麻省理工學院科研團隊日前發布了一項塗料科技，該技術可以阻止水合物/冰的積聚，以保證管道內(nei) 的油氣傳(chuan) 輸不受堵塞。
發生在2010年4月20日的美國墨西哥鑽井平台的爆炸和原油外泄，給沿岸和海洋生態帶來了毀滅性的破壞。鑽井平台的管理者認為(wei) 幾周時間就可以阻止原油泄漏，直到5月9日，他們(men) 才成功的在破損的油井上安置125噸的控油圓頂控製外泄。如果當時可以采購這種阻止積聚的塗料技術，通過管道將原油快速的傳(chuan) 輸到油輪之上，防止泄漏事件所造成的的災難性汙染。但是，是什麽(me) 阻礙排險計劃沒有按期進展呢？
罪魁禍首就是有凍水和甲烷混合的混合物，其學名稱為(wei) 甲烷包合物。因為(wei) 接近海底的低溫和高壓，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(hui) 出現長達4個(ge) 月的泄漏和生態破壞了。
來自麻省理工學院的研究團隊，給未來可能發生的類似事故提供了新的解決(jue) 方案。它可以防止石油和天然氣管道內(nei) 的堵塞，減少了管道內(nei) 壁清潔的高額維護成本，同時也可以避免由於(yu) 管道內(nei) 部積聚所導致的的應力破裂。
在新一期的ACS Applied Materials and Interfaces科技期刊內(nei) ，MIT機械工程教授Kripa Varanasi、博士後Arindam Das和Taylor Farnham、Srinivas Bengaluru Subramanyam共同撰寫(xie) 了這篇名為(wei) 《阻止冰水混合物積聚新方法》的論文。
新方法的關(guan) 鍵在於(yu) ，在管道內(nei) 部塗覆一層促進阻流物擴散的阻水塗層，塗層可有效的阻止冰粒或者水滴粘附在管道內(nei) 壁，避免可能減緩或者組織流動的包合物積聚。
傳(chuan) 統的管道清潔主要方法是管道加熱、內(nei) 部減壓或者添加化學助劑清除，高額的成本和潛在汙染卻無法避免。新的解決(jue) 方案並不是主動維護，一旦塗裝之後，無須額外的維護，管道內(nei) 壁塗層首先會(hui) 捕捉原油或者天然氣中的液烴，產(chan) 生天然的疏水層，這樣就可以防止冰粒附著在內(nei) 壁上。
論文作者之一，Varanasi介紹說，現有的預防措施被稱為(wei) 流量保證措施，管道方每年花費數億(yi) 美元去進行流量保證措施，在維護成本和環境友好都沒有優(you) 勢。但是如果沒有這種措施，水合物就會(hui) 積聚起來，從(cong) 而降低流量，不僅(jin) 管道運營方的收入會(hui) 降低，而且可能形成管道堵塞，產(chan) 生事故隱患。
另一位論文作者，Das談到，近海大陸架中存在豐(feng) 富的甲烷水合物，近年來甲烷水合物被認為(wei) 是一種巨大的潛在燃料來源，如果可以設計開采方案的話，這種隱患就會(hui) 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和堵塞的影響，防止積聚很大程度上取決(jue) 於(yu) 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(hui) 不斷吸收其他顆粒，積聚的尺寸會(hui) 飛速擴張。Farnham表示，新的方法就在於(yu) 解決(jue) 在最大程度解決(jue) 初始水合物的粘附。
在應用於(yu) 石油和天然氣管道領域之前，該方法也有商業(ye) 化的應用。為(wei) 防止番茄醬、蜂蜜等高粘度液體(ti) 附著在容器內(nei) 壁上，容器內(nei) 部通常會(hui) 進行塗層處理，首先將容器內(nei) 壁塗裝紋理塗層，並在塗層上塗抹潤滑劑，防止粘附。而在新的管道係統中，使用環境為(wei) 液體(ti) ，所以並不適合表麵塗抹潤滑劑。內(nei) 壁疏水是核心，而是在原油中存在的液態烴，隻需要它們(men) 靠表麵塗層的表麵張力就可以粘附在內(nei) 壁之上，就可以起到有效阻水的作用。
在實驗室測試中，甲烷包合物可以在低壓和中壓管道中無阻力傳(chuan) 輸，並沒有發生水合物粘附在管道內(nei) 壁上，證明該係統的行之有效。據悉該研究項目是由意大利能源公司EniSpA通過麻省理工學院能源計劃資助。
責任編輯：李鍾毓
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