定義
高分子減阻劑polymericdrag-reductionadditives,具有減小流體流動阻力作用的高分子化合物。在流體輸送時將它加入
研究
早在18世紀,人們就已發現河流中的淤泥、水藻和水生動物的分泌物都有不同程度的減阻作用,但對於減阻劑和減阻技術的研究和套用,則於20世紀中葉才開始。減阻技術的研究包括水相輸送和有機油相輸送的減阻兩方面。水相
輸送減阻的研究開展較早,發展迅速。目前,人們已研究了大量水溶性高分子減阻劑。其中減阻效率高的,使用量僅幾ppm就可以降低50%以上的阻力,有時則高達80%。對水而言,有效的減阻劑應具有以下幾個特點:分子量高(約106或更高),溶解性能好,抗剪下性好,無支化的長鏈結構等。例如,瓜爾膠為直鏈分子,減阻效率高;而分子量與它相近的阿拉伯膠則有高度支化的結構,就沒有減阻作用。聚環氧乙烷、聚丙烯醯胺和瓜爾膠都是很有效的水相減阻劑。有機相中的減阻問題的研究,開始於20世紀60年代中期。目前,對於原油輸送的減阻研究已取得了一定的進展。例如,某地的石油用內徑為15.6厘米的管道輸送,加入2和20ppm的氫化聚異戊二烯(分子量約7×106)後,在24.4°C,流速為2975升/分時,摩擦損耗可分別降低27%和50%。又如某輸油管系統中加入10ppm的CDR高分子減阻劑(一種α-烯烴的梳狀共聚物)後,可增大15%的流量。在原油等有機相中研究或採用得較多的高分子減阻劑,有聚異丁烯、氫化聚異戊二烯、無規聚丙烯、丁二烯與苯乙烯的嵌段共聚物、乙烯與乙烯基酯類的共聚物、聚丙烯醯胺(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-烯烴的梳狀共聚物等。
套用
高分子減阻劑目前已廣泛套用於各個領域,取得良好的效果。例如,在消防水帶中加入聚環氧乙烷後,用直徑較小的水帶仍能維持水的流量不變,便於消防人員攜帶;在農田灌溉中加入減阻劑後,可提高灌溉效率,擴大灌溉面積;在輸水和輸油系統中加入減阻劑可節省能耗;在泄洪管道中,當出現洪峰時用減阻劑也可提高泄洪效率;在油井鑽探方面,在注入水中加入高分子減阻劑可大大提高注入速率。高分子減阻劑的缺點是價格較貴,不耐剪下應力,易於降解,反覆使用或長途使用時減阻效率會降低。