麻省理工涂料科技可有效保證油氣傳輸不受堵塞

       麻省理工學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)日前發(fā)布了一項(xiàng)涂料科技，該技術(shù)可以阻止水合物/冰的積聚，以保證管道內(nèi)的油氣傳輸不受堵塞。

       發(fā)生在2010年4月20日的美國(guó)墨西哥鉆井平臺(tái)的爆炸和原油外泄，給沿岸和海洋生態(tài)帶來(lái)了毀滅性的破壞。鉆井平臺(tái)的管理者認(rèn)為幾周時(shí)間就可以阻止原油泄漏，直到5月9日，他們才成功的在破損的油井上安置125噸的控油圓頂控制外泄。如果當(dāng)時(shí)可以采購(gòu)這種阻止積聚的涂料技術(shù)，通過(guò)管道將原油快速的傳輸?shù)接洼喼�上，防止泄漏事件所造成的的�?zāi)難性污染。但是，是什么阻礙排險(xiǎn)計(jì)劃沒(méi)有按期進(jìn)展呢？

       罪魁禍?zhǔn)拙褪怯袃鏊�和甲烷混合的混合物，其學(xué)名稱(chēng)為甲烷包合物。因?yàn)榻咏�海底的低溫和高壓，很容易在控油圓頂和外泄管道附近聚集大量的泥漿混合物，影響原油的通暢輸送。如果不存在甲烷包合物的影響，控油圓頂是可以順利工作，也就不會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)4個(gè)月的泄漏和生態(tài)破壞了。

       來(lái)自麻省理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)，給未來(lái)可能發(fā)生的類(lèi)似事故提供了新的解決方案。它可以防止石油和天然氣管道內(nèi)的堵塞，減少了管道內(nèi)壁清潔的高額維護(hù)成本，同時(shí)也可以避免由于管道內(nèi)部積聚所導(dǎo)致的的應(yīng)力破裂。

       在新一期的ACSAppliedMaterialsandInterfaces科技期刊內(nèi)，MIT機(jī)械工程教授KripaVaranasi、博士后ArindamDas和TaylorFarnham、SrinivasBengaluruSubramanyam共同撰寫(xiě)了這篇名為《阻止冰水混合物積聚新方法》的論文。

       新方法的關(guān)鍵在于，在管道內(nèi)部涂覆一層促進(jìn)阻流物擴(kuò)散的阻水涂層，涂層可有效的阻止冰�；蛘咚�滴粘附在管道內(nèi)壁，避免可能減緩或者組織流動(dòng)的包合物積聚。

       傳統(tǒng)的管道清潔主要方法是管道加熱、內(nèi)部減壓或者添加化學(xué)助劑清除，高額的成本和潛在污染卻無(wú)法避免。新的解決方案并不是主動(dòng)維護(hù)，一旦涂裝之后，無(wú)須額外的維護(hù)，管道內(nèi)壁涂層首先會(huì)捕捉原油或者天然氣中的液烴，產(chǎn)生天然的疏水層，這樣就可以防止冰粒附著在內(nèi)壁上。

       論文作者之一，Varanasi介紹說(shuō)，現(xiàn)有的預(yù)防措施被稱(chēng)為流量保證措施，管道方每年花費(fèi)數(shù)億美元去進(jìn)行流量保證措施，在維護(hù)成本和環(huán)境友好都沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。但是如果沒(méi)有這種措施，水合物就會(huì)積聚起來(lái)，從而降低流量，不僅管道運(yùn)營(yíng)方的收入會(huì)降低，而且可能形成管道堵塞，產(chǎn)生事故隱患。

       另一位論文作者，Das談到，近海大陸架中存在豐富的甲烷水合物，近年來(lái)甲烷水合物被認(rèn)為是一種巨大的潛在燃料來(lái)源，如果可以設(shè)計(jì)開(kāi)采方案的話(huà)，這種隱患就會(huì)變得更大。甲烷水合物的沉積和積聚要比油氣更容易受到凍結(jié)和堵塞的影響，防止積聚很大程度上取決于避免最初的水合物粘附在管壁上，一旦粘附上，初始的水合物就會(huì)不斷吸收其他顆粒，積聚的尺寸會(huì)飛速擴(kuò)張。Farnham表示，新的方法就在于解決在最大程度解決初始水合物的粘附。

       在應(yīng)用于石油和天然氣管道領(lǐng)域之前，該方法也有商業(yè)化的應(yīng)用。為防止番茄醬、蜂蜜等高粘度液體附著在容器內(nèi)壁上，容器內(nèi)部通常會(huì)進(jìn)行涂層處理，首先將容器內(nèi)壁涂裝紋理涂層，并在涂層上涂抹潤(rùn)滑劑，防止粘附。而在新的管道系統(tǒng)中，使用環(huán)境為液體，所以并不適合表面涂抹潤(rùn)滑劑。內(nèi)壁疏水是核心，而是在原油中存在的液態(tài)烴，只需要它們靠表面涂層的表面張力就可以粘附在內(nèi)壁之上，就可以起到有效阻水的作用。

       在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，甲烷包合物可以在低壓和中壓管道中無(wú)阻力傳輸，并沒(méi)有發(fā)生水合物粘附在管道內(nèi)壁上，證明該系統(tǒng)的行之有效。據(jù)悉該研究項(xiàng)目是由意大利能源公司EniSpA通過(guò)麻省理工學(xué)院能源計(jì)劃資助。