ПРОТИВОТУРБУЛЕНТНАЯ ПРИСАДКА И СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ В ТРУБОПРОВОДЕ
ANTI-TURBULENT ADDITIVE AND METHOD OF REDUCING PIPE FRICTION LOSSES

Группа изобретений относится к нефтехимической промышленности, в частности к противотурбулентным присадкам, применяемым для снижения гидравлического сопротивления и увеличения пропускной способности трубопроводов, перекачивающих углеводородные жидкости, в частности нефть и нефтепродукты.
Известна противотурбулентная присадка FLO МХА (ТУ 2548-002-17642043-2010), состоящая из суспензии полимера со сверхмолекулярным весом, диспергированном в алкиловом спирте.
Недостатками данного решения является высокая стоимость, малая продолжительность действия присадки и необходимость дополнительного перемешивания присадки перед применением (предлагается барботаж воздухом суспензии присадки в течение 40 минут непосредственно перед применением).
6
6
Наиболее близким аналогом предлагаемой группы изобретений по технической сущности является решение RU 2343187 С2, 10.01.2009. Из указанного решения известна противотурбулентная присадка, содержащая высокомолекулярный полиизобутилен, имеющий молекулярную массу от примерно 3,7·10 до примерно 4,9·10. В RU 2343187 С2 также раскрыт способ снижения гидравлических потерь в трубопроводе с перекачиваемой углеводородной жидкостью, включающий введение противотурбулентной присадки во внутреннюю полость трубопровода.
К недостаткам наиболее близкого аналога можно отнести низкую растворимость присадки в углеводородной жидкости и высокую длительность ее приготовления, поскольку при получении присадки используют полиизобутилен со сверхвысокой молекулярной массой, а также невысокую продолжительность действия присадки.
Кроме того, в известном из RU 2343187 С2 от 10.01.2009 решении предлагается использовать присадку при линейных скоростях подачи углеводородного горючего из бака в камеру сгорания от 3-5 м/с при концентрациях от 0,015 до 0,095 масс.%, в то время как предлагаемое изобретение эффективно к применению при известных в трубопроводном транспорте линейных скоростях перекачки нефти или нефтепродуктов от 1 до 2 м/с и концентрациях присадки 0,1-0,37 масс.%.
Задачей предлагаемой группы изобретений является создание новой противотурбулентной присадки с улучшенными свойствами и ее использование для снижения гидравлических потерь в трубопроводе с перекачиваемой углеводородной жидкостью.
Группа изобретений обеспечивает увеличение эффективности действия присадки для снижения гидравлических потерь в трубопроводе с перекачиваемой жидкостью.
Для обеспечения вышеуказанного технического результата предложена противотурбулентная присадка, содержащая высокомолекулярный полиизобутилен. Присадка представляет собой раствор высокомолекулярного полиизобутилена в смеси органических растворителей, с добавкой индустриального масла и 1,2-эпоксипропана, при следующем диапазоне соотношений компонентов, масс.%:
Высокомолекулярный полиизобутилен
2,0-7,0
Нефрас
15-30
Уайт-спирит
45-62,
Индустриальное масло
15-20
1,2-эпоксипропан
0,25-0,75
Предложен также способ снижения гидравлических потерь в трубопроводе с перекачиваемой углеводородной жидкостью, включающий введение противотурбулентной присадки во внутреннюю полость трубопровода, причем введение в трубопровод вышеуказанной противотурбулентной присадки осуществляют до ее содержания в перекачиваемой жидкости от 50 до 150 частей на миллион.
Для приготовления присадки используют высокомолекулярный полиизобутилен, изготовленный по ГОСТ 13303-86, в частности полиизобутилен марки П-200, а также индустриальное масло любой марки, предпочтительно, индустриальное масло марки И-20.
Смесь органических растворителей содержит уайт-спирит и нефтяной растворитель любой марки, в частности нефрас марки С2 80/120.
Предлагаемую присадку получали и испытывали в лабораторных условиях.
Показатели качества присадки определяли по массовой плотности, кинематической вязкости, температуре вспышки в закрытом тигле и температуре застывания.
Эффективность действия присадок оценивали по изменению (в %) объемной скорости прокачки и продолжительности действия присадок (в минутах) до полного их срабатывания - разрушения.
Эксперименты проводили в трубе с внутренним диаметром 12,5 мм и длиной 5 м, с использованием циркуляционного насоса.
В качестве перекачиваемой среды использовали смесь индустриального масла И-20 и нефраса С2 80/120 при массовом соотношении 1:2.
Приготовление присадки осуществляли в стеклянной круглодонной колбе объемом 0,25 л, снабженной перемешивающим устройством и нагревателем. Расчетное количество измельченного полиизобутилена в виде крошки размером 2-5 мм помещали в колбу, куда предварительно загружали: индустриальное масло И-20, нефрас С2 80/120 и уайт-спирит. Данную смесь подогревали до температуры не более 80°С при перемешивании до полного растворения полиизобутилена.
Предлагаемая присадка получила название ПТП EF-01.
Группа изобретений поясняется следующими примерами.
Примеры 1-2 иллюстрируют эффективность предлагаемой противотурбулентной присадки в сравнении с присадкой FLO МХА при концентрации последней в перекачиваемой жидкости 50 ppm (частей на миллион).
Пример 1.
В дозировочную систему, соединенную непосредственно с выкидной линией циркуляционного насоса, загрузили присадку FLO МХА с концентрацией 50 ppm от массы перекачиваемой среды. При достижении стационарных значений объемной скорости перекачки присадку ввели в перекачиваемую среду. Значение относительного роста объемной скорости перекачки составило 9,2%. Продолжительность действия присадки 7,5 минут.
Пример 2.
Аналогично примеру 1, вместо присадки FLO МХА с концентрацией 50 ppm, загрузили присадку ПТП EF-01 при концентрации 100 ppm с компонентным составом: полиизобутилен П-200 (2,5 масс.%), индустриальное масло И-20 (20 масс.%), нефрас С2 80/120 (17 масс.%) и уайт-спирит (60,5 масс.%). Значение относительного роста объемной скорости перекачки 10,2%. Продолжительность действия присадки 6 минут.
Примеры 3, 4 иллюстрируют влияние концентрации полиизобутилена П-200 в пределах от 2,0 до 7,0 масс.% на эффективность действия присадки ПТП EF-01.
Пример 3.
Аналогично примеру 2, в состав присадки ПТП EF-01 добавили 2,0 масс.% полиизобутилена П-200, при этом содержание уайт-спирита составило 58,5 масс.%. Значение относительного роста объемной скорости перекачки 9,0%. Продолжительность действия присадки 5 минут.
Пример 4.
Аналогично примеру 2, в состав присадки ПТП EF-01 добавили 7,0 масс.% полиизобутилена П-200, при этом содержание уайт-спирита составило 53,5 масс.%. Значение относительного роста объемной скорости перекачки 11%. Продолжительность действия присадки 12 минут.
Примеры 5-10 иллюстрируют влияние соотношений нефраса С2 80/120, уайт-спирита и индустриального масла, при которых не происходит снижения эффективности присадки ПТП EF-01.
Пример 5.
Аналогично примеру 2, в состав присадки ПТП EF-01 добавили 15 масс.% нефраса С2 80/120, при этом содержание уайт-спирита составило 62,5 масс.% Значение относительного роста объемной скорости перекачки 10%. Продолжительность действия присадки 6 минут.
Пример 6.
Аналогично примеру 2, в состав присадки ПТП EF-01 добавили 4,5 масс.% полиизобутилена П-200, 30 масс.% нефраса С2 80/120, при этом содержание уайт-спирита составило 45,5 масс.%. Значение относительного роста объемной скорости перекачки 10,5%. Продолжительность действия присадки 8 минут.
Пример 7.
Аналогично примеру 2, в состав присадки ПТП EF-01 добавили 15 масс.% индустриального масла и 22 масс.% нефраса С2 80/120. Значение относительного роста объемной скорости перекачки 11%. Продолжительность действия присадки 9 минут.
Примеры 8, 9 и 10 иллюстрируют увеличение эффективности присадки ПТП EF-01 при добавлении в ее состав 1,2-эпоксипропана в концентрационных пределах от 0,25% до 0,75 масс.%.
Пример 8.
Аналогично примеру 2, в состав присадки ПТП EF-01 добавили 0,25 масс.% 1,2-эпоксипропана, при этом содержание уайт-спирита составило 60,25 масс.%. Значение относительного роста объемной скорости перекачки 10,2%. Продолжительность действия присадки 18 минут.
Пример 9.
Аналогично примеру 2, в состав присадки ПТП EF-01 добавили 0,5 масс.%. 1,2-эпоксипропана, при этом содержание уайт-спирита составило 60 масс.%. Значение относительного роста объемной скорости перекачки 12,2%. Продолжительность действия присадки 33 минуты.
Пример 10.
Аналогично примеру 2, в состав присадки ПТП EF-01 добавили 0,75 масс.%. 1,2-эпоксипропана, при этом содержание уайт-спирита составило 59,25 масс.%. Значение относительного роста объемной скорости перекачки 11,4%. Продолжительность действия присадки 21 минута.
Примеры 11, 12 иллюстрируют концентрационные пределы в миллионных долях (ppm или частей на миллион) применения присадки ПТП EF-01 относительно перекачиваемой среды.
Пример 11.
Аналогично примеру 9, концентрация присадки ПТП EF-01 составляла 50 ppm в перекачиваемой среде. Значение относительного роста объемной скорости перекачки 10%. Продолжительность действия присадки 9 минут.
Пример 12.
Аналогично примеру 9, концентрация присадки ПТП EF-01 составляла 150 ppm в перекачиваемой среде. Значение относительного роста объемной скорости перекачки 12,7%. Продолжительность действия присадки 30 минут.
Приведенные примеры доказывают эффективность действия присадки для снижения гидравлических потерь в трубопроводе с перекачиваемой углеводородной жидкостью. При этом предлагаемая присадка характеризуется высокой продолжительностью действия, простотой приготовления и эксплуатации.