原油運輸管道結垢原因及化學除垢技術

朱漢明 湖北輕工職業技術學院

原油運輸管道結垢原因及化學除垢技術

朱漢明 湖北輕工職業技術學院

在原油運輸管道的油氣中有非常多的雜質，其中包含了有機物、二氧化碳、硫化氫、細菌等，這些雜質的存在，非常容易引發管道結垢?；瘜W除垢一般分為酸洗、沖洗、鈍化、沖洗四步。在進行化學除垢的過程中加入一些表面活性劑，例如烷基苯磺酸鈉等，表面活性劑可降低油污的表面張力，與油污部分雜質發生滲透和分散作用，使油污從管道壁上脫落，對脫落下來的油污進行乳化，可充分發揮除垢劑作用。此時加入的表面活性劑不僅可以起到除油污的效果，還可以起到一定的緩解腐蝕作用。

原油運輸管道；結垢；雜質；化學除垢

1 結垢的原因和影響因素

1.1 管道結垢過程

在原油運輸管道的油氣中有非常多的雜質，其中包含了有機物、二氧化碳、硫化氫、細菌等，這些雜質的存在，非常容易引發管道結垢。管道結垢會產生很大的危害，不僅會浪費資源，影響原油的產量，同時也會對管道產生非常大的影響。管道結垢的主要成分是瀝青、無機物等，無機物是最基礎的污垢，在原油管道中無機物污垢被稱為油田垢。

原油運輸過程中，油氣中含有的某些離子會自行結合，形成難溶于水或者在水中微溶、不溶的物質，這些難溶性物質長時間積累，就會形成水垢。這類的垢物多為鹽類污垢，離子之間的結合實際上就是陰、陽離子的結合。這種由離子結合在一起形成的污垢，主要以碳酸鹽和硫酸鹽為主，在化學反應中常見的不溶物也多為碳酸鹽和硫酸鹽。在原油運輸的過程中這些污垢有的會隨著水流被沖掉，但也會有新的污垢形成，在此聚集，最終導致管道阻塞。這些無機物污垢中微溶物質的溶解度會隨著溫度的升高而下降，導致更多的物質從水中析出，隨著溫度的升高，管道結垢現象也就越發嚴重。

水流速度也會對結垢產生一定的影響，當水流速度相對緩慢時，污垢形成的環境會非常穩定。管道輸送的介質流動速度越慢，水垢出現的幾率就越高；輸送介質的流動速度和流動方向的突然變化也會導致水垢形成速率的提升。原油運輸管道中溶解氧的含量非常的高，這樣會加快管道壁的腐蝕；同時管道中含有的其他雜質，例如二氧化碳、硫化氫、細菌等，都會通過管道壁上的水垢，對管道的基體進行腐蝕，形成腐蝕產物。

1.2 管道結垢的影響因素

1.2.1 溫度、壓力對管道結垢的影響

物質的溶解度和溫度有關，尤其是微溶物、不溶物和難溶物，它們的溶解度受到溫度的影響非常大。

CaSO4·2H2O的溶解度會隨著溫度的升高出現最大的溶解值，其他物質的溶解度會隨著溫度的升高而降低。在管道結垢中鹽類污垢以碳酸鹽為主。

隨著溫度的升高碳酸鈣會逐漸析出，而其他的SO42-、Ba2+等離子之間的結合物也會隨著溫度的升高析出的越來越多。溫度還會影響細菌的繁殖以及其對管道腐蝕的速率。

除了溫度會對管道的結垢產生影響外，壓力也會對結垢產生影響。在有氣體參與的結垢反應中，壓力會對其形成沉淀的速率產生影響。在原油運輸的過程中壓力會逐漸的小，而結垢量將逐漸增大。

1.2.2 pH值對管道結垢產生的影響

pH值是氫離子的濃度指數，將物質的pH值提高，碳酸鹽類的溶解度將會下降，快速地結晶，進而增加管道的熱阻。如果物質的pH值過小，物質將呈現酸性，進而加速腐蝕，產生更多的腐蝕污垢。所以pH值對管道的結垢也會產生影響。

2 結垢的化學處理方法

2.1 化學除垢機理

在原油中有一種固態物質，俗稱為石蠟，其熔點在40～60℃。在原油運輸的過程中，為了防止原油固化，需要對原油運輸系統采取保溫措施。但是隨著時間的推移，原油運輸溫度不斷下降，進而析出石蠟，附著于管道的壁上，增加管道內部阻力，使運輸更加困難。除了石蠟以外，管道結垢中還有鹽類污垢，主要為硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鎂、硫酸鍶、碳酸鈣和碳酸鎂等。

化學除垢劑的原理是將不溶性污垢轉化成可溶性物質?？筛鶕瓦\輸過程中產生的鹽類結垢，針對反應機理，進行化學除垢。

2.2 化學除垢技術的應用

化學除垢技術是根據污垢的組成進行除垢的。原油中含有大量的油污、雜質，這些是導致管道結垢的原因。所以在進行化學除垢的過程中加入一些表面活性劑，例如烷基苯磺酸鈉等，表面活性劑可以降低油污的表面張力，與油污部分雜質發生滲透和分散的作用，使油污從運輸管道壁上脫落，對脫落下來的油污進行乳化，可充分發揮除垢劑作用。此時加入的表面活性劑不僅可以起到除油污的效果，還可以起到一定的緩解腐蝕作用。

在化學除垢的過程中，應用到的除垢劑（以鹽酸為例）雖然可以和污垢進行反應將其溶解，但也會對運輸管道產生一定的腐蝕作用。所以需要配置比例合適的化學除垢劑（其成分有鹽酸、緩蝕劑、表面活性劑、純化劑等），以緩解其在除垢過程中對管壁的腐蝕。

化學除垢一般分為酸洗、沖洗、鈍化、沖洗四步。配置好化學除垢劑后，將其注入到原油運輸管道中，除垢劑的流動速度不宜過快，此時進行的是酸洗，主要的目的是對管道中的全部污垢層進行清除，使得管道的表面清潔。酸洗的反應時間應不宜超過20 h，否則其中的酸組分會對管道產生腐蝕作用。此階段完成的標志是沒有氣體產生，Fe3+的濃度呈現下降的趨勢，酸濃度趨于穩定，Fe2+濃度達到一個穩定的數值。在酸洗結束后進行沖洗，如果污水中的酸含量過高，向污水中加入適量的堿，進行pH值的調和，使污水達到排放的標準。當酸洗結束后，進行沖洗時水流速度要快，沖洗的時間要盡量的縮短。然后進行的是鈍化，該步進行的目的是將管道中殘留的酸清除，使金屬表面形成一層保護膜。完成鈍化之后，再次進行排污沖洗，直到管道中排出清水為止。

3 結語

原油運輸管道結垢產生的危害非常大，不僅影響原油的質量，還會對運輸管道產生一定的危害，造成管道的腐蝕，降低管道的運行壽命。目前進行管道除垢的方法有很多種，本文主要是針對化學除垢技術的應用進行分析研究，通過將不溶物溶解，然后將其排放掉，并對管道壁進行保護，延緩其腐蝕，再進行化學除垢。

（欄目主持楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.010