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减阻剂研究概述.ppt

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减阻剂研究概述,,讲述提纲,减阻剂定义及分类减阻现象的发现和减阻剂的发展现象 减阻剂的减阻机理基础 减阻剂结构与性能间的关系 指导 减阻剂的研制 几点建议,,,,,,,在流体中加入极少量高分子聚合物后,可降低流体的摩擦系数,减小流体的阻力,这种效应称之为汤姆斯(Toms)现象。添加的高分子聚合物既为减阻剂。减阻剂作为流体流动该进剂,可提高输量,增加流速,减低能耗,已在石油运输工业、军事和其它领域中广泛应用。减阻剂有水溶性的如聚丙烯酰氨、聚氧乙烯等,油溶性的如聚ɑ-烯烃、聚不饱和酸长酯等。只要在湍流流体中添加几ppm到几十ppm的聚合物,就能使阻力大大降低,甚至达70%以上。,,在减阻剂的研制过程中,为了使减阻剂中具有一定结构和分子量的聚合物分子能够在输送介质中迅速展开,起到减阻作用,研究人员对聚合物进行了处理制成了不同外观形态的减阻剂。目前从世界上工业化生产的减阻剂来看主要分三种类型:高粘度胶状物,低粘度胶状物,胶乳。,一.减阻现象的发现和减阻剂的发展,早在1883年,人们就发现含有泥沙的河水留恋增大的情况。在19世纪末,美国海军在实验中发现湍流时船体表面的阻力发生变化,进水质分析表明与纯水有显著的差别,这是水中藻类产生的痕量聚合液所致。1931年Forest等观察到含木浆的纤维流动时某些聚合物有减阻现象。,,1947年toms发现聚甲基丙烯酸甲酯氯苯溶液在湍流时,当流量相等时,比纯溶剂的压力梯度低。 在1948年第一届国际流变学会议上,报道了在氯笨中加0.25%的聚异丁烯酸甲酯,可使湍流摩阻减低50%的实验结果。 在此阶段,美国化学家B.A托马斯在研究湍流时,也发祥了减阻现象。,,1961年savins发现某些天然橡胶、直链高聚物、有机藻类等都能不同程度的减少湍流摩阻。 1963年savins首次引用减阻这个术语,并指出了它应用的深渊意义。 此后,对减阻的研究大幅度的展开,在1974年和1977举行了第一届和第二届国际减阻会议,,至今,减阻现象的研究已成为一门涉及到流体力学、流变学、高分子化学、高分子物理和高分子溶液的新的边缘学科,减阻现象在工程中的应用也形成一门独特的综合性工程科学。 60年代末,美国conoco公司合成了T83减阻剂,为美国军方进行军用油品的输送减阻实验,减阻率达37.4%,相当于泵送功率减少29.4%。,,1971年,Brood进行了高腊原油的输送实验,当加入减阻剂时,使输量增加了,同时对原油质量无影响。 1974年,Marlin等用乳液聚合聚合法合成了聚对烷基苯乙烯、聚甲基丙烯酸异癸酯、聚甲基丙烯酸异辛酯等,是较有效的减阻剂,他们在原油中的溶解性好,抗剪切好,尤其以聚甲基丙烯酸异癸酯更好。70年代中期,美国shell公司采用氢化聚异戊二烯,加拿大shell股份有限公司采用乙烯—丙烯嵌段共聚物对原油作了减阻实验都取得了交好的结果。,,1979年,美国阿拉斯加输油管线的8号泵站失火,输油能力骤减,后来启用了conoco公司研制的CDR-101,取得了巨大的成功。这种减阻剂是长链聚ɑ-烯烃,是1975年研制成功的。 1981年conoco公司又推出了CDR102减阻剂,减阻效率比CDR-101增加了近10倍,它也是长链聚ɑ-烯烃,,1983年,美国arco公司推出了flotm原油减阻剂,它是ɑ-烯烃的共聚物,效率与CDR102相当。现在conoco公司的产品基本上代表了目前世界上减阻剂的最高水品和发展方向。 油相减阻剂的研究还在不断深入,其目的是达到高效抗剪切。在70年代我国的科技工作者首先进行了水溶性减阻剂的合成研究,先后合成了PEO等高效能的用于水溶性介质的减阻剂,并发表了多篇研究论文。,,1980年,浙江大学开始研制油溶性减阻剂,并于1984年合成了乙烯-丙烯共聚而成的高分子聚合物,在实验条件下这种减阻剂在煤油中的减阻效果大30%。 同年,成都科技大学研制出主要成分为聚甲基丙烯酸高级酯的减阻剂,减阻效果达31%。 1985年,浙江大学又研制出ɑ-烯烃与乙烯共聚的另一类减阻剂,减阻效果又有所提高。,,但以上成果都是实验室合成的结果,目前我国工业用减阻剂大都依赖进口,所以大力扩展减阻剂研究工作并实现减阻剂国产化有着巨大的经济效益和社会效益。同志们快行动啊!,,,,一点体会,对减阻现象及减阻剂的发展历史我进行了详细的查证,其中的启发是我们在平时要注意观察和记录,对于奇异的现象要试图去解释。如果解释不了,要善于创新寻找新的理论去解释。对观察到的现象要联想到它的实用性。,二.减阻剂的减阻机理,减阻剂的减阻剂机理比较复杂,它涉及到流变学、流体动力学、聚合物的物理化学等学科。到目前为止,还没有一个有说服力的理论对减阻现象作出合理的解释,许多学者和研究人员对这一现象的认识也不尽相同。从目前来看,减阻剂的减阻机理主要有
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