)、停輸過(guò)頻。在停輸過(guò)程中，為了減少油水界面擾動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)管道進(jìn)行充分的排氣和排水處理。在重新啟動(dòng)時(shí)，為了避免流速突變?cè)斐蓜×壹羟辛ψ饔?，將流速逐步提升并加?qiáng)監(jiān)控，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3定期維護(hù)與監(jiān)測(cè)

清管作業(yè)：對(duì)管道進(jìn)行經(jīng)常性的清管作業(yè)，以保持管道的清潔、暢通。該支線管道內(nèi)壁存在潛在污染物，如銹蝕、微生物等，也有以前清理時(shí)積聚起來(lái)的水。我們采用了智能清管器，在減少物理?yè)p害的同時(shí)，還能提高清管的效率及準(zhǔn)確度。在清管完畢以后，為了發(fā)現(xiàn)并及時(shí)處理任何潛在問(wèn)題，保證管道的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，我們對(duì)管線進(jìn)行了詳細(xì)的質(zhì)量檢測(cè)及性能分析。通過(guò)這樣的經(jīng)常性維護(hù)和監(jiān)控，在保證油品輸送安全高效的同時(shí)，還保證了管道系統(tǒng)的健康環(huán)境，延長(zhǎng)其使用壽命。

3.4工程實(shí)踐效果

通過(guò)上述措施的實(shí)施，成品油管道支線的乳化發(fā)生率明顯下降，油品質(zhì)量合格率也有所提高。

4.結(jié)論與展望

實(shí)踐表明，以上措施使乳化風(fēng)險(xiǎn)顯著降低，提升了管道運(yùn)行的安全性與油品品質(zhì)。未來(lái)隨著技術(shù)進(jìn)步，高精度在線水監(jiān)測(cè)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)水分監(jiān)控，納米材料改性?xún)?nèi)壁技術(shù)有望減少管壁不良反應(yīng)，為乳化控制提供更高效的解決方案，推動(dòng)成品油管道技術(shù)革新。

作者單位：國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)西南管道公司貴陽(yáng)輸油氣分公司