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纳米降凝剂技术攻克世界性难题
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10月16日,从管道公司获悉,在刚刚结束的全球管道会议上,管道公司“含蜡原油纳米降凝剂制备与配套工艺应用技术研究” 技高一筹,成为2013年唯一全球管道奖得主。这是继去年“螺旋焊缝缺陷检测与评价技术在完整性管理中的应用”斩获2012年该奖后的第二次获奖。

    该奖项由美国机械工程师协会设立,到今年已是第九届。此次评选在来自全球多个国家的数十项科技成果中,评委组选出5个参评项目进入最终评奖阶段。管道公司自主研发的“纳米降凝剂制备与配套工艺应用技术研究”参与了全球管道奖评选,成功突围进入5强。最终,该技术力克其他4项参评技术成果获得殊奖。

    管道公司与加拿大Transcanada公司并列成为国际上两次获全球管道奖的公司,也是首个连续两年获奖的管道运营企业。以前该奖项大都由欧美公司或研究机构获得。

    评委组认定,管道公司参评的技术成果,在原油管道改性输送技术领域达到国际领先水平,作为推动行业变革进步作用的最突出、最优秀的创新技术成果,斩获了今年的全球管道奖。这次获奖不仅是对纳米降凝剂研发团队和管道公司的认可,也是对中国石油储运技术进步的肯定。

    据管道公司科技中心技术人员透露,管道公司的大庆原油改性输送技术是世界性技术难题,自2008年开始立项研究,通过实验研究发现了纳米降凝剂具有抑制石蜡析出、降低原油析蜡点的特性以及与原油新的作用规律,将该纳米技术规律引入到改善含蜡原油低温流动性,最终实现了大庆原油改性技术与应用的创新和突破。2010年,研究人员自主生产试验产品,分别在室内、现场开展多次试验;2011年,筹建中试基地,正式生产中试产品。产品在任京、马惠宁、铁秦等低输量管道的使用证明,纳米降凝剂对管道公司的安全生产起到了有效的保障作用,取得经济效益近8000万元。

    目前,含蜡原油纳米降凝剂制备及配套工艺应用两项专有技术获得了国家发明专利三项,国内外发明专利受理各一项,形成中国石油天然气集团公司技术秘密六项,完成了原油管道添加纳米降凝剂输送工艺技术规范报批稿,在核心期刊及国际会议上共发表论文14篇。

    参与技术研发的人员介绍,纳米降凝剂的研制成果首先归功于发现了纳米降凝规律,提出利用有机无机纳米杂化技术改善含蜡原油低温流动性的理念,解决了纳米降凝剂制备技术过程中的关键问题。

    技术人员研究了纳米粒子形状、表面特性等因素对于纳米降凝剂降黏降凝效果的影响规律,遴选出对大庆原油具有优异降黏降凝效果的纳米降凝剂,解决了传统降凝剂降黏降凝幅度小、重复(二次)加热处理温度高、抗剪切性能差、保持低温流动长时效稳定性差的问题。

    通过实验,技术人员认识到,添加纳米降凝剂的馏分油和石蜡的结晶生长规律,明确了纳米粒子对含蜡原油中蜡晶结晶过程的作用机理,以及纳米降凝剂与聚合物降凝剂的降凝降黏机理的区别,对纳米降凝剂的结构调控起到至关重要的作用。

    在反复研究的基础上,技术人员确立了蜡晶表面电荷性质及大小与降黏降凝效果之间的关系,解决了调控纳米降凝剂结构的关键问题。

    管道公司科技中心技术人员在自主设计与建设的纳米降凝剂中试生产线上,实现了实验室制备工艺条件和参数的有效控制,比如纳米降凝剂中试生产线制备系统工艺流程设计;中试生产制备关键工艺过程实现定量控制调节,提高了中试产品合格率;优化中试产品制备工艺条件,这些改进确保了中试产品的质量与性能达到室内样品的同等水平。

    技术人员还发明了基于纳米降凝剂的管输工艺技术,并首次提出了纳米粒子与传统有机降凝剂的协同复配技术,解决了传统有机降凝剂抗剪切能力差、重复加热温度高以及长时稳定性差的技术难题。通过实验室模拟、现场环道试验和理论计算相结合的方式,确立了含蜡原油添加纳米降凝剂的最佳注入工艺与管输工艺参数,实现了纳米降凝剂对含蜡原油降粘降凝效果的优化。

    技术人员回忆在巴西9月底评奖经过时说:“美国机械工程师协会的评委充分肯定了纳米降凝剂的三个创新点:管道公司的降凝剂在国内外首次将纳米技术引入到含蜡原油集输及长输管道工艺中,实现了加剂工艺技术与理念的创新突破,将基于有机/无机纳米杂化材料降凝剂中试产品应用于生产管道;首次研发出基于纳米降凝剂工艺和制备技术,建立了中试示范生产线;首次建立了基于纳米降凝剂中试产品质量控制检验和测试方法。

    经过石油化工科学研究院对《大庆原油(添加纳米降凝剂后)评价报告》的测试,给出评价结论为原油添加纳米降凝剂对大庆原油及炼化产品无明显影响。该项目技术成果已在管道公司范围内推广应用,并成为提升管道公司核心竞争力的关键技术。