浅谈减阻剂注入系统在成品油管道应用中的问题及改进措施

张胜红

摘  要：减阻剂是在液体管道中具有减少阻力作用的高分子化合物，能降低管道阻力，提高成品油的输油量，达到节能降耗、增输的目的。但是由于减阻剂注入系统本身的结构因素及非连续运行的原因，导致减阻剂注入系统经常出现管道堵塞、注入量不稳定等问题。本文分析了减阻剂注入系统存在的问题，提出了改进和优化措施，为减阻剂注入系统稳定运行提供有效指导。

关键词：输油管道；减阻剂注入系统；改进和优化

1、现状

西南主管道是一条口径为460mm、设计输送量为400-1000m?/h的成品油管道。随着经济的发展，市场对成品油的需求不断增加，原设计输量不能满足市场发展需要，为了提高管道输送能力，需在增压泵站出站前加裝一套减阻剂注入系统，在输送柴油时，加注的减阻剂能有效降低管道摩阻，提升油品输送量，减阻剂注入系统的作用巨大，常常作为关键设备进行维护和保养。在实际运行中，减阻剂注入系统的过滤器、单向阀、管路堵塞等多种因素，造成减阻剂系统流量不稳定甚至断流，影响油品的输送效率，严重时导致输送计划不能按时完成。

2、减阻剂注入系统运行特性

2.1减阻剂

减阻剂是一种浆状化学合成物质，悬浮在类似于乙二醇类的载体中，主要是高分子碳氧化合物聚合物。减阻剂按类型可分为水溶性和油溶性两大类。水溶性减阻剂包括聚氧化乙烯、皂角籽、聚丙烯酰胺等，油溶性减阻剂包括聚异丁烯、甲基丙烯酸酯、聚长链 α- 烯烃等。油溶性减阻剂的分子结构呈线性长链，具有较强的柔弹性，常将油溶性减阻剂用于油品管道减阻增输。减阻剂为混合物，除了减阻剂成分外还有减阻剂稀释溶剂，溶剂能够将粘稠的减阻剂稀释到符合注入要求的浓度。

2.2减阻剂注入系统工作原理

减阻剂注入系统是一种组合式泵送系统，标准装置主要由一台循环给料泵、一台篮式过滤器、串联式单向阀、两台复式填料密封柱塞泵、一台流量计，通过管路连接构成，电气部分由一套控制箱、一台PID控制器、泵电机等设备构成。减阻剂经过循环泵搅拌，通过过滤器过滤后流向注入泵，注入泵加压后通过流量计检测计量，注入成品油主管道（如图1、2，建议以流程图做为示意图，简单明了，说明整个工艺及PID逻辑控制过程），在注入泵前后各设置两个串联式单向阀（图片上只看到泵后有一个单向阀），经过流量计计量后，该系统可以通过SCADA系统实现注入浓度与输油量的PID自动调节，也可以切换到就地控制，通过人工调节注入一个固定流量下的减阻剂浓度。

2.3系统运行故障分析及处理

根据在用减阻剂系统运行过程统计，每个部件的异常运行均会导致减阻剂系统不能正常注入，包括控制元件失效、机械故障失效、注入设备管路堵塞等，其中因为减阻剂的原因造成管路部件堵塞的故障最多达到70%以上。如图3，注入减阻剂颗粒较大或者粘稠度较大，在搅拌不充分的情况下，进入注入系统的减阻剂造成注入系统部件堵塞。减阻剂系统运行故障的原因不同，表现出的故障现象也不同。

2.3.1过滤器堵塞

在减阻剂注入泵前安装一个篮式过滤器，目的是过滤减阻剂中大颗粒成分，减少后面设备堵塞现象发生。当过滤器堵塞时，减阻剂就不能进入注入泵，流量计反馈流量较小，受PID自动控制的影响，加快了注入泵冲程器的速度。要求运行人员定期检查过滤器运行情况，发现堵塞，立即清理过滤器。

2.3.2单向阀堵塞

柱塞泵进出口分别串联安装了两组单向阀（一共四个单向阀），减阻剂粘稠，部分小颗粒进入注入泵前单向阀内，凝结成团状物，造成阀芯不能正常回位，降低了注入泵入口流量。PID控制器自动调节减阻剂柱塞泵加大冲程和频率，造成注入泵出口减阻剂流量大幅度波动或设备震动，严重时出现减阻剂断流。

柱塞泵出口侧的两组单向阀在柱塞泵出口压力大的影响下，单向阀堵塞的概率比入口低。

2.3.3流量计堵塞

用于PID控制器安装的流量计为U型管小口径流量计，当完成减阻剂注入任务后，没有对流量计内的减阻剂进行放空或清洗，减阻剂停留在流量计内。当再次启运减阻剂注入系统时，常常造成安全阀起跳泄压或者压力保护开关动作，注入系统停止运行。

2.3.4减阻剂搅拌不均匀

减阻剂是一种高分子聚合物与溶剂组成的悬浮液，在运输、储存过程中易沉淀，在使用前必须进行充分搅拌，否则会造成减阻剂的分层，影响使用。目前一般采用专用的搅拌罐或者用压缩空气进行搅拌。如减阻剂系统长期停用后，容器内的减阻剂容易分层凝固，虽然使用压缩空气吹搅（停运时用压缩空气搅拌），但是经常出现搅拌不均匀现象，减阻剂堵塞系统管路，造成减阻剂无法注入，达不到减阻的效果。

3、减阻剂系统改造和预防措施

成品油管道采用多种油品顺序输送，两种油品间产生的混油切入混油罐中。柴油的粘度和密度相对较高，在输送柴油时注入减阻剂，能减少管道沿程摩阻，实现增输的目的。由于汽油、柴油输送切换周期间隔时间较长，注入系统较长时间停运，减阻剂容易在管路中沉积、结垢变质（如图5），造成注入系统堵塞。结合实际运行情况，从两个方面对减阻剂注入系统进行改造，一是在减阻剂储罐中增加搅拌系统，二是在减阻剂注入系统中增加稀释液，在停止注入前对注入系统进行置换清洗。

3.1增加机械搅拌装置

目前在用减阻剂注入系统搅拌装置是使用空压机吹气的形式进行搅拌，由于搅拌不均，浓度不匀，导致减阻剂分层，并且不能完全阻止减阻剂凝结，结垢的减阻剂难以在吹气的情况下搅拌均匀，改用机械式搅拌后，可加强容器内减阻剂的搅拌，彻底解决减阻剂凝结和分层问题，使系统平稳运行。

3.2改变减阻剂成分

减阻剂是一种α-烯烃的高分子聚合物和添加剂组成的悬浮液，起到减阻作用的主要是其中的高分子聚合物。长期使用中发现，一些厂商提供的减阻剂静置时间过长就会出现凝结成大颗粒和粘稠块状的现象，通过搅拌装置的搅拌不能有效消除颗粒和粘稠物，通过与厂商共同采样分析，优化减阻剂和添加剂的组分，消除易凝结的组分，可提高注入系统装置运行的稳定性。

3.3增加减阻剂稀释液循环清洗装置

由于减阻剂含有高分子聚合物，其本身粘度达到几百甚至上千个CST，使用过程中易粘稠，出现堵塞现象，影响正常加注，需定期对出口管线进行处理；在注入系统长期停用时还须用专用溶剂清洗注入设备，防止减阻剂凝结，堵塞注入设备。在减阻剂系统上增加管路，输送柴油后给减阻剂注入系统的运行管路注入一定量的减阻剂稀释液，置换和清洗管路内的粘稠减阻剂，达到清洗管路的目的，保证减阻剂系统在停止使用时管路内的介质不会堵塞设备、管路，防止和减少减阻剂系统的堵塞故障，保护设备不超压、超负荷运行。

具体改造建议如下：

（1）在循环泵入口增加一个减阻剂稀释剂加注口，外接稀释剂储罐。

（2）在减阻剂系统出口单向阀后增加一个减阻剂稀释剂清洗排除口（可以不增加这个口，将稀释液直接注入油品中）。

（3）在减阻剂系统停用前对减阻剂注入系统进行一次全面置换清洗。

总结

减阻剂注入系统作为提高管输效率的重要设备，要使系统长期稳定运行，需要充分了解减阻剂系统运行机理和特性，优化系统运行工艺，加大对系统管路的清理、清洗频次，定期开展全面的预防性维护工作，降低系统运行故障率。根据实际运行问题和需求逐步优化改造减阻剂注入系统结构，改善减阻剂成分，使减阻剂注入系统能够长期稳定运行，提高成品油管输系统的运行效率和稳定性，提升成品油输送量，产生更好的经济效益。

作者单位：国家石油天然气管网集团有限公司西南公司贵州输油部