《先進(jìn)功能材料》報(bào)道化學(xué)系王亞培課題組光熱重要進(jìn)展
石油是世界上最主要的能源，根據(jù)世界能源總署的報(bào)告，目前世界上所消耗的一次能源中三分之一是由石油提供，同時(shí)石油也是重要化工原料，被譽(yù)為“工業(yè)的血液”。目前最主要的石油運(yùn)輸方式是管道運(yùn)輸，但許多石油產(chǎn)地分布在高緯度地區(qū)，如俄羅斯，我國大慶和新疆地區(qū)等，這些地區(qū)常年處于低溫環(huán)境，使得石油非常粘稠，不利于管道運(yùn)輸，而且隨著開采程度的逐漸加深，石油含蠟量逐漸增大，部分石油甚至需要加熱到35oC才能自然流動，這些因素使得石油管道運(yùn)輸效率很低，并且存在堵塞甚至爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。
目前主要的解決方法是沿管線架設(shè)加熱站，但是其成本高且能耗大，具體而言，根據(jù)大慶油田的報(bào)告，使輸油管線每升高1oC，其成本每年需增加2000萬人民幣。另一種解決辦法是添加原油抗凝劑，該方法效果良好并可以作為管道加熱方法的補(bǔ)充，但存在用量大、后期分離困難，總體成本高昂的問題，不僅如此，不同油田由于石油成分不同往往需要研發(fā)不同種的抗凝劑，這些都限制了它的使用范圍。
?????????????????????????????????????????????????????????????????? 圖1. 基于光熱轉(zhuǎn)換加熱石油管道示意圖
?? 目前，王亞培課題組設(shè)計(jì)了一種基于PPy-PU互穿網(wǎng)絡(luò)的光熱彈性體，該材料制備簡單并且具有良好的光熱性能，能吸收絕大部分太陽光能并將其轉(zhuǎn)為熱能，同時(shí)該材料制成的中空管道結(jié)構(gòu)，保證了在夜晚無光照條件時(shí)，還具有一定的保溫性能。最終，實(shí)現(xiàn)利用光熱轉(zhuǎn)換將高緯度地區(qū)充足的太陽能轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)行管道加熱的策略，該方法具有適用范圍廣，低成本無能耗的優(yōu)點(diǎn)。
為了驗(yàn)證最終效果，該團(tuán)隊(duì)選擇中國延長油田的原油作為樣品，在-15 oC的低溫冷庫中進(jìn)行了實(shí)際測試。通過紅外相機(jī)觀測，最終采用該方法的輸油管道溫度升高了近40 oC，相應(yīng)的石油粘度降低到200 mpa*s以下，達(dá)到原油可以無阻力流動的要求，證明了該方法的可行性和重要價(jià)值。
論文第一作者為中國人民大學(xué)化學(xué)系碩士生呂善知，博士生賀泳霖為共同第一作者，通訊作者為中國人民大學(xué)化學(xué)系王亞培教授，該項(xiàng)研究工作得到了國家自然科學(xué)基金和中國人民大學(xué)的大力支持。
文章鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201900703
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