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破乳剂的作用

发布时间:2020-11-21 15:28 作者:钱汇娱乐

  破乳剂的作用_能源/化工_工程科技_专业资料。详细阐述了破乳剂的作用机理。济南乾来环保推出新型油水分离剂------专业处理油田三次采油含聚产出液和含油废水回注水含油≤50mg/L(海洋油田含聚污水处理后)。

  科技信息 专题论述 聚合物型破乳剂的研制及其作用机理 商丘职业技术学院 郭 鉴 任向莉 [ 摘 要] 本文根据大港原油的特性和破乳机理, 设计合成了具有较高芳香度和适宜极性的聚合物型破乳剂, 并详细阐 述了该破乳剂的作用机理。该剂具有较强的表面活性及较强的增溶、絮凝、击破界面膜的能力, 室内研究表明, 该 聚合 物型破乳剂具有适宜极性( PHA= 13~ 18) 时, 对大港三元复合驱模拟采出液具有较好 的破乳脱水效果, 优于目前 油田 常用的聚醚型破乳剂 T A1031/ F3111。 [ 关键词] 聚合物型破乳剂 极性 芳香度 增溶 絮凝 作用机理 原油破乳剂是油田采出液脱水和炼油厂原油脱盐必须使用 的一种药剂, 主要作 用是破坏 油水界面膜, 减小 液滴聚结 阻力, 加快油水分离。目前破乳剂 的研究 与应用 已经有 80 多年 的历 史[ 1, 2] , 破乳剂的 分子结构也 发生了 较大变 化, 从 20 世纪 20~ 30 年代研究应用以阴离子表面活性 剂( 包 括脂肪酸 盐、硫酸 盐、 磺酸盐) 为主的第一代 W/ O 原油 破乳剂, 到 40~ 50 年代推出以 低分子表面 活性剂 ( 包 括 0P、平平 加、T ween 等) 为代表 的第二 代 W/ O 原油破乳剂, 60 年代 至今 又研 究应用 了以 高分子 非离 子聚醚表面 活性剂为主的第三 代 W/ O 原油 破乳剂。我 国研究 开发的破乳剂, 主要以非离子聚醚为主, 也研制了聚烯烃、聚醚、 聚胺酯等超 高分子破乳 剂, 较 好地解 决了油 水分离问 题。但随 着油田开采进 入高含水期 , 特别 是随着稠 油热采、碱水驱油、表 面活性剂驱油、聚合物驱油等增产措施的广泛应用, 采出液的结 构越来越复杂、越稳定, 从而加大了原油破乳脱水的困难。为解 决原油生产中不断出现的破乳脱水问题, 人们做了大量 的工作, 如对聚醚型破乳剂改性或复配, 取得了一定的进展, 但尚不能满 足生产要求。从结构来看, 目前应用的破乳剂以环氧丙 烷/ 环氧 乙烷嵌段共聚物及其衍生物( 聚醚 型) 为主, 其它 化学结 构的新 类型破乳剂 的研制工作未受 到重视, 因此 研究非 聚醚型 破乳剂 是解决上述难题的有效途径之一。本文介绍一种聚合物型高分 子破乳剂的合成及破乳效果。 1 实验部分 1 1 仪器与设备 恒温水浴、电动搅 拌器、四 口烧 瓶、温度 计; 氮气 瓶; N icolet 傅立叶变换红外光谱仪。 1 2 药品与材料 ( 甲基) 丙烯酸酯、苯 乙烯、马来酸 酐二烷 基酯、( 甲 基) 丙烯 酸; 大港油田油样/ 水样、碱 ( 碳 酸钠) 、表面活性 剂( 烷基苯 磺酸 盐) 、聚丙烯酰胺( 分子量 300~ 500 万, 水解度 30% ) 。 1 3 破乳剂合成 将几种 聚合单体按一定 配比依 次加入三 角烧瓶 中, 再 加入 一定量的甲苯作为溶剂, 在氮气保 护和不断搅拌下升 温至 60~ 90 , 逐渐滴加引发剂, 历时 1 个小时, 引发 剂滴加 完后继 续反 应 6~ 8 小时, 结束反应, 除去溶剂, 得到破乳剂。 1 4 原油组成分析 按照石油企业 标准 SY/ T 6338- 1997 岩 石可 溶有 机 物和 原油族组分棒薄层火焰离子化 分析方 法 测试 饱和烃、芳烃、胶 质和沥青质含量。 1 5 气相色谱分析 饱和烃气相 色谱 按照 石油 企 业标 准 SY / T 5120- 1997 岩 石氯仿抽提物及原油 中饱和烃气相色谱分析方法 进行。 芳烃气相色 谱石 油企 业标 准 SY / T 6196- 1996 岩 石氯 仿 抽提物和原油芳烃气 相色谱分析方法 进行。 1 6 外光谱制作 将破乳剂/ 沥青 质/ 胶 质均 匀涂 抹在 KBr 压片 上作 为红 外 分析样本, 在 N icolet 红外光谱仪上, 选择灵敏 度 4cm- 1 , 摄 取红 外光谱图。 1 7 模拟采出液的配制 取已预热至 45 的 120 克大 港港 西油 及 280 克大 港港 西 水( 碳 酸 钠 1200mg/ L , 烷 基 苯 磺 酸 盐 200mg / L , 聚 丙 烯 酰 胺 400mg / L) , 置于乳 化器中, 以 1000RPM 的搅拌 速度搅 拌 10 分 钟, 得到含水 70% 的均匀乳化液, 备用。 1 8 破乳效果评价 利用上述模拟采出 液评价 破乳剂 的脱水效 果, 破乳脱 水的 评价参照石油行业标准 SY / T 5281- 2000 瓶 试法。破乳剂 加量 为 100mg / L ; 脱水温度 为 60 , 该 文破 乳脱 水效 果为 120 分 钟 的脱水率和脱出水色 。 2 实验结果与讨论 2 1 大港原油组成及结构 破乳剂的针对性较 强, 破 乳脱水 效果与 原油的 组成有 直接 的关系, 只有当破乳剂的组 成及结构 与原油 的组成 及结构 相匹 配时, 才能取得良好的效果。为给破乳剂的研究提供理论指导, 对大港原油的组成、结构进行了分析。 大港原油组成 见表 1。 从表 1 可以看 出, 大港 港西 原油 沥 青质/ 胶质/ 芳烃含量较高, 饱和烃含量较低, 属于芳香- 沥青基 原油。 表 1 大港原油的组成 组 分 饱和烃 芳烃 胶质 沥青质 含量% 37 66 33 86 16 09 12 39 大港原 油沥 青质、胶质 的红 外 光谱 的特 征 吸收 峰见 表 2。 红外光谱分析表明, 有 羟基、胺基 的 3700~ 3200cm- 1 土丘 状特 征吸收峰; 芳 香 环 的 1600、880、810、750 cm- 1 特 征 吸 收 峰; 酯 基、羧 酸 基 的 1750、1724cm- 1 特 征 吸 收 峰; 杂 环 的 1600、 1560cm- 1特征吸收峰。证实沥青质、胶质的 基本结 构是以 稠合 的芳香环系为核心, 周围连杂环、- OH、- NH2、- CO OH。 35 0 科技信息 专题论述 表 2 沥青质/ 胶质红外光谱的吸收峰与其对 应的官能团 波数 cm- 1 3200~ 3700 2850~ 3000 1750 1724 1665 1600 1560 归属 可能官 能团 Y NH Y OH - NH2 - OH YCH - CH2- CH3 2 2 破乳剂结构表征 破乳剂的结构如下: YC= O YC= O YC= O Y C= C Y杂环 R1C O R1C O R1C O 芳香环 R2 OH NOR2 杂环 146 0 CH 2 CH 2 13 70 CH 3 1 10 0~ 13 00 Y C- N Y C- O 880 810 750 CH CH3 R1 O R2 芳香环 上述结构式中, m、n、p、q= 正整数, R1 、R3 = H/ CH3, R2= C1~ C6, R4= C4~ C18。 表 3 破乳剂红外光谱图吸收峰及对应官能团 波数 cm- 1 归属官能团 329 0 ~ 3180 羟基 3 000 ~ 2850 烷基 17 38 羰基 1 60 0 苯环 14 60 烷基 1 37 0 烷基 10 24 酯基 86 6、81 0、 7 50 苯环 2 3 对三元复合驱模拟采出液的破乳脱水效果 乳剂的极性( PHA ) 只有 在一定 的范围 内, 才 能具有 较好的 破乳 拟在大 港港西区进行三 元复合 驱矿厂试 验, 为解决三 元复 效果, 原因是破乳 剂的 极性 较弱 时, 主要 富集 在乳 液的 油相 一 合驱采出液 破乳脱水的困难, 本文 采用模 拟采出 液评价 合成的 侧; 极性较 强时主要富 集在乳液 的水相一侧, 只有 极性适宜时, 聚合物型 破乳 剂的 破乳脱 水效 果, 同时对 比 T A 1031 及 F3111 的效果, 实验结果见表 4。 表中破乳剂的 PHA 表示 破乳 剂分子 中杂 原子 ( O) 重 量百 才能富集在乳液界面并 顶替形 成界面 膜的活性 剂, 降低界 面膜 的强度, 达到破乳目的。 聚合物型破乳剂含酯基、羧基等亲水基团, 具有较强的界面 分比, 既表示破乳剂的极性大小。 活性, 且具有 定的絮凝能力和润湿性能, 所以对三元复合驱模 表 4 数据表明聚合物型 破乳剂 的 PHA 为 13~ 18 时, 对三 元复合驱模 拟采出液具有较 好的破 乳脱水效 果, 脱水率 可达到 96 6% , 水色较清, 脱 水率和 水色均 优于 T A 1031 和 F3111。破 拟采出液表现出良好的破乳效 果。尤其 是该破乳剂生产条件温 和, 不需高温高压, 操作方便, 原料易得, 生产成本低于聚醚型破 乳剂。 表 4 聚合物型破乳剂破乳脱水效果 破乳剂的 PHA 脱水率 % 水色 破乳剂的 PHA 脱水率 % 水色 12 77 5 浑 23 2 84 2 较黄 13 6 94 6 较清 25 9 66 9 黄 15 4 96 6 较清 27 3 73 9 较黄 17 6 96 4 较清 31 0 72 2 较黄 20 6 89 2 较浑 T A 1031 93 5 较浑 21 6 77 5 浑 F3 11 1 91 1 较浑 35 1 科技信息 专题论述 2 4 破乳剂的破乳机理探讨 破乳过程的实质是破乳剂分子渗入并粘附在乳化液滴的界 面上, 取代天然乳 化 剂并 破坏 界面 膜, 将膜 内包 复的 水释 放出 来, 水滴互相聚结 形 成大 水滴 并沉 降到 底部, 油 水两 相发 生分 离。 目前公 认的破乳机理[ 1] 有以 下几点: 反 相机理。破 乳剂 促使油包水型乳状液反相成为水包油型乳状液。 碰撞击破界 面膜机理。破乳剂碰撞乳状 液的界 面膜或 吸附在界 面膜上, 从 而击破界面膜, 使其稳定性大大降低。( 3) 增溶机理。破乳剂形 成胶束, 增溶乳化剂分子, 引起乳化原油破乳。 絮凝- 聚结机 理。分子量 较大的破乳剂分子将细小的液滴集合成松散的鱼卵 状 聚集体 , 增加液滴相互碰撞 的机 会。 中 和界 面膜电 荷机 理。中和 O/ W 型 乳液 界面 膜电 荷, 降低 液珠 之间 的斥 力。 褶皱变形机 理。具有 双层 或多 层水 圈的 W / O 型 乳状 液, 液滴 内部各层水圈相互连通, 使液滴凝聚而破乳。 根据目 前公认的破乳机 理, 作 者认为 聚合物 型破乳剂 的破 乳机理有如下几点: ( 1) 增溶能力强。沥 青质/ 胶 质是成 膜物质 ( 沥青质、胶 质、 石油酸皂、蜡晶、微型碳酸盐、粘土颗粒) 中对乳液稳定性贡献较 大的天然乳化剂。研究表明[ 3] 沥青质的活性取决于它的聚集 程 度, 单个沥青质分子不足以稳定原油乳液, 沥青质胶团或凝聚体 对乳液稳定性的贡献最大。而沥青质的聚集程度又取决于其周 围环境油相的芳香度和极性, 芳香度和极性增加, 平衡向沥青质 单分子方向 移动, 降低 沥青质 的活性。由 于破乳 剂具有 芳香结 构的苯环及极性官能团( 酯基、羟基、羧基) , 因此, 破乳剂的存在 可以增加沥 青质周围环境的 芳香度 和极性, 促使 活性较 高的沥 青质胶团或 凝聚体向单分子 方向移 动, 实 质上是 增溶活 性较高 的稳定乳液 的沥青质, 导致乳 液稳定 性降低。同 时破乳 剂通过 分子中芳香苯环与具有芳香结 构沥青质/ 胶质相互作用, 对沥青 质/ 胶质产生增溶效果, 从而降 低膜强度, 达到破乳效果。 ( 2) 絮凝- 聚结能力强。聚合物型破乳剂的分子量( 10~ 30 万) 较大, 远大于聚醚型破乳剂的分子量( 1000~ 10000) , 一 个分 子能同时吸附在多个液 滴界面 上, 因 此该破 乳剂对 乳液体 系中 的细小液滴的絮凝能力 远大于 聚醚型 破乳剂, 表现 为脱水 率高 及脱出水色好。 ( 3) 碰撞击破界面膜 几率大。破 乳剂的 分子量 较大且 具有 多分支结构, 有较多的机会碰撞乳液的界面膜, 或顶替已经形成 界面膜 的活性物 质, 从 而击破界面 膜, 使 乳液稳定性 降低, 表现 为脱水率高及脱出水 色好。 3 结论 聚合物型破乳剂 的 PHA 为 13~ 18 时, 对大 港模 拟三 元复 合驱采出液具有良好 的破乳脱水效果, 优于 T A 1031 和 F3111。 聚合物型破乳剂分 子具有 较高的 芳香度和 极性, 增溶 能力 较强。 聚合物型破乳剂分 子量较 大且具 有多分支 结构, 碰撞 击破 界面膜及絮凝能力较 强。 参考文献 [ 1] 王彪 原油 破 乳剂 研 究新 进 展 油 田 化学 1994, 11 ( 3) : 266~ 272 [ 2] 肖稳发 原油破 乳剂的研究 进展 精 细与专用化 学品 2004, 12( 24) : 18~ 20 [ 3] Joseph D M etc Effects o f asphaltene solvency on stabi-l ity of water - in- crude o il emulsion [ J] J Colloid & I nterface Sci , 1997, 189: 242~ 253 ( 上接 349 页) 积极讨论, 不一会儿, 就写 作完毕, 纷纷发言 交流。 他们认真地读着自己的 作品 , 既有振振有辞的 引经据典 , 又 不乏闪着智慧的合理想象; 既有对孔乙己不幸命运的同 情, 又有 对其麻木不仁的痛惜; 既有对作品中 我 的分析, 也有对作品写 作背景的探讨。整个教学过 程真正 做到了 以学生为 中心, 学生 不再是被动 接受知识的 容器, 而是主 动探究 知识的探 索者。教 师由课堂的主宰变成了平等中的首席, 作文教学成了师 生交往、 积极互动、共同发展的过程, 成为人与人之间进行平等的精神交 流的过程。在这个过程中, 教师与学生分享彼此的思考 、经验和 知识, 交流彼此的感情 和体验, 从而 达到了 共识、共享、共进, 实 现了教学相长和共同发展。 三、在阅读中落实研究性学习 研究性 学习要培养学生 敢于怀 疑和否定 权威的 探究意 识。 这在平常的阅读课中也应体现这一点。研究性学习有其总体特 征, 即主体性、开放性、问 题性、实践 性、互 动性和 多样 性。阅读 训练中我们 必须根据阅读课 中特有 的个性特 点, 灵活的 运用研 究性学习方法, 拓开一块创新人才培养的田地 。 阅读训练中我们应重点突出学生的主体性、问题的 开放性、 师生间的互动性, 只有把握好了这些与阅读紧密相关的 特征, 那 么阅读训练 就不再是空架子, 而是 需要充 满激情 地去探 索的未 知领域。如何在阅读训练中体现这些特征呢? 1、在阅读中以教师为主导, 但又要体现学生的主体 性 阅读课 不能完全处在放 任自流 的状态中, 要 在教师的 统一 调度下进行, 否则也很难达到理想的效果。但在阅读课 上, 教师 的作用也只能限于 导 上, 以免因教 师管的 太多而 制约了 学生 主动性的发挥。 2、在阅读中培养学生发现 问题的主动性 研究性学习的主要 特征是 以问题 的形式呈 现内容, 因 此要 在阅读中培养学生的问题 意识。如 我在上 阅 读与交 流 ( 我校 阅读课的一种形式) 时, 先让学 生自己 读预先制 定的书 目, 在学 生整体阅读、感知后让学生自己去产生疑问、发现问题。 3、在生生、师生的互动中, 激发学生 的创造力 如我在指导学生上读 钢铁是怎样炼成的 读书交流会 我心目中的保尔 活动时, 让学生在全面阅读原著、并做大量的 读书笔记的基础上, 让同学们进行交流, 结合保尔的事迹谈自己 心目中的英雄, 我也参与 到其中 和同学 们一起 进行探 讨。 整个读书交流过程中 , 学生发言积极、热烈, 想象大胆, 真正激发 了学生的想象 力和 创造 力。学生 对这 样的 读 交 流课 评价 很 高。 总之, 在语文教学中, 引入研 究性学 习方式, 是语 文课 程改 革的要求, 是素质教育的需要, 是社会发展的总体需求, 同时, 也 是每一位中学语文教 育工作者的责任。 参考文献 [ 1] 郑杰 给 教师 的一 百条 新建 议 华 东师 范大 学出 版 社, 2005 年 3 月 [ 2] 顾明远, 孟繁华 国际教育 新理念 海南出版社, 2005 年3月 35 2


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