[发明专利]一种蜡分子扩散系数的测试方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种蜡分子扩散系数的测试方法及其装置。

背景技术

原油是一种复杂的烃类和非烃类混合物，其中C₁₇以上的正构烷烃称为蜡。蜡在原油中的溶解度随温度的降低而下降，当原油温度降低到析蜡点温度时，蜡因过饱和而结晶析出。高含蜡的原油凝固点比较高，常需要采用加热输送原油以保证原油的流动性，这样出现的现象是：管内油温通常都高于管壁温度，当管壁温度低于原油析蜡点时，管壁附近的蜡分子率先析出并部分沉积于管壁，从而形成管中心与管壁处的蜡分子浓度差。在蜡分子浓度差的驱动下，蜡分子向管壁扩散，最终在管壁析出形成蜡沉积层。随着蜡沉积层厚度的增加，管道的流通面积减小，原油流动阻力增大，管道输送能力降低，甚至堵塞管道，从而造成生产事故。

为提高原油的管道输送能力和效率，针对上述原油中由于蜡分子扩散所产生的蜡沉积的问题提出有效的解决手段，通过蜡沉积模型对含蜡原油管道的蜡沉积层厚度分布进行预测是一个基础工作。为了描述蜡分子的扩散过程，获得蜡分子在原油中的扩散系数是一个关键因素。但是，一方面，由于分子扩散系数的基础数据库并未建立，手册及文献中所提供的蜡分子扩散系数的真实数据非常稀缺，故目前几乎所有的蜡沉积模型均采用经验公式计算蜡分子在原油中的扩散系数；另一方面，通常用来测量分子扩散系数的膜池法、干涉法等实验方法具有耗时、设备昂贵、操作繁琐等缺陷。因此，如何能够运用有效的方法，方便、快捷而准确地测定出蜡分子的扩散系数一直是人们亟待解决的问题。

发明内容

本发明所解决的主要技术问题，在于提供一种蜡分子扩散系数的测试方法，该方法能够方便、快捷而准确地测定出蜡分子扩散系数。

本发明还提供了一种能够实现上述测试方法的装置。

本发明提供一种蜡分子扩散系数的测试方法，所述测试方法包括以下步骤：

1）将载流体溶液泵入毛细管中，再将脉冲溶液注入该毛细管中，使脉冲溶液在载流体溶液所形成的层流流场中扩散，并控制所述载流体溶液和所述脉冲溶液从毛细管中心扩散到管壁的时间小于从毛细管入口扩散到出口的时间；

其中，所述载流体溶液和所述脉冲溶液是具有相同溶质与溶剂的溶液，但二种溶液之间存在溶度差，所述溶质为具有不小于C17碳链长度的正构烷烃，所述溶剂为具有不大于C10碳链长度的烃类、醇类或芳香类物质，并且，所述载流体溶液的流速形成层流流场，满足下式：

2rUρ/η≤2000

式中U为载流体溶液的流速，m·s^-1；r为毛细管内半径；ρ为载流体溶液的密度，kg·m^-3；η为载流体溶液的动力粘度，Pa·s；

2）通过UV检测器检测毛细管内溶液的洗出峰，通过下式得到蜡分子扩散系数：

DAB=0.231r2tR(W1/2)2]]>

式中D_AB为蜡分子扩散系数，m²/s；W_1/2为半峰宽，s；r为毛细管内半径，m；t_R为出峰时间，s。

在本发明的具体实施方案中，该测试方法还包括在测试前对测试装置的初始化，包括：采用所述载流体溶液对所述毛细管进行润洗以及设置UV检测器的检测波长。

在本发明中，通常设置UV检测器的检测波长在所述载流体溶液最大吸收波长的±5nm范围内，该范围的检测波长有利于得到更准确的测试结果。例如，对于大多数烷烃、醇、酮类有机物质，可选择190～200nm范围内的检测波长。