Промышленный синтез и оценка гидродинамической эффективности потенциальных агентов снижения сопротивления в нефтепроводах. Реологические свойства потоков плотного газа и жидкостей в узких щелевидных порах, страница 3

Рис. 3. Концентрационяая зависимость эффекта снижения сопротивления образцов полигексена-1, полученных при различных исходных концентрациях мономера: / - содержание мономера 10 об.%; 2 - 15 (t - 8 ч, К = 27%); 3 ~ 15 О ■ 24 Ч, К * 58%); 4 - 20. С, кг/м³; DR, %

Величина молекулярной массы синтезируемого полимера, а значит, и его гидродинамическая эффективность зависят не только от исходной концентрации мономера в реакционной смеси, но и от времени синтеза (рис. 3). Как видно из рисунка (кривые 2 и 3), с увеличением времени синтеза (8 и 24 ч соответственно) и глубины конверсии от 27 до 58% эффективность полимера уменьшается. Наблюдаемое падение величины эффекта объясняется накоплением в полимерном растворе низкомолекулярных "балластных" фракций, которые образуются на заключительных стадиях полимеризации, когда реакционная смесь уже обеднена мономером. Но низкомолекулярные "хвосты" не только снижают эффективность противотурбу-лентной добавки, а при глубокой конверсии еще и резко увеличивают вязкость концентрата (рис. 4), что затрудняет его выгрузку из реактора и дозирование в магистральный нефтепровод. Поэтому полимеризацию полигексена прекращали при достижении ~30%-ной конверсии.

Промышленный синтез полигексена проводили в реакторе R301 периодического типа, снабженном якорной мешалкой. Объем реактора составлял 3 м³, реакционной смеси - 2 м . Загрузку осуществляли в такой последовательности: заливали растворитель (гептан), мономер в количестве 15% от растворителя, раствор сокатализатора и продували азотом для удаления кислорода. Одновременно охлаждали смесь. При достижении температуры 0 °С вносили суспензию катализатора в гептане. Конверсию мономера контролировали гравиметрически по сухому остатку. Изменение содержания полимера в растворе со временем, представленное на рис. 5, описывается корреляционным уравнением Р = -0.1033£ + 6.2425£ - 3.2259. Полимеризацию вели в течение 8 ч, после чего раствор полимера выгружали в специальный контейнер, где над продуктом создавали азотную подушку.

Рис. 4. Зависимость динамической вязкости реакционной массы полигексена от концентрации при различных скоростях сдвига: / - у =5.4 с ; 2 - 16.2; 3 ~ 48.6. Р, кг/м³; л. Пах

ПРОМЫШЛЕННЫЙ СИНТЕЗ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СНИЖЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ

20t

Рис. 5. Зависимость содержания полигексена в концентрате отцвремени полимеризации в реакторе. (, ч; Р, кг/м³

Экспресс-анализ гидродинамической эффективности получаемых партий полимера проводили на турбулентном реометре [7] при напряжении сдвига т_лаб = 4 Па и Re > 5000. Величина эффекта снижения сопротивления рассчитывалась по формуле

DR=[(k_s-K)/X_s]-l00% .

(4)

В качестве растворителя использовался бензин, который по растворяющей способности аналогичен нефти, но будучи маловязкой жидкостью позволял тестировать полигексен в турбулентной области течения при выполнении крайне важного условия

*пор < ^лаб * Чр •                                                                                      (5)

Из (5) следует, что лабораторную проверку полимерных добавок необходимо проводить при напряжениях сдвига, не превышающих реально существующих в конкретных трубопроводах т_тр, в которых будут использоваться агенты снижения сопротивления.

Испытания наработанной на Томском нефтехимическом заводе по описанной методике партии полигексена были проведены на трубопроводе Тихорецк-Новороссийск, в котором при объемном расходе 3500 м' /ч реализуется турбулентный режим течения (Re - 510*) при напряжении сдвига х_тр = 6 Па. Дозирование полимерного раствора в участок трубы диаметром 0.8 м и длиной 125 км осуществлялось в течение 32 ч, при этом концентрация полимера в нефти поддерживалась равной 8 г/м³. По мере заполнения трубы нефтью с полимерной добавкой происходило уменьшение потерь давления на трение с одновременным увеличением объемного расхода (рис. 6, кривые / и 2). Достигнутая при этом величина эффекта снижения сопротивления (22%) сравнима с более ранним [3] эффектом (21%) на трубопроводе Александровское-Анжеро-Судженск, полученным при введении полимера в количестве 40 г/м³.  Уменьшение концентрации в пять раз для