本發(fā)明涉及一種石油化工領(lǐng)域的評價(jià)方法，具體是一種劣質(zhì)超重油流動改進(jìn)劑的流變學(xué)評價(jià)方法。

背景技術(shù)：

隨著石油資源的日漸短缺，開采并煉制重質(zhì)乃至超重質(zhì)油已成為石油工業(yè)發(fā)展的重要趨勢之一。眾所周知，劣質(zhì)超重油密度大，凝固點(diǎn)高，粘度大，流動困難，從開采地至煉制地之間的運(yùn)輸不論是通過油輪運(yùn)輸還是管道輸送都有很大難度，為研究者提出了挑戰(zhàn)。國際上通常采用的輸送方法是升溫降凝或稀釋降凝，但物耗和能耗相當(dāng)大，運(yùn)輸費(fèi)用相當(dāng)昂貴。因此，通過加入合適的流動改進(jìn)劑來改進(jìn)劣質(zhì)超重油的流動性，將可以大大節(jié)約運(yùn)輸成本，降低投資成本，且不污染環(huán)境。

在流動改進(jìn)劑的研制開發(fā)過程中，流動改進(jìn)劑在劣質(zhì)超重油應(yīng)用中的有效性和匹配性評價(jià)方法始終是一個(gè)亟待解決的突出問題，嚴(yán)重影響著研發(fā)的進(jìn)度。

在現(xiàn)有技術(shù)中，通常是通過粘度測試法或環(huán)道裝置進(jìn)行評價(jià)。粘度測試法是指將流動改進(jìn)劑在一定條件下手動摻入目標(biāo)劣質(zhì)超重油樣品中去，簡單測試摻入前后的粘度差值，粗略評判該流動改進(jìn)劑的有效性，該方法得到的結(jié)果受手動摻入的方式方法及具體條件影響很大，得到的結(jié)果粗略，波動性較大，通常還要多次操作取平均值，很難真正做到準(zhǔn)確定量評價(jià)，并且，得到的數(shù)據(jù)結(jié)果與管道中真實(shí)流場下的作用情況關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)。

目前常用的環(huán)道評價(jià)裝置能夠較為真實(shí)地反映管道輸送過程中流動改進(jìn)劑對劣質(zhì)超重油流動性提高的實(shí)際情況，但裝置結(jié)構(gòu)及操作相當(dāng)復(fù)雜，裝置建設(shè)投資大；加上每一次試驗(yàn)都需要采用高壓氮?dú)庾鳛閯恿?、不同的油品流動介質(zhì)環(huán)道試驗(yàn)過程中需要大量的清洗和溫控操作，輔助工作量較大；另外，由于不同性質(zhì)的劣質(zhì)超重油對流動改進(jìn)劑有很強(qiáng)的選擇性和匹 配性，測試工作量巨大，因此測得一套數(shù)據(jù)通常需要很高的成本，大大地阻礙了流動改進(jìn)劑的研制開發(fā)進(jìn)度。

不同品種及開采地的劣質(zhì)超重油由于本身的性質(zhì)和成分不同，對流動改進(jìn)劑的選擇性極強(qiáng)，針對一種、幾種或一類相似性質(zhì)的劣質(zhì)超重油確定一種簡便、低成本、快速、定量準(zhǔn)確的評價(jià)方法，對于加快相應(yīng)適用的流動改進(jìn)劑的開發(fā)十分必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種劣質(zhì)超重油流動改進(jìn)劑的流變學(xué)評價(jià)方法。通過直接測量該流動改進(jìn)劑的流變學(xué)性質(zhì)，可快速準(zhǔn)確判定其應(yīng)用于目標(biāo)劣質(zhì)超重油品中的有效性。

本發(fā)明的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種劣質(zhì)超重油流動改進(jìn)劑的流變學(xué)評價(jià)方法，該流動改進(jìn)劑用于對API度小于10°，總氮含量高于5000ppm，堿性氮含量高于1500ppm，且釩含量高于380ppm的劣質(zhì)超重油的流動性加以改進(jìn)，包括以下步驟：將待測的流動改進(jìn)劑置于應(yīng)變控制型流變儀的夾具上，設(shè)置流變儀的具體測試參數(shù)，設(shè)置所述應(yīng)變控制型流變儀的扭矩范圍為0.01μN(yùn)m-200mNm，扭矩精度為0.1nNm，法向應(yīng)力范圍為0.01-50N，可施加的頻率范圍為1×10^-5-628rad/s，當(dāng)測得的相角最小值≤2.54°時(shí)，將該流動改進(jìn)劑評價(jià)為能夠滿足劣質(zhì)超重油流動性改進(jìn)30％的要求；

所述測試參數(shù)還包括溫度、施加的應(yīng)變、轉(zhuǎn)動頻率、取點(diǎn)模式和積分時(shí)間，測得全頻率范圍內(nèi)相角的最小值。

本發(fā)明所述的劣質(zhì)超重油流動改進(jìn)劑的流變學(xué)評價(jià)方法，所述測試參數(shù)中的溫度優(yōu)選為200-300℃。

本發(fā)明所述的劣質(zhì)超重油流動改進(jìn)劑的流變學(xué)評價(jià)方法，所述測試參數(shù)中的施加的應(yīng)變優(yōu)選為1％-5％。

本發(fā)明所述的劣質(zhì)超重油流動改進(jìn)劑的流變學(xué)評價(jià)方法，所述測試參數(shù)中的轉(zhuǎn)動頻率范圍優(yōu)選為0.0001rad/s-500rad/s。

本發(fā)明所述的劣質(zhì)超重油流動改進(jìn)劑的流變學(xué)評價(jià)方法，所述測試參數(shù)中的取點(diǎn)模式優(yōu)選為對數(shù)取點(diǎn)法，其中的每個(gè)數(shù)量級最好至少取3個(gè)點(diǎn)。

本發(fā)明所述的劣質(zhì)超重油流動改進(jìn)劑的流變學(xué)評價(jià)方法，所述測試參數(shù)中 的積分時(shí)間優(yōu)選為各測試頻率下的1-5個(gè)測試周期。

本發(fā)明所述的劣質(zhì)超重油流動改進(jìn)劑的流變學(xué)評價(jià)方法，其中，所述劣質(zhì)超重油的酸值優(yōu)選高于3.5mgKOH/g。

本發(fā)明所述的劣質(zhì)超重油流動改進(jìn)劑的流變學(xué)評價(jià)方法，其中，所述劣質(zhì)超重油的瀝青質(zhì)含量優(yōu)選大于9％。

本發(fā)明所述的劣質(zhì)超重油流動改進(jìn)劑的流變學(xué)評價(jià)方法，其中，所述劣質(zhì)超重油的鎳含量優(yōu)選大于75ppm。

本發(fā)明所述的劣質(zhì)超重油流動改進(jìn)劑的流變學(xué)評價(jià)方法，其中，所述流動改進(jìn)劑在劣質(zhì)超重油中的添加量優(yōu)選為100-1000ppm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：針對上述性質(zhì)范圍的劣質(zhì)超重油品，通過直接對流動改進(jìn)劑進(jìn)行流變學(xué)性質(zhì)的測定，省去了流動改進(jìn)劑與劣質(zhì)超重油品的混合過程，能夠快速準(zhǔn)確地判定和篩選適用的流動改進(jìn)劑，并能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)定量評價(jià)流動性改進(jìn)程度；本方法用時(shí)較短，精度高，簡便高效且成本很低，與實(shí)際應(yīng)用情況關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，不需要任何其它輔助油品介質(zhì)或特殊動力，不產(chǎn)生任何環(huán)境污染，在工業(yè)研究開發(fā)過程中具有很強(qiáng)應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明采用流變學(xué)方法測試流動改進(jìn)劑的性質(zhì)時(shí)，施以固定溫度、固定應(yīng)變，改變轉(zhuǎn)動頻率，考察在全部頻率范圍內(nèi)流動改性劑的流變學(xué)行為，得到相角隨頻率的變化規(guī)律。

具體實(shí)施方式

以下通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。下列實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)條件。

劣質(zhì)超重油A的API度為7.8°，總氮含量為5315ppm，堿性氮含量為1546ppm，釩含量為395ppm，鎳含量為80ppm，酸值為4.1mgKOH/g，瀝青質(zhì)含量為9.7％。

劣質(zhì)超重油B的API度為9.3°，總氮含量為5519pm，堿性氮含量為1658ppm，釩含量為408ppm，鎳含量為85ppm，酸值為3.8mgKOH/g，瀝青質(zhì)含量為10.6％。

劣質(zhì)超重油C的API度為19.8°，總氮含量為4500pm，堿性氮含量 為598ppm，釩含量為102ppm，鎳含量為55ppm，酸值為1.8mgKOH/g，瀝青質(zhì)含量為1.8％。

實(shí)施例1

將市售流動改進(jìn)劑樣品SY-1置于應(yīng)變控制型流變儀夾具上，將該流變儀扭矩精度為0.1nNm，扭矩范圍為0.01μN(yùn)m-200mNm，法向應(yīng)力范圍為0.01-50N，可施加的檢測頻率范圍為1×10^-5-628rad/s，設(shè)置溫度為200℃，平衡時(shí)間為2min，施加1％的應(yīng)變，設(shè)置檢測頻率范圍為0.001-100rad/s，以對數(shù)模式每個(gè)數(shù)量級取3個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，積分時(shí)間設(shè)置為1個(gè)周期，讀取全測試頻率范圍內(nèi)相角數(shù)據(jù)，讀取其最小值，列于表1中。

同時(shí)，在劣質(zhì)超重油A中加入100ppm的流動改進(jìn)劑樣品SY-1，采用傳統(tǒng)環(huán)道實(shí)驗(yàn)測定其流動性改進(jìn)的比例，列于表1中。

實(shí)施例2

將合成流動改進(jìn)劑樣品BR-3置于應(yīng)變控制型流變儀夾具上，該流變儀扭矩精度為0.1nNm，扭矩范圍為0.01μN(yùn)m-200mNm，法向應(yīng)力范圍為0.01-50N，可施加的檢測頻率范圍為1×10^-5-628rad/s，設(shè)置溫度為250℃，平衡時(shí)間為5min，施加5％的應(yīng)變，設(shè)置檢測頻率范圍為0.0001-500rad/s，以對數(shù)模式每個(gè)數(shù)量級取5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，積分時(shí)間設(shè)置為2個(gè)周期，讀取全測試頻率范圍內(nèi)相角數(shù)據(jù)，讀取其最小值，列于表1中。

同時(shí)，在劣質(zhì)超重油A中加入100ppm的流動改進(jìn)劑樣品BR-3，采用傳統(tǒng)環(huán)道實(shí)驗(yàn)測定其流動性改進(jìn)的比例，列于表1中。

實(shí)施例3

將市售流動改進(jìn)劑樣品TM-4置于應(yīng)變控制型流變儀夾具上，該流變儀扭矩精度為0.1nNm，扭矩范圍為0.01μN(yùn)m-200mNm，法向應(yīng)力范圍為0.01-50N，可施加的檢測頻率范圍為1×10^-5-628rad/s，設(shè)置溫度為300℃，平衡時(shí)間為3min，施加3％的應(yīng)變，設(shè)置檢測頻率范圍為0.01-500rad/s，以對數(shù)模式每個(gè)數(shù)量級取7個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，積分時(shí)間設(shè)置為3個(gè)周期，讀取全測試頻率范圍內(nèi)相角數(shù)據(jù)，讀取其最小值，列于表1中。

同時(shí)，在劣質(zhì)超重油A中加入100ppm的流動改進(jìn)劑樣品TM-4，采用傳統(tǒng)環(huán)道實(shí)驗(yàn)測定其流動性改進(jìn)的比例，列于表1中。

實(shí)施例4

將合成流動改進(jìn)劑樣品DTJ-5置于應(yīng)變控制型流變儀夾具上，該流變儀扭矩精度為0.1nNm，扭矩范圍為0.01μN(yùn)m-200mNm，法向應(yīng)力范圍為0.01-50N，可施加的檢測頻率范圍為1×10^-5-628rad/s，設(shè)置溫度為270℃，平衡時(shí)間為4.5min，施加4％的應(yīng)變，設(shè)置檢測頻率范圍為0.001-10rad/s，以對數(shù)模式每個(gè)數(shù)量級取9個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，積分時(shí)間設(shè)置為5個(gè)周期，讀取全測試頻率范圍內(nèi)相角數(shù)據(jù)，讀取其最小值，列于表1中。

同時(shí)，在劣質(zhì)超重油A中加入500ppm的流動改進(jìn)劑樣品DTJ-5，采用傳統(tǒng)環(huán)道實(shí)驗(yàn)測定其流動性改進(jìn)的比例，列于表1中。

實(shí)施例5

將市售流動改進(jìn)劑樣品DTJ-5置于應(yīng)變控制型流變儀夾具上，將該流變儀扭矩精度為0.1nNm，扭矩范圍為0.01μN(yùn)m-200mNm，法向應(yīng)力范圍為0.01-50N，可施加的檢測頻率范圍為1×10^-5-628rad/s，設(shè)置溫度為200℃，平衡時(shí)間為2min，施加1％的應(yīng)變，設(shè)置檢測頻率范圍為0.001-100rad/s，以對數(shù)模式每個(gè)數(shù)量級取3個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，積分時(shí)間設(shè)置為1個(gè)周期，讀取全測試頻率范圍內(nèi)相角數(shù)據(jù)，讀取其最小值，列于表1中。

同時(shí)，在劣質(zhì)超重油A中加入500ppm的流動改進(jìn)劑樣品DTJ-5，采用傳統(tǒng)環(huán)道實(shí)驗(yàn)測定其流動性改進(jìn)的比例，列于表1中。

實(shí)施例6

將市售流動改進(jìn)劑樣品SY-1置于應(yīng)變控制型流變儀夾具上，將該流變儀扭矩精度為0.1nNm，扭矩范圍為0.01μN(yùn)m-200mNm，法向應(yīng)力范圍為0.01-50N，可施加的檢測頻率范圍為1×10^-5-628rad/s，設(shè)置溫度為200℃，平衡時(shí)間為2min，施加1％的應(yīng)變，設(shè)置檢測頻率范圍為0.001-100rad/s，以對數(shù)模式每個(gè)數(shù)量級取3個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，積分時(shí)間設(shè)置為1個(gè)周期，讀取全測試頻率范圍內(nèi)相角數(shù)據(jù)，讀取其最小值，列于表1中。

同時(shí)，在劣質(zhì)超重油B中加入1000ppm的流動改進(jìn)劑樣品SY-1，采用傳統(tǒng)環(huán)道實(shí)驗(yàn)測定其流動性改進(jìn)的比例，列于表1中。

實(shí)施例7

將合成流動改進(jìn)劑樣品SY-1置于應(yīng)變控制型流變儀夾具上，該流變儀扭矩精度為0.1nNm，扭矩范圍為0.01μN(yùn)m-200mNm，法向應(yīng)力范圍為0.01-50N，可施加的檢測頻率范圍為1×10^-5-628rad/s，設(shè)置溫度為250℃， 平衡時(shí)間為5min，施加5％的應(yīng)變，設(shè)置檢測頻率范圍為0.0001-500rad/s，以對數(shù)模式每個(gè)數(shù)量級取5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，積分時(shí)間設(shè)置為2個(gè)周期，讀取全測試頻率范圍內(nèi)相角數(shù)據(jù)，讀取其最小值，列于表1中。

同時(shí)，在劣質(zhì)超重油B中加入1000ppm的流動改進(jìn)劑樣品SY-1，采用傳統(tǒng)環(huán)道實(shí)驗(yàn)測定其流動性改進(jìn)的比例，列于表1中。

實(shí)施例8

將合成流動改進(jìn)劑樣品NY-6置于應(yīng)變控制型流變儀夾具上，該流變儀扭矩精度為0.1nNm，扭矩范圍為0.01μN(yùn)m-200mNm，法向應(yīng)力范圍為0.01-50N，可施加的檢測頻率范圍為1×10^-5-628rad/s，設(shè)置溫度為250℃，平衡時(shí)間為5min，施加5％的應(yīng)變，設(shè)置檢測頻率范圍為0.0001-500rad/s，以對數(shù)模式每個(gè)數(shù)量級取5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，積分時(shí)間設(shè)置為2個(gè)周期，讀取全測試頻率范圍內(nèi)相角數(shù)據(jù)，讀取其最小值，列于表1中。

同時(shí)，在劣質(zhì)超重油B中加入1000ppm的流動改進(jìn)劑樣品NY-6，采用傳統(tǒng)環(huán)道實(shí)驗(yàn)測定其流動性改進(jìn)的比例，列于表1中。

實(shí)施例9

將適用于劣質(zhì)重油C的市售流動改進(jìn)劑樣品NA-7置于應(yīng)變控制型流變儀夾具上，將該流變儀扭矩精度為0.1nNm，扭矩范圍為0.01μN(yùn)m-200mNm，法向應(yīng)力范圍為0.01-50N，可施加的檢測頻率范圍為1×10^-5-628rad/s，設(shè)置溫度為200℃，平衡時(shí)間為2min，施加1％的應(yīng)變，設(shè)置檢測頻率范圍為0.001-100rad/s，以對數(shù)模式每個(gè)數(shù)量級取3個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，積分時(shí)間設(shè)置為1個(gè)周期，讀取全測試頻率范圍內(nèi)相角數(shù)據(jù)，讀取其最小值，列于表1中。

同時(shí)，在劣質(zhì)超重油C中加入800ppm的流動改進(jìn)劑樣品NA-7，采用傳統(tǒng)環(huán)道實(shí)驗(yàn)測定其流動性改進(jìn)的比例，列于表1中。

表1 各實(shí)施例中測試數(shù)據(jù)對比

表1是各實(shí)施例應(yīng)用不同流動改進(jìn)劑、針對不同超重油樣品、采取不同測試條件測得的相角最小值，以及應(yīng)用傳統(tǒng)環(huán)道實(shí)驗(yàn)估測的流動改進(jìn)比例，比較可見，本發(fā)明涉及方法測得的數(shù)據(jù)與環(huán)道實(shí)驗(yàn)實(shí)測結(jié)果相符，能夠很好地利用本發(fā)明流變學(xué)評價(jià)方法客觀評價(jià)流動改性劑的有效性情況；此外，可看到屬于本發(fā)明所述性質(zhì)范圍內(nèi)的不同性質(zhì)油品，本方法有著廣泛的適用性，準(zhǔn)確快速高效。

當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。