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麻省理工涂料科技可有效保证油气传输不受堵塞

2017-5-2 13:27| 发布者: helloshigy| 查看: 549| 评论: 0

摘要: 麻省理工涂料科技可有效保证油气传输不受堵塞,新方法的关键在于,在管道内部涂覆一层促进阻流物扩散的阻水涂层,涂层可有效的阻止冰粒或者水滴粘附在管道内壁,避免可能减缓或者组织流动的包合物积聚。

       麻省理工学院科研团队日前发布了一项涂料科技,该技术可以阻止水合物/冰的积聚,以保证管道内的油气传输不受堵塞。

       发生在2010420日的美国墨西哥钻井平台的爆炸和原油外泄,给沿岸和海洋生态带来了毁灭性的破坏。钻井平台的管理者认为几周时间就可以阻止原油泄漏,直到59日,他们才成功的在破损的油井上安置125吨的控油圆顶控制外泄。如果当时可以采购这种阻止积聚的涂料技术,通过管道将原油快速的传输到油轮之上,防止泄漏事件所造成的的灾难性污染。但是,是什么阻碍排险计划没有按期进展呢?

       罪魁祸首就是有冻水和甲烷混合的混合物,其学名称为甲烷包合物。因为接近海底的低温和高压,很容易在控油圆顶和外泄管道附近聚集大量的泥浆混合物,影响原油的通畅输送。如果不存在甲烷包合物的影响,控油圆顶是可以顺利工作,也就不会出现长达4个月的泄漏和生态破坏了。

       来自麻省理工学院的研究团队,给未来可能发生的类似事故提供了新的解决方案。它可以防止石油和天然气管道内的堵塞,减少了管道内壁清洁的高额维护成本,同时也可以避免由于管道内部积聚所导致的的应力破裂。

       在新一期的ACSAppliedMaterialsandInterfaces科技期刊内,MIT机械工程教授KripaVaranasi、博士后ArindamDasTaylorFarnhamSrinivasBengaluruSubramanyam共同撰写了这篇名为《阻止冰水混合物积聚新方法》的论文。

       新方法的关键在于,在管道内部涂覆一层促进阻流物扩散的阻水涂层,涂层可有效的阻止冰粒或者水滴粘附在管道内壁,避免可能减缓或者组织流动的包合物积聚。

       传统的管道清洁主要方法是管道加热、内部减压或者添加化学助剂清除,高额的成本和潜在污染却无法避免。新的解决方案并不是主动维护,一旦涂装之后,无须额外的维护,管道内壁涂层首先会捕捉原油或者天然气中的液烃,产生天然的疏水层,这样就可以防止冰粒附着在内壁上。

       论文作者之一,Varanasi介绍说,现有的预防措施被称为流量保证措施,管道方每年花费数亿美元去进行流量保证措施,在维护成本和环境友好都没有优势。但是如果没有这种措施,水合物就会积聚起来,从而降低流量,不仅管道运营方的收入会降低,而且可能形成管道堵塞,产生事故隐患。

       另一位论文作者,Das谈到,近海大陆架中存在丰富的甲烷水合物,近年来甲烷水合物被认为是一种巨大的潜在燃料来源,如果可以设计开采方案的话,这种隐患就会变得更大。甲烷水合物的沉积和积聚要比油气更容易受到冻结和堵塞的影响,防止积聚很大程度上取决于避免最初的水合物粘附在管壁上,一旦粘附上,初始的水合物就会不断吸收其他颗粒,积聚的尺寸会飞速扩张。Farnham表示,新的方法就在于解决在最大程度解决初始水合物的粘附。

       在应用于石油和天然气管道领域之前,该方法也有商业化的应用。为防止番茄酱、蜂蜜等高粘度液体附着在容器内壁上,容器内部通常会进行涂层处理,首先将容器内壁涂装纹理涂层,并在涂层上涂抹润滑剂,防止粘附。而在新的管道系统中,使用环境为液体,所以并不适合表面涂抹润滑剂。内壁疏水是核心,而是在原油中存在的液态烃,只需要它们靠表面涂层的表面张力就可以粘附在内壁之上,就可以起到有效阻水的作用。

       在实验室测试中,甲烷包合物可以在低压和中压管道中无阻力传输,并没有发生水合物粘附在管道内壁上,证明该系统的行之有效。据悉该研究项目是由意大利能源公司EniSpA通过麻省理工学院能源计划资助。


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