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高分子减阻剂

[拼音]:gaofenzi jianzuji

[外文]:polymeric drag-reduction additives

具有减小流体流动阻力作用的高分子化合物。在流体输送时将它加入流体中,可取得提高流量、降低能耗等效果。

早在18世纪,人们就已发现河流中的淤泥、水藻和水生动物的分泌物都有不同程度的减阻作用,但对于减阻剂和减阻技术的研究和应用,则于20世纪中叶才开始。减阻技术的研究包括水相输送和有机油相输送的减阻两方面。

水相输送减阻的研究开展较早,发展迅速。目前,人们已研究了大量水溶性高分子减阻剂。其中减阻效率高的,使用量仅几ppm就可以降低50%以上的阻力,有时则高达80%。对水而言,有效的减阻剂应具有以下几个特点:分子量高(约106或更高),溶解性能好,抗剪切性好,无支化的长链结构等。例如,瓜尔胶为直链分子,减阻效率高;而分子量与它相近的阿拉伯胶则有高度支化的结构,就没有减阻作用。聚环氧乙烷、聚丙烯酰胺和瓜尔胶都是很有效的水相减阻剂。

有机相中的减阻问题的研究,开始于20世纪60年代中期。目前,对于原油输送的减阻研究已取得了一定的进展。例如,某地的石油用内径为15.6厘米的管道输送,加入2和20ppm的氢化聚异戊二烯(分子量约7×106)后,在24.4°C,流速为2 975升/分时,摩擦损耗可分别降低27%和50%。又如某输油管系统中加入10ppm的CDR高分子减阻剂(一种α-烯烃的梳状共聚物)后,可增大15%的流量。在原油等有机相中研究或采用得较多的高分子减阻剂,有聚异丁烯、氢化聚异戊二烯、无规聚丙烯、丁二烯与苯乙烯的嵌段共聚物、乙烯与乙烯基酯类的共聚物、聚丙烯酰胺(用0.3%~0.9%的水溶液加到原油中,控制含量在2~5ppm)、乙烯-丙烯共聚物、α-烯烃的梳状共聚物等。

高分子减阻剂目前已广泛应用于各个领域,取得良好的效果。例如,在消防水带中加入聚环氧乙烷后,用直径较小的水带仍能维持水的流量不变,便于消防人员携带;在农田灌溉中加入减阻剂后,可提高灌溉效率,扩大灌溉面积;在输水和输油系统中加入减阻剂可节省能耗;在泄洪管道中,当出现洪峰时用减阻剂也可提高泄洪效率;在油井钻探方面,在注入水中加入高分子减阻剂可大大提高注入速率。

高分子减阻剂的缺点是价格较贵,不耐剪切应力,易于降解,反复使用或长途使用时减阻效率会降低。

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