原油降凝剂的进展及发展趋势

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原油降凝剂的研究进展及发展趋势

ResearchProgressandTrendinDevelopmentonPour-pointDepressantofCrudeOil

王金玺WangJinxi

（榆林学院化学与化工学院，榆林719000）

（DepartmentofChemistryandChemicalEngineering，YulinUniversity，Yulin719000，China）

摘要：介绍了原油降凝剂的产生、种类及在国内外的发展现状。分析和探讨原油降凝剂的主要作用机理，并对未来降凝剂的发展趋势进行

预测。

Abstract:Thegeneration,speciesandpresentsituationonpour-pointdepressantofcrudeoilwereintroducedinthearticle.wealsoanalysedandprobedintomechanismofactiononpour-pointdepressant.Atlast,wepredictedthetrendindevelopmentofpour-pointdepressant.

关键词：原油；降凝剂；研究进展Keywords:crudeoil；pour-pointdepressant；researchprogress

中图分类号：TE6

文献标识码：A

文章编号：1006-4311（2012）06-0031-02

0引言单体形成1:1共聚物，同时由于其存在能与烷基醇（或胺）进行酯化我国除克拉玛依和青海冷湖原油外，多数原油含蜡量较（或胺化），如苯乙烯-马来酸酐-十八醇酯共聚物、苯乙烯-马来酸多，凝点较高。含蜡原油在低温下容易析出蜡晶，随着温度的降低，酐-十八胺共聚物、马来酸酐-混合σ烯烃-高碳脂肪醇共聚物等。

并且显著降低了蜡晶数量增多并长大聚集，形成三维网状的蜡膏状物质而使原油失该聚合物对于高蜡原油有良好的分散蜡晶的能力，

去流动性，给原油的开采和输送带来困难。通过在原油中加入高分原油在低温下的凝点。

2.4含氮类聚合物主要是聚胺类、烷基胺类与含有马来酸或子降凝剂，避免了蜡晶间粘结形成三维网状结构，达到降凝、减粘及

[1]

改善低温流动性的目的。本文综述原油降凝剂的产生、分类及研究者富马酸共聚物作用得到的化合物[4]。这类降凝剂在原油中稳定性

好，降凝效果显著。张红等通过丙烯酸高碳酯与马来酸酐二元共聚现状，并对未来原油降凝剂的发展趋势进行评述。

进行胺解反应得到一系列原油降凝剂，通过筛选，从中选出丙烯酰1原油降凝剂的产生

1931年，Davis利用氯化石蜡和萘经过缩合反应，合成了最早高碳胺与共聚物结合后的降凝剂降凝效果最好，凝点降幅大于的烷基萘降凝剂，目前该降凝剂仍是主要降凝剂品种之一，但由于10℃。

3降凝剂的作用机理该降凝剂颜色较深，呈深褐色，对中质和重质润滑油的降凝效果好，

长久以来，国内外许多学者对降凝剂的作用机理进行过研究，齿轮油和全损耗油中。30因此不宜用于浅色油品，多用于内燃机油、

晶核作用、吸附年代末相继出现了商品名为Santopour的降凝剂（它是氯化石蜡和认为原油降凝剂改变蜡晶发育历程大致分为三类[5]：

酚的缩合物）、聚甲基丙烯酸酯降凝剂以及聚异丁烯降凝剂。国内对作用及共晶作用。

3.1晶核作用在高于原油析蜡温度下，降凝剂析出蜡晶，成为降凝剂的研究不但起步较晚，而且大部分是对润滑油降凝剂的研

增多原油中小蜡晶数目，从而使原油不易产生大究，从20世纪60年代后才开始从事原油降凝剂的研究，1984年石蜡晶发育的中心，

道科学研究院首次完成了对江汉原油用EVA作降凝剂改性，的蜡团。

3.2吸附作用在低于原油析蜡点的温度下，降凝剂析出结晶，其原油凝并在冬季在钟市一荆门75knl长输管线上工业试验成功，

吸附在已析出的蜡晶晶核上，阻止蜡晶上网结合，改变蜡晶的取向，有效成分添加量仅为10ppm[2]。点由21.5℃降至8℃，

减弱蜡晶间的黏附作用，增加蜡晶的分散度，从而达到降凝的目的。2原油降凝剂的种类

3.3共晶作用原油降凝剂在析蜡点下与蜡共同析出，改变蜡目前市面上销售的原油降凝剂种类很多，例如：EVA、ZDR-1、

减弱蜡晶继续发育的趋向，降凝剂中与蜡晶EMS、WHO等各种原油降凝剂，但是从其化学组成、合成的路线及的结晶行为和取向性，

相同的部分为烃链（非极性集团），可与石蜡共晶，不同的部分（极性降凝效果来看，原油降凝剂大致分为四种类型，具体如下。

则阻碍蜡晶进一步长大。当二者的碳数相等时，降凝效果最2.1降凝剂EVA及其改性物降凝剂EVA即为乙烯与醋酸乙集团）

仅有一部分参与共晶。因此，降凝剂而且聚乙烯部分结晶的热塑好。由于分子结构的空间效应，烯酯共聚物，它是一种带有极性基团、

性聚合物。EVA平均相对分子质量介于8000—20000g/mol之间，醋分子中的烷基链长度大于蜡的碳链长度时降凝效果较好。

当前大家对降凝机理的认识逐渐达成一种共识，即降凝剂的降酸乙烯酯的含量为35%-45%，因其使用效果好，而广泛应用在原油

而是三种机理可能都有，只是和成品油中。为了使降凝剂EVA具有普遍的使用性，并减少降凝剂凝作用不只是一种类型的降凝机理，

有一种起主导作用。在蜡形成晶核时，降凝的用量，人们运用苯乙烯、丙烯酸酯等对EVA通过接枝或共聚进行在蜡晶生长的不同阶段，

剂起晶核作用而产生降凝效果。在蜡晶增长阶段，共晶和吸附机理改性，即可得到EVA的改性物，使降凝效果有所提高。

或者两者都起作用。2.2聚（甲基）丙烯酸酯系列聚（甲基）丙烯酸酯主要是以甲苯中的一种在起作用，

4降凝剂的发展趋势为溶剂，甲基丙烯酸和醇保持一定比例，在催化剂和阻聚剂作用下

对蜡含量不高且蜡分子量不大的原油，通常选用单个降凝剂就合成聚甲基丙烯酸酯。近年来报道的有聚（甲基）丙烯酸C18～22烷

但是对高含蜡原油的低温流动改进剂最好选择（甲基）丙烯酸C14～22烷基酯烯烃共聚物的复配物等。该类聚可以改善其流动性，基酯、

使之合物属于梳状聚合物，具有良好的抗剪切性，受到人们的日益关注。几种主碳链不同的降凝剂或不同极性侧链的降凝剂进行复配，

有两种复配胥思平等[3]合成了丙烯酸二十二酯－丙烯酰胺共聚物降凝剂，并应用能适用于各种成品油及各种高含蜡原油。就目前而言，

于胜利原油的降凝处理，使原油的凝点从27.0℃降至11.0℃，原油方法得到广泛应用：

4.1EVA与其他聚合物共聚和复配赵晓非、温海飞等[6]研究了的牛顿流体温度范围变宽，并且非牛顿流体温度下的黏度减小。

－EVA复配降凝剂2.3马来酸酐共聚物马来酸酐别名顺丁烯二酸酐，可与许多AMS（丙烯酸十八酯－苯乙烯－马来酸酐共聚物）

和AVS（丙烯酸十八酯－醋酸乙烯酯－苯乙烯聚合物）－EVA复配降———————————————————————

结果表明两者均可降低吉林原油的凝点和黏度，改善其低温作者简介：王金玺（1985-），男，陕西榆林人，榆林学院化学与化工学院教师，凝剂，

[7]

高宝岩等人曾用丙烯酸高碳醇酯、马来酸酐、苯乙烯、醋酸流变性。助教，主要从事原油降凝剂的合成研究。

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价值工程基于轨道振动的刨削动态模型与仿真

DynamicModelandSimulationofGougingBasedonRailVibration

朱仁贵ZhuRengui；雷彬LeiBin；李治源LiZhiyuan；张倩ZhangQian

（军械工程学院，石家庄050003）

（OrdnanceEngineeringCollege，Shijiazhuang050003，China）

摘要：刨削是电磁轨道发射中轨道表面的一种损伤形式，本文通过将发射轨道作为欧拉伯努利梁进行振动分析，得到在临界速度下电枢前

端会产生一个较大挠度弹性变形。基于这种瞬时弹性变形和电枢的位置关系，建立了刨削冲击物理模型。使用ANSYS/LSDYNA进行了动态仿

真，比较了仿真与试验得到较一致的刨削损伤形式，验证了模型的可行性。本文研究有利于进一步深入刨削机理的研究，以及指导刨削抑制手段的开发。

Abstract:Gougingisadamagemechanismthatoccursonthesurfaceofrailsofelectromagneticrailgun.Throughvibrationanalysisofrailassimple-supportedEuler-Bernoullibeam,itelicitedthatalargedeflectionresponsewouldbeformedattheheadofthearmature.Basedonthelocationrelationbetweenarmatureandinstantaneouselasticdeflection,a2Dgougingphysicsmodelofimpacthasbeenestablishedinthispaper.ProcessofgougingontherailhasbeensimulatedinLS-DYNA,theresultwhichwasalmostaccordwithgougingfromexperimentallaunchrailvalidatedthemodel.Theworkwouldbeafoundationoffutureefforttodeeplystudyingonmechanismofgougingandavoidinggougingduringthelaunchduration.

关键词：轨道发射；振动；刨削；仿真Keywords:raillaunch；vibration；gouging；simulation

中图分类号：TJ012.1

文献标识码：A

文章编号：1006-4311（2012）06-0032-02

0引言

电磁发射自从出现就备受人们关注，自从Marshall团队20世纪70年代在堪培拉进行了5.9km/s速度的电磁发射试验[1]后，全世界拉

2010年12月10日美国海军在达尔格林开了电磁发射的研究热潮。

海军水面作战中成功完成炮口动能达33MJ的轨道炮试射试验[2]。

轨道刨削是电磁轨道发射中轨道表面的一种损伤形式，如

通常出现在电枢发射速度图1，

1.0~2.0km/s时。轨道刨削严重影响了轨道炮发射效率，降低了轨道发射寿命，增大了射弹方向误差。以美国为主的电磁发射相关研究国家在轨道发射试验中均

然而主要是通过工程试验的方法进行抗刨削观测过刨削的出现[3]，

手段尝试[4-6]，尚不能完全消除刨削的出现。

本文通过分析轨道在滑动载荷下局部挠度响应，建立了一种基于局部挠度变形的电枢冲击刨削物理模型，利用LS-DYNA软件进行仿真得到了轨道刨削的二维剖面图，对比试验获得的刨削形状尺寸以及发生的位置，确认了模型的可行性，以期在进行模型深入优

化后可预测刨削的发生，并为抗刨削技术的开发提供理论指导。

1轨道振动

将轨道作为欧拉-伯努利简支梁进行动态响应分析，如图2。考虑轨道发射系统中封装体在支撑轨道的弹性性能，将其作为弹性基底，把移动在轨道

当电枢运动速度引起的轨道受迫振动上的电枢化为移动均布载荷。

频率与固有频率相近乃至相等时，产生谐振，理论上会引起无限大应变，基于载荷的瞬时型，即使受迫频率与固有频率相等时，变形量也是有限的。

移动载荷下的轨道炮轨道响应控制方程为：

[8]x-Vt鄣鄣ρA鄣ω+EIx鄣ω+Kfω=q鄣1-H鄣（1）24

鄣t鄣t

0，x>Vt

x-Vt鄣鄣q鄣1-H鄣=，r为轨道密度，A为轨道横截面其中，

q，x燮Vt

2

4

燮积，ω为某点的挠度响应，t为滑动时间，E为轨道的弹性模量，Ix为轨道的惯性矩，x为距炮尾的距离，Kf为基底的弹性系数，V为电枢速度，q为载荷。

采用简单支撑，对式（1）进行傅里叶正弦有限积分变换，再进行Laplace-Carson积分变换（0初始条件），得到：

———————————————————————

基金项目：总装预言项目；军械工程学院创新基金。

作者简介：朱仁贵（1987-），男，江西九江人，军械工程学院，硕士研究生，主

要从事电磁发射方向的研究。

参考文献：乙烯酯合成了四元混聚物，并对原油降凝效果进行了研究。结果表

[1]宋昭峥，孙洁，李传宪等.降凝剂对高蜡原油流变性改性的效果评价明：该混聚物在大港原油中添加0.6%时，原油凝固点下降23℃，说

[J].石油大学学报（自然科学版），2002，26（1）；52-55.明该聚合物在大港原油中降凝效果显著。

[2]权忠舆.原油改性处理的管道输送工艺.油气储运，1996，（15）1-6.4.2不同类型及分子量降凝剂的复配于洪江，刘祥[8]以丙烯酸

宋昭峥.胜利原油在原油降凝剂作用下的流变性能评价[J].中[3]胥思平，

马来酸酐和混合高级脂肪多元醇为主要原料，合成一十八碳醇醋、

国石油大学学报（自然科学版），2007，31（6）：107-111.

系列降凝剂，并对其进行降凝评价，结果表明：当丙烯酸十八碳醇

[4]张红等.一种含氮聚合物原油降凝剂的合成及应用[J].华东理工大学

醋、马来酸酐、混合高级脂肪多元醇三种物质的量配比为2：1：1，聚学报.2007，

33（1）：10-13.

合温度为90℃时，合成的降凝剂PMAE-2降凝效果最好。南阳原油[5]宋昭峥，葛际江，张贵才等.高蜡原油降凝剂发展概况.石油大学学报中添加0.5%的PMAE-2合成降凝剂后凝点下降22℃，对胜利原油（自然科学版），2001，25（6）:117~122.和延安原油也同样有良好的降凝效果。[6]赵晓非，温海飞，马春曦等.高蜡原油降凝剂实验研究[J].油气田地面

5结束语2007，26（10）：11-12.工程，

[7]高宝岩，韩蕴华，霍建中等.原油降凝剂的合成及应用.天津工,1998(2):当前降凝剂的研究重点在于加强原油降凝剂降凝机理的研究，

重视含蜡原油流变性质及其影响机理的研究，随着对降凝机理研究2021.

[8]于洪江，刘祥.PMAE系列原油降凝剂的合成及性能评价，油气储运，的不断深入，采用复配混合物和引进新型物质来制备降凝剂是当前

2005，24（10）：36~38．研制降凝剂的发展趋势。