عامل کاهنده اصطکاک در خطوط لوله نفت – Drag Reducing Agent (DRA)

مقدمه

در خط لوله‌های انتقال نفت، بخش غالب افت فشارT ناشی از وجود اصطکاک در لوله‌های مستقیم است. اصطکاک در خطوط لوله منجر به کاهش دبی جریان و همچنین افزایش هزینه‌های پمپاژ و انرژی می‌گردد. اضافه کردن انواع پلیمرهای تعبیه شده برای کاهش اصطکاک در خطوط لوله، در حین عملیات پمپاژ نفت خام و یا سایر مواد شیمیایی و فرآورده‌های مشتق شده، باعث خواهد شد تا عملیات پمپاژ با سهولت بیشتری انجام شود. استفاده از DRA (Drag Reducing Agent) به ویژه در بخش‌هایی از خطوط لوله که دارای فشار کاری بیشتر است کاربرد مؤثرتری دارد. در شکل زیر چگونگی اثرگذاری DRA بر خطوط یک جریان آشفته قبل و پس از تزریق نشان داده شده‌است.

همان‌طور که در شکل نیز مشخص است پس از افزودن DRA خطوط جریان ناحیه آشفته به صورت موازی درآمده و همین امر منجر به سهولت در انتقال جریان شده‌است.

از جمله دیگر مزایای استفاده از DRA علاوه بر تسهیل حرکت سیال در خطوط لوله عبارتند از:
• کاهش هزینه‌های پمپاژ و انرژی
• تسهیل انتقال نفت خام‌های سنگین
• افزایش ثبات خطوط لوله
به عبارت دیگر می‌توان گفت هدف از به‌کار گیری عامل کاهنده اصطکاک، کاهش افت دبی جریان ناشی
از اصطکاک سیال داخل لوله و همچنین موازی سازی خطوط جریان در ناحیه آشفته، به منظور بهبود خواص حرکتی سیال است.
DRA ممکن است از جنس پلیمرها، فیبرها و یا سورفکتانت‌ها باشد. از جمله خواص پلیمرهایی که به عنوان DRA استفاده می‌شود عبارتند از:
• وزن مولکولی بالا
• حلالیت سریع در سیال داخل لوله
• مقاومت بالا در برابر تجزیه حرارتی، شیمایی و بیولوژیکی
نتایج مطالعات پژوهشگران نشان می‌دهد پلی آلفا اولفین‌ها (PAO) بیشترین سازگاری را جهت به کارگیری به عنوان عامل کاهنده اصطکاک دارند. پلی آلفا اولفین‌ها و یا دیگر پلیمرهایی که به منظور DRA مورد استفاده قرار می‌گیرند باید حداقل جرم مولکولی در حدود 105 داشته باشند تا بتوان از آن‌ها به منظور کاهش اصطکاک در خطوط لوله استفاده نمود، در غیر این صورت وظیفه از پیش تعیین شده DRA نمی‌تواند عملی‌گردد. لذا در صورت عدم تغییر سایر مولفه‌های دخیل در جریان مواد شیمیایی، با بالارفتن جرم مولکولی پلیمر، به همان تناسب قدرت DRA نیز گسترش می‌یابد.

تجربه استفاده از DRA

به عنوان نمونه‌، جهت بررسی یکی از موارد استفاده از DRA، می‌توان به استفاده از یک پلیمر قابل حل
در خط لوله‌ انتقال نفت در آلاسکا (Trans-Alaskan) به قطر m 25/1 و طول km 1300 در سال 1979 اشاره کرد. در این خط لوله افزایش تنها ppm 10 از نمونه DRA باعث کاهش %50 افت فشار و همچنین عدم نیاز به استفاده از دو ایستگاه پمپاژ گردید. پس از این استفاده موفقیت آمیز، از DRA در خط لوله انتقال نفت
عراق – ترکیه نیز استفاده گردید.

ارزیابی عملکرد DRA

مناسب ترین و ساده‌ترین روشی که می‌توان طی آن کیفیت DRA را ارزیابی نمود استفاده از روش دبی سنجی به وسیله رئومتر (Rheometer) در جریان آشفته سیال، همراه با اطلاعات تکمیلی آزمایش هیدرودینامیک است.
عموما تجهیزات و روش اجرای ساده رئومتری از جمله مزایای این روش است. این دستگاه شامل دو عدد سیلندر هم محور و داخل همدیگر است که یکی از آن‌ها با نیروی خارجی به چرخش در می‌آید و دیگری
به سبب نیروی وارده ناشی از اصطکاک سیال مابین دو سیلندر، به حرکت واداشته می‌شود.
سیلندر در حال چرخش قادر خواهد بود در نقش یک رئومتر عمل نماید، یعنی نزول سرعت و حرکت جریان سیال، طی یک بازه زمانی مشخص گزارش خواهد شد.

تولید DRA در ایران

با همت و تلاشهای مداوم صورت گرفته توسط دانشمندان و تولیدکنندگان مواد شیمیایی در داخل کشور،
در حال حاضر ماده شیمیایی DRA بصورت بومی طراحی، تولید و عرضه می گردد، در این راستا شرکت
راینه داران نیز با استفاده از روابط بین المللی مؤثر خود و انتقال دانش و تجربیات تولیدکنندگان معتبر DRA در دنیا، امکان طراحی و تولید ماده شیمیایی کاهنده اصطکاک (DRA) را با کیفیت رقابتی، جهت برطرف سازی نیاز داخل و همچنین صادرات به دیگر کشورها، فراهم نموده است.

 

 

[1] A. Al-Sarkhi, Drag reduction with polymers in gas–liquid/liquid–liquid flows in pipes: a literature review, J. Nat. Gas Sci. Eng. 2 (2010) 41–48.

[2] C.J. Manfield, C. Lawrence, G. Hewitt, Drag-reduction with additive in multiphase flow: a literature survey, Multiph. Sci. Technol. 11 (1999) 197–221.

[3] Y. Wang, B. Yu, J.L. Zakin, H. Shi, Review on drag reduction and its heat transfer by additives, Adv. Mech. Eng. 2011 (2011) 1–17.

[4] C. White, M.G. Mungal, Mechanics and prediction of turbulent drag reduction with polymer additives, Annu. Rev. Fluid Mech. 40 (2008) 235–256.

[5] B. Jubran, Y. Zurigat, M. Goosen, Drag reducing agents in multiphase flow pipelines: recent trends and future needs, Pet. Sci. Technol. 23 (2005) 1403–1424.

 

برچسب ها:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *