淺談減阻劑注入系統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，達到節能降耗、增輸的目的。但是由于減阻劑注入系統本身的結構因素及非連續運行的原因，導致減阻劑注入系統經常出現管道堵塞、注入量不穩定等問題。本文分析了減阻劑注入系統存在的問題，提出了改進和優化措施，為減阻劑注入系統穩定運行提供有效指導。

關鍵詞：輸油管道；減阻劑注入系統；改進和優化

1、現狀

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。隨著經濟的發展，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，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，減阻劑注入系統的作用巨大，常常作為關鍵設備進行維護和保養。在實際運行中，減阻劑注入系統的過濾器、單向閥、管路堵塞等多種因素，造成減阻劑系統流量不穩定甚至斷流，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、減阻劑注入系統運行特性

2.1減阻劑

減阻劑是一種漿狀化學合成物質，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構呈線性長鏈，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，溶劑能夠將粘稠的減阻劑稀釋到符合注入要求的濃度。

2.2減阻劑注入系統工作原理

減阻劑注入系統是一種組合式泵送系統，標準裝置主要由一臺循環給料泵、一臺籃式過濾器、串聯式單向閥、兩臺復式填料密封柱塞泵、一臺流量計，通過管路連接構成，電氣部分由一套控制箱、一臺PID控制器、泵電機等設備構成。減阻劑經過循環泵攪拌，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式單向閥（圖片上只看到泵后有一個單向閥），經過流量計計量后，該系統可以通過SCADA系統實現注入濃度與輸油量的PID自動調節，也可以切換到就地控制，通過人工調節注入一個固定流量下的減阻劑濃度。

2.3系統運行故障分析及處理

根據在用減阻劑系統運行過程統計，每個部件的異常運行均會導致減阻劑系統不能正常注入，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，進入注入系統的減阻劑造成注入系統部件堵塞。減阻劑系統運行故障的原因不同，表現出的故障現象也不同。

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象發生。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，發現堵塞，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，凝結成團狀物，造成閥芯不能正?；匚?，降低了注入泵入口流量。PID控制器自動調節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，嚴重時出現減阻劑斷流。

柱塞泵出口側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，沒有對流量計內的減阻劑進行放空或清洗，減阻劑停留在流量計內。當再次啟運減阻劑注入系統時，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。如減阻劑系統長期停用后，容器內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），但是經常出現攪拌不均勻現象，減阻劑堵塞系統管路，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，實現增輸的目的。由于汽油、柴油輸送切換周期間隔時間較長，注入系統較長時間停運，減阻劑容易在管路中沉積、結垢變質（如圖5），造成注入系統堵塞。結合實際運行情況，從兩個方面對減阻劑注入系統進行改造，一是在減阻劑儲罐中增加攪拌系統，二是在減阻劑注入系統中增加稀釋液，在停止注入前對注入系統進行置換清洗。

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，結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，可加強容器內減阻劑的攪拌，徹底解決減阻劑凝結和分層問題，使系統平穩運行。

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。長期使用中發現，一些廠商提供的減阻劑靜置時間過長就會出現凝結成大顆粒和粘稠塊狀的現象，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，優化減阻劑和添加劑的組分，消除易凝結的組分，可提高注入系統裝置運行的穩定性。

3.3增加減阻劑稀釋液循環清洗裝置

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，出現堵塞現象，影響正常加注，需定期對出口管線進行處理；在注入系統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，堵塞注入設備。在減阻劑系統上增加管路，輸送柴油后給減阻劑注入系統的運行管路注入一定量的減阻劑稀釋液，置換和清洗管路內的粘稠減阻劑，達到清洗管路的目的，保證減阻劑系統在停止使用時管路內的介質不會堵塞設備、管路，防止和減少減阻劑系統的堵塞故障，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）在減阻劑系統停用前對減阻劑注入系統進行一次全面置換清洗。

總結

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

作者單位：國家石油天然氣管網集團有限公司西南公司貴州輸油部