Процесс получения суспензионной антитурбулентной присадки на основе полигексена для транспортировки углеводородных жидкостей

• Автор: Станкевич, Владислав Сергеевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 153 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений и аббревиатур.

Введение .

ГЛАВА 1 Состояние проблемы и задачи исследования.

1.1 Эффект Томса и его количественное описание

1.2 Практическое применение эффекта Томса в трубопроводном

транспорте нефти

1.3 Существующие процессы получения антитурбулентных присадок

ГЛАВА 2 Методы исследования.

2.1 Определение эффективности АТП по величине концентрации

полуэффекта.

2.2 Определение гранулометрического состава полимера.
2.3 Определение вязкости АТП.
2.4 Определение состава АТП
2.5 Определение степени конверсии мономера в ходе полимеризации
ГЛАВА 3 Полимеризация высших альфаолефинов на микросферическом катализаторе
3.1 Выбор каталитической системы для полимеризации.
3.2 Изучение кинетики полимеризации гексена1
3.3 Оптимизация условий блочной полимеризации 1гексена
ГЛАВА 4 Разработка процесса осаждения полимера из раствора
4.1 Фазовое равновесие в системах, состоящих из полигексена и
высших альфаспиртов
4.2 Стабилизация суспензии полигексена в среде гексанола и ЭРМ.
4.3 Разработка процесса получения суспензионной АТП
ГЛАВА 5 Технологический процесс получения суспензионной антитурбулентной присадки.1
5.1 Технологическая схема и описание процесса.
5.2 Материальный баланс процесса
5.3 Разработка методики расчета реактора полимеризации Р1
5.4 Техникоэкономический анализ строительства установки
производства суспензионной АТП мощностью тгод
Выводы .
Литература


Впервые данный эффект был исследован Томсом, который показал, что коэффициент трения при турбулентном течении в трубе разбавленного раствора полиметилметакрилата в монохлорбензоле снизился на % от его величины у чистого растворителя при массовой концентрации полимера 0, % [1]. Сложность явления предопределила существование большого числа гипотез относительно его природы, изложение которых можно найти в обзорах [2-7]. До настоящего времени нельзя выделить какую-либо из гипотез в качестве ведущей, но все они основываются на том, что для проявления эффекта Томса необходимо наличие турбулентного режима течения жидкости в трубопроводе. При малых скоростях течение жидкости в трубе является ламинарным. Ламинарный поток и характерный для него параболический профиль скоростей представлен на рис. Рис. Турбулентный поток и характерный для него логарифмический профиль скоростей представлен на рис. Турбулентному течению свойственны беспорядочные пульсации линейной скорости около своего среднего значения. Часть энергии потока тратится на перемешивание жидкости, поэтому турбулентный режим течения характеризуется большим расходом энергии при данной скорости [8]. И„ =кп, + V (1. Таким образом, применение полимерной добавки приводит к снижению гидродинамического сопротивления потоку жидкости. Рис. Лгг— (1. Величина Лтр (далее по тексту Я) зависит от режима течения жидкости. На рис. Я в зависимости от числа Яе, полученное для толуола (кривая 1) и раствора полибутадиена в толуоле (кривая 2). Присутствие полимерной добавки не сказывается на характере изменения Я в ламинарной зоне течения. Но с достижением некоторого порогового значения числа Яе„ор кривіш 2 отклоняется от кривой 1 в сторону меньших значений Я. В этой области чисел Яе полимерная добавка вызывает снижение гидродинамического сопротивления. Рис. Зависимость коэффициента гидродинамического сопротивления от числа Рейнольдса для толуола (1) и 0, % раствора полибутадиена в толуоле (2). На рис. Значение Яс. В этом случае отсутствует переходная область резкого возрастания Л. Угол отклонения траектории от прямой Блазиуса также является функцией концентрации и молекулярных характеристик полимерной добавки. Проанализировав большое количество экспериментальных данных, Вирк нашёл, что существует асимптотический режим максимально возможного снижения сопротивления, при котором соотношение между Л и Яе не зависит от параметров потока и природы полимерной добавки. Я = 2. Яе8 (1. Таким образом, эффект снижения гидродинамического сопротивления полимерными добавками проявляется только в турбулентном режиме течения. При этом величина эффекта увеличивается с ростом турбулентности, однако данное увеличение имеет асимптотический характер и теоретически ограничено асимптотой Вирка. Что касается физической картины поведения макромолекул в турбулентном потоке, то здесь нет полного единодушия. Существует не одно предположение относительно природы эффекта Томса. В обзоре |7] гипотезы объединены в три большие группы в зависимости от того, какому из факторов отводится ведущая роль в механизме, - масштабу длины, масштабу времени или энергетическому балансу турбулентного потока. Гипотезы первой группы связывают снижение сопротивления с соизмеримостью линейного масштаба турбулентности и радиуса вращения макромолекул. Во второй группе гипотез предполагается совпадение частоты турбулентных пульсаций и обратной величины времени релаксации молекулы полимера. В третьей группе предполагается перераспределение энергетического баланса турбулентного потока в присутствии полимерных добавок. Существуют и другие подходы к трактовке эффекта Томса. В работах [-] изложена концепция анизотропии вязкости. В статических условиях в растворе макромолекулярный клубок имеет несферическую форму. В турбулентном потоке со сдвигом под влиянием градиента средней скорости клубки ещё больше удлиняются и ориентируются большей осью в направлении течения. Преимущественная ориентация частиц приводит к неравномерному поглощению турбулентной энергии по разным направлениям и к возникновению дополнительной анизотропии турбулентного переноса под действием асимметричных молекул полимера. Для пул ьсацио!