天然氣減阻劑的合成及減阻性能測(cè)試裝置的設(shè)計(jì)

【摘要】：由于全球?qū)?jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求和對(duì)“潔凈能源”的呼喚，天然氣需求量與日俱增。目前，天然氣的主要運(yùn)輸方式為管道輸送，為了提高輸量，長(zhǎng)運(yùn)距、大管徑和高壓力管道是當(dāng)今世界天然氣管道發(fā)展的主流。但是，在管道輸送天然氣的實(shí)際過(guò)程中，由于管壁摩擦而造成的壓力損失是人們必須首先考慮的問(wèn)題。特別是對(duì)于處于高雷諾數(shù)的紊流氣流體而言，管壁粗糙度所造成的壓力損失影響最大。因此，降低管壁粗糙度，以減小壓力損失，增加輸氣量，是各國(guó)管道科技工作者競(jìng)相研究的重大課題。目前，國(guó)內(nèi)外普遍采用管道內(nèi)涂層減阻技術(shù)來(lái)降低管壁粗糙度，并取得了很好的技術(shù)效果和良好的經(jīng)濟(jì)效益，但管道內(nèi)涂層減阻方法施工設(shè)備復(fù)雜、費(fèi)用較高，特別是隨著輸氣時(shí)間的延長(zhǎng)和不定時(shí)清管，管道內(nèi)涂層不斷脫落，減阻效果逐漸降低，嚴(yán)重時(shí)甚至產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)! 20世紀(jì)90年代，美國(guó)率先提出了天然氣減阻劑減阻技術(shù)，并在實(shí)際輸氣管道中進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，取得了初步效果。該技術(shù)是將具有表面活性劑性質(zhì)的被稱作天然氣減阻劑的化學(xué)品定期注入天然氣管道中，通過(guò)極性端對(duì)鋼鐵表面的吸附，形成彈性分子薄膜，達(dá)到降低管壁粗糙度實(shí)現(xiàn)減阻的目的。直接注入天然氣減阻劑減阻技術(shù)可以克服管道內(nèi)涂層減阻技術(shù)的不足，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前該技術(shù)在國(guó)外還處于研發(fā)階段，而國(guó)內(nèi)還是空白。 本文綜述了國(guó)內(nèi)外天然氣管道發(fā)展的技術(shù)現(xiàn)狀及趨勢(shì)，著重分析了天然氣管道內(nèi)涂層減阻技術(shù)和減阻劑減阻技術(shù)。在減阻劑減阻技術(shù)中，總結(jié)歸納了天然氣減阻劑減阻機(jī)理，指出構(gòu)成天氣減阻劑的主要物質(zhì)應(yīng)具有類似表面活性劑的結(jié)構(gòu)，即一端為長(zhǎng)鏈脂肪基另一端為能與鋼鐵表面牢固結(jié)合的具有含氮基團(tuán)的大分子化合物或聚合物。還分析了天然氣減阻劑減阻技術(shù)的可行性以及可能存在的問(wèn)題。 根據(jù)天然氣減阻劑減阻機(jī)理，設(shè)計(jì)并合成了三種天然氣減阻劑：長(zhǎng)鏈烷基酰胺基咪唑啉、松香咪唑啉和巰基三唑化合物。用紅外光譜圖表征了所合成的目的產(chǎn)物，并用紅外跟蹤法分析了各反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理。詳細(xì)探討了各種 【關(guān)鍵詞】：天然氣管道減阻劑 合成 減阻性能 測(cè)試環(huán)道
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：TE869
【目錄】：

• 中文摘要6-8
• 英文摘要8-11
• 第一章 文獻(xiàn)綜述11-29
• 1.1 國(guó)內(nèi)外天然氣管道發(fā)展?fàn)顩r11-14
• 1.1.1 國(guó)外天然氣管道發(fā)展?fàn)顩r11-12
• 1.1.2 國(guó)內(nèi)天然氣管道發(fā)展?fàn)顩r12-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外天然氣管道減阻的主要技術(shù)現(xiàn)狀14-25
• 1.2.1 管道阻力的成因和減阻方法14-15
• 1.2.2 管道內(nèi)涂層減阻技術(shù)15-19
• 1.2.3 天然氣減阻劑減阻技術(shù)19-25
• 1.3 天然氣減阻劑減阻技術(shù)的可行性25-27
• 1.4 天然氣減阻劑減阻技術(shù)存在的問(wèn)題和技術(shù)難點(diǎn)27-28
• 1.4.1 天然氣減阻劑研制方面存在的幾個(gè)難點(diǎn)27
• 1.4.2 天然氣減阻劑應(yīng)用方面存在的若干問(wèn)題27-28
• 1.5 本論文的主要任務(wù)28-29
• 第二章 幾種天然氣減阻劑的合成29-55
• 2.1 長(zhǎng)鏈烷基酰胺基咪唑啉的合成29-44
• 2.1.1 合成原理30
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及藥品30
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)步驟30-31
• 2.1.4 產(chǎn)物分析31-32
• 2.1.5 合成反應(yīng)機(jī)理研究32-35
• 2.1.6 反應(yīng)條件對(duì)合成的影響35-41
• 2.1.6.1 反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)率的影響36-37
• 2.1.6.2 真空度對(duì)產(chǎn)率的影響37-38
• 2.1.6.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)率的影響38-39
• 2.1.6.4 反應(yīng)物摩爾比對(duì)產(chǎn)率的影響39-41
• 2.1.7 成膜工藝及電鏡分析41-44
• 2.2 松香咪唑啉的合成44-48
• 2.2.1 合成原理及方法44-45
• 2.2.2 產(chǎn)物分析45-46
• 2.2.3 反應(yīng)條件的影響46-47
• 2.2.4 成膜工藝及電鏡分析47-48
• 2.3 3-烷基-4-氨基-5-巰基-1,2,4均三唑的合成48-55
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器48-49
• 2.3.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品48
• 2.3.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器48-49
• 2.3.2 合成原理49
• 2.3.3 合成方法49-53
• 2.3.3.1 對(duì)稱二氨基硫脲的合成49-50
• 2.3.3.2 3-烷基-4-氨基-5-巰基-1,2,4均三唑的合成50-53
• 2.3.4 成膜工藝及電鏡分析53-55
• 第三章 天然氣減阻劑減阻效率測(cè)定裝置的設(shè)計(jì)55-71
• 3.1 設(shè)計(jì)目的55
• 3.2 設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)述55
• 3.3 設(shè)計(jì)裝置概述55-71
• 3.3.1 天然氣減阻劑成膜試驗(yàn)裝置56-58
• 3.3.1.1 設(shè)計(jì)目的56
• 3.3.1.2 裝置的組成56
• 3.3.1.3 裝置示意圖56
• 3.3.1.4 操作流程56-57
• 3.3.1.5 操作注意事項(xiàng)57-58
• 3.3.2 天然氣減阻環(huán)道試驗(yàn)裝置58-61
• 3.3.2.1 設(shè)計(jì)目的58
• 3.3.2.2 裝置的組成58
• 3.3.2.3 主要操作條件58
• 3.3.2.4 裝置簡(jiǎn)圖58-60
• 3.3.2.5 應(yīng)用該裝置的前提條件60
• 3.3.2.6 操作流程60
• 3.3.2.7 操作注意事項(xiàng)60
• 3.3.2.8 建議60-61
• 3.3.3 操作條件的確定61-69
• 3.3.3.1 空氣的粘度系數(shù)61
• 3.3.3.2 管內(nèi)流體密度的確定61-62
• 3.3.3.3 第二臨界雷諾數(shù)R_(e2)的取值范圍62-63
• 3.3.3.4 流速變化范圍63-65
• 3.3.3.5 罐的壓強(qiáng)取值范圍65-66
• 3.3.3.6 罐的最大體積66-67
• 3.3.3.7 流體體積流量67
• 3.3.3.8 流體質(zhì)量流量67-68
• 3.3.3.9 管道粗糙度的確定68-69
• 3.3.4 減阻劑在實(shí)驗(yàn)室環(huán)道內(nèi)的減阻性能評(píng)價(jià)69-71
• 第四章 結(jié)論及下一步工作71-73
• 4.1 結(jié)論71
• 4.2 下一步工作71-73
• 參考文獻(xiàn)73-80
• 致謝80-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文81-82
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表82

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減阻劑在油氣管道上的應(yīng)用    王顏全;段瑞溪;李穎;

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家用織物柔軟劑的現(xiàn)狀與展望    蔡惠業(yè)

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碳鋼在H_2S鹽水體系中的腐蝕及保護(hù)    張穎,鄭家燊

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咪唑啉緩蝕劑緩蝕性能的研究    陳卓元,王風(fēng)平,杜元龍

酰胺咪唑啉酮緩蝕性研究    李和平,李艷萍,楊道武

關(guān)于緩蝕劑研究的電化學(xué)方法    曹楚南

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