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[资料] 焦油破乳剂知识---焦油破乳剂概述下

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发表于 2017-8-18 11:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
5.破乳剂选用原则
1972年以来,大庆油田已发现破乳效果与破乳剂结构、原油性质之间有以下规律。
1.石蜡基原油宜用多段结构的破乳剂。一般可选用SP型或AP型破乳剂。石蜡基原油含沥青质、胶质等亲油性表面活性物质少,比重较小,容易破乳。但是微小珠状原油容易被带入水中。多段结构的破乳剂因分子量大,破乳速度较慢,可充分发挥絮凝、聚结作用,减少污水带油。
2.沥青基原油宜用二段结构的破乳剂。沥青基原油中亲油的表面活性剂含量较多,粘度大,水油比重差小,油水不易分离。因此,须选用破乳速度快的二段结构破乳剂。例如,AE型破乳剂能用于山东胜利油田、华北油田、辽河油田等沥青基原油的破乳;虽然也能用于大庆石蜡基原油的破乳,但污水带油较多,与多段结构破乳剂复配能取得较好的效果。
3.含环烷酸原油的破乳应采用AE型破乳剂再加少量有机酸。环烷酸的钠盐是亲水性表面活性剂,在它存在下可以形成很稳定的水包油型乳状液,加下少量有机酸可使环烷酸钠盐转化为环烷酸,破乳就比较容易。胜利孤岛油田使用AE型破乳剂与醋酸复配,达到了破乳和常温输送的目的。
4.多段结构的破乳剂,如亲油头大亲油尾小,则破乳速度快,破乳效果好,但污水含油较多;反之,破乳速度较慢,效果较差,但污水含油少。
6.影响破乳剂质量的因素
影响破乳剂质量的主要因素是合成破乳剂的原料料纯度、含水量、含醛量以及聚合时的操作温度。
6.1环氧丙烷、环氧乙烷的纯度
非离子型表面活性剂属嵌段聚合物,亲油疏水基团由环氧丙烷聚合而成,亲水基团则由环氧乙烷聚合而成,亲油疏水末端则又由环氧丙烷聚合而成。要求纯度为98%以上。


6.2.环氧丙烷、环氧乙烷的含醛量
原料环氧丙烷、环氧乙烷中的含醛量,原石化部标准规定应小于0.15%,否则易发生醛的缩合反应。当合成温度高于120℃,有KOH催化剂存在时,乙醛缩合生成丁烯一2一醛,并可继续与乙醛发生缩合反应,最后生成棕褐色树脂状产物,增加破乳剂的色度,并影响破乳剂合成主反应的顺利进行。提高反应温度会使不饱和双键值增大,降低活性,影响环氧丙烷或环氧乙烷聚合。
6.3.含水量
水在破乳剂的合成反应中是极为重要的一个因索。极微量的水份也会影响聚醚的分子量。各种原料中的微量水均要严格控制。原石化部规定环氧丙烷、环氧乙烷含水量应小于0.1%。反应过程中生成的水可在聚合后期采取加热抽真空方法除去。
7.破乳及其它功能
破乳剂是一种表面活性剂,因此除了能破乳外,还兼具有其他功能。
1.原油低含水阶段(含水20%以下)可以选择水溶性较强(即亲水基较大)的破乳剂,例如SP169,这类破乳剂既能破乳,又能降低原油乳状液的摩阻。
2.原油含水量较高时可以选择亲水基较小而亲油基较大的破乳剂,例如APll3,这样可以减少加药量,破乳温度也可降低。
3.当脱出水是正指数过饱和不稳定水时(分离出的水容易结垢),可以采用AP型,AE型破乳剂。这两类破乳剂的起始剂都是多乙烯多胺。胺基氮可以提供一对电子与铁离子生成配价键,因此含氮化合物与钢管吸附能力佼强,能在钢管表面形成表面活性剂膜,起到防垢的作用。
4.当要求既能破乳又能防蜡、降凝、降凝时,可选用AP型、AE型破乳剂,且最好将药剂注入井底。药剂在油骨内起防蜡作用,在地面集输管网中起降凝、降粘作用,至脱水站时可以起破乳作用,发挥所谓“一剂多效”的作用。
5.在破乳后水溶性破乳剂大部分留在含油污水中。这种污水经净化后可作为注水的水源。
8.破乳剂应用和发展方向
目前使用的破乳剂大部分是水溶性,破乳速度较油溶性的稍慢。而且凝固点为-15℃到-18℃,高寒地区冬季使用不方便,而国外破乳剂的凝固点一般为-40℃。在低温时,脱出水含油量超过0.5%,加重污水处理负担,使污水达不到回注标准。
8.1.如何合理应用现有的破乳剂
如何合理应用现有的破乳剂是一个十分重要的问题。
1.将破乳剂加入油水乳状液时要有适当的搅拌。搅拌速度太小,达不到使破乳剂与乳状液均匀混合的目的,太快则会使乳状液珠破碎成更细小的微液滴。按照Stokes公式,油珠浮升速度与油珠直径的平方成正比关系。生成微小的油珠后,乳状液体系将变得更稳定而不易被破坏分离。
2.原油乳状液含水量大于20%后,一般应该用油溶性破乳剂。因为:
a.油溶性破乳剂可以由油包水型乳状液的油连续相较快地进入油水界面膜;
b.油溶性破乳剂的大部有效成份溶于油相中,油相内破乳剂浓度相对较大,用量可以比水溶性破乳剂减少;
c.在油相中仍有较大量的破乳剂,因此在长输管线输送时,仍保持一定的破乳功能。
3.所选择的破乳温度一般以破乳剂的浊点左右较好。如选择低温破乳剂,应选择亲水基较小的破乳剂。因为破乳剂的浊点正是氢键开始破坏、亲油端的作用开始变强时的温度,此时破乳剂在乳状液的油相中还呈溶解状态。当温度高于浊点较多时,破乳剂大部分变为悬浮颗粒留存于油相中,一与油水界面接触机会减少,破乳能力降低。
4.线型结构的高分子量或超高分子量破乳剂的分子,在油连续相的乳状液中呈卷曲状,尤其在乳状液粘度稍大时,破乳剂不易分散,难以接触油水界面,因此要与分散剂复配使用。
5.破乳剂最好能加入井底,随油气流体由油管返出。大部分油气流体在油井油管中的流态是紊流,因此破乳剂在油管中能得到充分混合。破乳剂同时也是表面活性剂,对油管有润湿作用,在油管表面形成一层水膜,往往可以起到防蜡作用。破乳剂加入油水乳状液后,可使乳状液脱水和防止继续乳化,因此能起降粘作用。破乳剂在地面集输管道中能继续使油水分离。尤其是在较大压力下,气体和轻质油尚溶解在原油之中,水、油重度差大,油水容易分离。在胜利油田曾用显微镜观察到井口油样中有油水乳状液,而在管道进入小站前的油样中极大部份乳状液已分离成游离水与油。
如按照上述要求使用油溶性破乳剂,并且采用粗粒滤料的密闭脱水沉降罐,即使原油含水超过20%,脱水中存在的问题仍可以基本得到解决,并且能在大部分地区实现常温输送、低温脱水,从而节省大量能耗,并收回大量轻质油。
8.2.如何开发最新破乳剂
随着原油开采中重稠油比例的不断增加以及三次采油采出的原油乳液愈来愈复杂、愈来愈稳定,原油破乳剂的研究开发也不断地向提高破乳能力,降低破乳温度,减少破乳剂使用浓度和增强适应性方向发展[15]。
8.2.1.超高分子量聚醚破乳剂的开发
近年逐步发展起来的超高分子量聚醚分子量高达5 0-300万,其主要类型有三种,①用烯烃类的聚合物为起始高分子聚合物做破乳剂;②环氧化物自聚物,包括单一环氧化物的自聚体和不同环氧化物的嵌段共聚物。高聚物合成采用的催化剂多为烷基金属-鳌合剂-水组成的多元催化剂;③用二元活泼基团化合物交联制备超高分子量破乳剂,最常用的交联剂是二异氰酸酯类。
这些高分子量破乳剂用量小,适应性好,破乳能力强,是一类比较有前途的破乳剂。
8.2.2.O/W型破乳剂的开发
随着三次采油的开展,如表面活性剂驱、聚合物驱等,使得采出的原油中会混入表面活性剂和聚合物,采出液多为O/W型乳状液,其破乳脱水问题日益突出。
国内外均在研制O/W型原油的有效破乳剂。美国采用五亚乙基六胺衍生物与丁基酚醛树脂聚醚的复配物对O/W型原油乳状液进行破乳已获得成功。国内的C W-0 1破乳剂也收到了不错的效果。
8.2.3复配型破乳剂的开发
目前,国外广泛应用的破乳剂多为复配型产品,品种单一组分的破乳剂都可以作为复配单体使用,往往多个组分复配之后会产生协同效应。寻找最佳的配比可以得到效果更好的破乳剂。在开发新结构的高效破乳剂的同时,应该进一步加强破乳剂的复配应用研究。
一般除了破乳剂与破乳剂的复配外,还可以将破乳剂与其它功能的表面活性剂、有机或无机添加剂进行复配,以提高破乳效果,节约破乳剂用量。
8.2.4生物破乳剂
随着油田产出的原油含水升高,大多数破乳剂多为油溶性破乳剂。但油溶性破乳剂有很大的缺点:对人体毒害较大,特别是用作溶剂的苯毒害更大,与目前推行的H S E安全管理模式相抵触,对现场施工人员的伤害也较大。因此人们开始了研究生物环保型的破乳剂[16]。它是利用非连续相的乳状液液滴在具有活性的细菌细胞表面接触、润湿、铺展,进而聚结的原理破乳的。

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