高效环保水合物解堵剂的实验研究

论文摘要

在石油天然气开采、输送过程中,由于低温高压,经常会有水合物生成,堵塞管道,给石油天然气工业带来巨大经济损失。水合物堵塞管道后,最常用的方法有加热、降压或是向管道内加入化学解堵剂来排除堵塞。其中化学解堵剂主要是氯盐类和醇类。然而,单一组分的解堵剂存在不同的缺陷,例如:氯盐腐蚀性大;甲醇毒性大,污染环境;乙二醇价格昂贵,难以大规模应用,这就限制了该类解堵剂的应用范围。针对目前解堵剂的不足,本文以廉价的氯盐、硝酸盐为解堵剂主物料,乙二醇为辅助物料得到一种高效解堵剂;并以金属腐蚀理论为依据,筛选出了有效的缓蚀剂,克服了金属腐蚀的问题。研究通过对比20%（质量百分比）的氯盐、硝酸盐和醇类溶液在0℃条件下融化四氢呋喃（THF）水合物的能力,得到了以氯化镁、硝酸镁、乙二醇为主要组成的解堵剂。并通过单纯形重心实验和金属腐蚀实验筛选出了高效水合物解堵剂的三元复合配方为W（MgCl2 ）=70%, W（Mg（NO3）2）=20%, W（CH3CH（OH）2）=10%。质量分数为20%的该配方在0℃条件下1h融化THF水合物的体积达到了17.7mL,水合物分解体积占原有体积59%。为了降低高效水合物解堵剂的三元复合配方对钢材的腐蚀,本研究以质量分数为20%三元复合配方溶液为腐蚀测试液,通过正交实验筛选出了适用于本配方的高效缓蚀剂M,其组成成分分别为钼酸钠、葡萄糖酸钠、三乙醇胺,组成缓蚀剂配方的各物质质量比m（钼酸钠）:m（葡萄糖酸钠）:m（三乙醇胺）为:9:28:70。在腐蚀溶液中,以M计,质量为535mg/L,即c（M）=535mg/L时有较好的缓蚀效果,缓蚀率为96.48%。该复合缓蚀剂用量少,价格便宜,对碳钢的缓蚀率高,不会对解堵剂融化水合物效果产生影响。通过解堵剂组成的确定实验和缓蚀剂配比的确定实验得出了GH解堵剂配比,其配比如下:W（MgCl2 ）=70%, W（Mg（NO3）2）=20%, W（CH3CH（OH）2 ）=10%,钼酸钠浓度为45mg/L,葡萄糖酸钠浓度为140 mg/L,三乙醇胺浓度为350mg/L。最后研究了25%GH解堵剂,20%GH解堵剂,20%甲醇,20%乙二醇对气体水合物的分解能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 天然气水合物简介
• 1.2 天然气水合物与管道流动安全
• 1.2.1 天然气水合物生成条件
• 1.2.2 水合物堵塞的危害
• 1.2.3 管道水合物的防治措施
• 1.3 水合物解堵
• 1.3.1 加热法分解水合物
• 1.3.2 降压分解水合物
• 1.3.3 注入解堵剂分解水合物
• 1.4 金属腐蚀
• 1.5 缓蚀剂
• 1.5.1 缓蚀剂的分类
• 1.5.2 中性介质的缓蚀剂在钢铁中的应用
• 1.6 本文研究的意义和内容
• 1.6.1 本文研究的意义
• 1.6.2 本文研究的内容
• 第二章 解堵剂组成的确定
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验仪器和设备
• 2.1.2 实验材料与试剂
• 2.1.3 实验方法
• 2.1.4 实验步骤
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 单一组分融化水合物
• 2.2.2 单纯形重心实验
• 2.3 本章小结
• 第三章 解堵剂对金属的腐蚀及缓蚀剂配比的确定
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验仪器与设备
• 3.1.2 实验原料及试剂
• 3.1.3 实验步骤
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 解堵剂对金属腐蚀
• 3.2.2 缓蚀剂配比的确定
• 3.3 本章小结
• 第四章 GH 解堵剂融化THF 水合物及其融化条件优化
• 4.1 实验部分
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 GH 解堵剂融化THF 水合物
• 4.2.2 解堵剂融化水合物工艺条件优化
• 4.3 本章小结
• 第五章 解堵剂分解天然气水合物
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 实验仪器和设备
• 5.1.2 实验原料与试剂
• 5.1.3 实验步骤
• 5.2 实验结果与讨论
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件