原油中乳化液的形成及机理概述
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乳化原油破乳剂综述摘要:乳化原油是指以原油作分散介质或分散相的乳状液。
以原油作分散介质的乳状液叫W/O型乳化原油;以原油作分散相的乳状液叫O/W型乳化原油本文介绍了破乳剂的国内外现状,破乳剂的类型及破乳机理,综述了破乳剂的发展趋势以及今后的研究方向。
关键词:乳化原油;破乳剂;W/O型破乳剂;O/W型破乳剂;破乳机理1、引言随着3次采油(尤其是碱驱、表面活性剂驱)在油田的广泛使用,采出的乳化原油多是O/W乳化原油。
形成稳定乳状液的主要因素是原油中含有沥青质、胶质等天然表面活性剂物质,他们吸附在油-水界面上形成具有一定强度的界面膜。
由于乳化原油含水会增加泵、管线和储罐的负荷,引起金属表面腐蚀和结垢,因此乳化原油外输前,都要破乳,将水脱出。
破乳的方法[3]有电法、热法和化学法,这几种方法常常联合起来使用。
但是使用最多的是化学法。
化学破乳法需要的化学剂即破乳剂,目前我国油田年需破乳剂大约2万吨。
2、化学破乳剂由于乳状液有两种形态,因此发展了相应的破乳剂,W/O型破乳剂和O/W型破乳剂。
2.1 W/O乳化原油破乳剂(1)第一代破乳剂羧酸盐型,如:环烷酸盐脂肪酸盐硫酸酯盐型,如:烷基硫酸酯盐磺酸盐型,如:烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、丁二酸二烷基酯磺酸盐;(2)第二代破乳剂OP型,平平加型,土温型;(3)第三代破乳剂这代破乳剂一般由引发剂(如丙二醇、丙三醇、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、酚醛树脂、酚胺树脂等)和环氧化合物(如环氧乙烷、环氧丙烷等)组成。
有些还有扩链剂(如二异氰酸酯、二元羧酸等)和封尾剂(如松香酸、羧酸、硫酸等)。
此外,第三代破乳剂[4]还包括一些高分子非离子-阳离子型两性表面活性剂,如聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚与二[聚氧乙烯基]二烷基氯化铵的二元羧酸扩链产物和含氧烷基化季铵基硅氧烷。
2.2 W/O乳化原油破乳剂破乳机理破乳过程的实质[5]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表面膜,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。
几类常用原油破乳剂的作用机理荐661常治辉原创 | 2010/3/13 18:19 | 投票关键字:原油破乳剂、相破乳机理早期使用的破乳剂一般是亲水性强的阴离子型表面活性剂,因此早期的破乳机理认为,破乳作用的第一步是破乳剂在热能和机械能作用下与油水界面膜相接触,排替原油界面膜内的天然活性物质,形成新的油水界面膜。
这种新的油水界面膜亲水性强,牢固性差,因此油包水型乳状液便能反相变型成为水包油型乳状液。
外相的水相互聚结,当达到一定体积后,因油水密度差异,从油相中沉降出来。
Salager用表面活性剂亲合力差值SAD(Surfactant affinity–difference)定量地表示阴离子破乳剂的反相点:SAD将所有影响破乳剂的诸因素归纳在一起,当SAD=0时,乳状液的稳定性最低,最容易反相破乳。
2、絮凝–聚结破乳机理在非离子型破乳剂问世后,由于其相对分子质量远大于阴离子破乳剂,因此,出现了絮凝-聚结破乳理论。
这种机理并没有完全否定反相排替破乳机理,而是认为:在热能和机械能的作用下,即在加热和搅拌下相对分子质量较大的破乳剂分散在原油乳状液中,引起细小的液珠絮凝,使分散相中的液珠集合成松散的团粒。
在团粒内各细小液珠依然存在,这种絮凝过程是可逆的。
随后的聚结过程是将这些松散的团粒不可逆地集合成一个大液滴,导致乳状液珠数目减少。
当液滴长大到一定直径后,因油水密度差异,沉降分离。
对于非离子型破乳剂,SAD定义为:研究表明:在低温下,非离子型原油破乳剂中环氧乙烷链段以弯曲形式掉入水相,环氧丙烷链段以多点吸附形式吸附在油水界面上。
在高温下,环氧乙烷链段从水相向油水界面转移,而环氧丙烷链段则脱离界面进入油相。
分子所占面积越大,则置换原吸附在油–水界面上的乳化剂分子越多,破乳效果越好。
一般来说,低温时,EO含量越高,则伸向水相部分越多;环氧丙烷含量越高,则PO链段与油水界面接触的点数越多,因而分子在油–水界面上所占的面积越大。
原油破乳剂的破乳机理介绍一种乳液由至少两种不相混溶的液体组成。
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,石油试剂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。
破乳机理:原油本身是一种多组分混合物,主要由不同相对分子质量、不同结构的烃以及少量非烃化合物质,主要是水以及溶解于水的无机盐、机械杂质(砂、粘土等)、游离的硫化氢、氯化氢等,以不同形式分散于原油中的胶质、沥青质含量增加,使得原油乳状液更加稳定,加上采油技术的不断开发和应用,大量表面活性剂用来驱油、使原油的组分变得更加复杂,油田采出的原油含水含盐率逐渐增加。
破乳的缘由:原油中含有以上杂质,会增加泵和管线负荷,引起金属表面腐蚀和结聚;而排放的水中含油也会造成环境污染和原油浪费。
不论从经济还是从环境角度均需对原油进行破乳脱水和污水除油,原油破乳都是必需的。
石油试剂乳状液的破乳脱水脱盐是石油生产和加工过程中重要的环节之一,目前石油工业最重要的破乳方法是在原油中加入石油试剂破乳剂原油乳液在油品的生产和炼制中经常出现,世界上主要的粗品油都以一种乳液的形态产出。
目前公认的破乳机理:相转移——反向变形机理,加入石油试剂破乳剂后发生了相转变,这类破乳剂产生与乳化剂形成的乳状液类型相反的表面活性剂碰撞击破界面膜机理。
在加热或搅拌的条件下,石油试剂破乳剂有许多的机会碰撞乳状的界面膜,或吸附在界面膜上,或排除替代部分表面活性物质,从而使其稳定。
增溶机理使用的破乳剂一个或少数几个分子即可形成胶束,这种高分子线团或胶束可增溶乳化剂分子,引起乳化原油破乳褶皱变形机理显微镜观察结果表明,W/O型乳状液具有双层或多层水圈,两层水圈之间是油圈液滴在加热搅拌和破乳剂的作用下,液滴内部各层相互连通,使液滴发生凝聚而破乳此外,国内在对O/W型乳化原油体系的破乳机理研究方面也有一些研究工作,认为理想的石油试剂破乳剂必须具备下列条件:较强的表面活性;良好的润湿性能;足够的絮凝能力;较好的聚结效果石油试剂破乳剂在油品生产和炼制中的应用具有十分重要的意义. 超声波破乳法原理原油破乳脱水脱盐是炼油工艺的重要课题之一。
破乳剂概述摘要:原油化学破乳剂的应用范围广泛,具有很好的发展前景。
本文对各种类型的破乳剂性能和作用机理进行了概括的说明,介绍了破乳剂的选用原则和影响因素,并指出了目前破乳剂研究的总趋势。
关键词:破乳剂机理种类选用原则影响因素应用发展方向1.引言随着三次采油(尤其是碱驱、表面活性剂驱)在油田的广泛使用,采出的乳化原油多是O/W乳化原油。
形成稳定乳状液的主要因素是原油中含有沥青质、胶质等天然表面活性剂物质,他们吸附在油-水界面上形成具有一定强度的界面膜。
由于乳化原油含水会增加泵、管线和储罐的负荷,引起金属表面腐蚀和结垢,因此乳化原油外输前,都要破乳,将水脱出。
破乳的方法[1]有电法、热法和化学法,这几种方法常常联合起来使用。
但是使用最多的是化学法。
化学破乳法需要的化学剂即破乳剂,目前我国油田年需破乳剂大约2万吨。
2.原油乳状液乳状液是一种液体分散于另一种不相混溶液体形成的多分散体系,分散的液珠一般大于0.1μm。
通常把乳状液以液珠形式存在的一相称为分散相(亦称为不连续相),另一相称为分散介质(或连续相)。
油和水形成乳状液必须具备三个条件[2]:(1)存在两个不相溶液体,即原油和水。
(2)存在一种乳化剂,以形成和稳定乳状液。
形成乳状液的类型依赖于存在的乳化剂。
若乳化剂在油中具有比在水中更好的溶解性、分散性或润湿性,会有利于油作为连续相的形成,即有利于形成W/O型乳状液。
反之,则有利于形成O/W型乳状液。
原油乳状液中发现的乳化剂[3]有沥青质、树脂类物质、油溶性有机酸(如环烷酸)、晶态石蜡、微型碳酸盐、硅石、粘土、磺酸盐、硫酸盐或因开采过程加入的化学添加剂,如表面活性剂和碱等。
(3)应具有使油水混合物中一种液体分散到另一种液体充足的混合能(mixing energy)或搅拌。
亿万年形成的原油在地层是油水分离的[4],只有开采、集输过程的原油和水湍流运动时,强烈混合才生成不同稳定性的原油乳状液。
从热力学观点看,最稳定的乳状液也是要破坏的,只是方式和时间上的差别而已。
几类常用原油破乳剂的作用机理荐661常治辉原创 | 2010/3/13 18:19 | 投票关键字:原油破乳剂、相破乳机理早期使用的破乳剂一般是亲水性强的阴离子型表面活性剂,因此早期的破乳机理认为,破乳作用的第一步是破乳剂在热能和机械能作用下与油水界面膜相接触,排替原油界面膜内的天然活性物质,形成新的油水界面膜。
这种新的油水界面膜亲水性强,牢固性差,因此油包水型乳状液便能反相变型成为水包油型乳状液。
外相的水相互聚结,当达到一定体积后,因油水密度差异,从油相中沉降出来。
Salager用表面活性剂亲合力差值SAD(Surfactant affinity–difference)定量地表示阴离子破乳剂的反相点:SAD将所有影响破乳剂的诸因素归纳在一起,当SAD=0时,乳状液的稳定性最低,最容易反相破乳。
2、絮凝–聚结破乳机理在非离子型破乳剂问世后,由于其相对分子质量远大于阴离子破乳剂,因此,出现了絮凝-聚结破乳理论。
这种机理并没有完全否定反相排替破乳机理,而是认为:在热能和机械能的作用下,即在加热和搅拌下相对分子质量较大的破乳剂分散在原油乳状液中,引起细小的液珠絮凝,使分散相中的液珠集合成松散的团粒。
在团粒内各细小液珠依然存在,这种絮凝过程是可逆的。
随后的聚结过程是将这些松散的团粒不可逆地集合成一个大液滴,导致乳状液珠数目减少。
当液滴长大到一定直径后,因油水密度差异,沉降分离。
对于非离子型破乳剂,SAD定义为:研究表明:在低温下,非离子型原油破乳剂中环氧乙烷链段以弯曲形式掉入水相,环氧丙烷链段以多点吸附形式吸附在油水界面上。
在高温下,环氧乙烷链段从水相向油水界面转移,而环氧丙烷链段则脱离界面进入油相。
分子所占面积越大,则置换原吸附在油–水界面上的乳化剂分子越多,破乳效果越好。
一般来说,低温时,EO含量越高,则伸向水相部分越多;环氧丙烷含量越高,则PO链段与油水界面接触的点数越多,因而分子在油–水界面上所占的面积越大。
原油乳状液的破乳机理及破乳方法摘要:归纳了近年来对原油乳状液破乳机理和破乳方法的研究进展,介绍了各种方法的特点、破乳机理和发展现状,对今后乳状液破乳工作的发展提出了建议。
关键词:原油乳状液破乳机理破乳方法原油乳状液的稳定性主要取决于油水界面膜,近年来,随着原油开采进入中后期,采油技术的不断开发和应用,大量的表面活性剂用来驱油,使得原油组成变得更加复杂,因此不断深入研究原油乳状液的破乳机理及新的破乳方法对油田的持续开发具有重要意义。
下面对原油乳状液的破乳机理及破乳方法的研究情况做了归纳,希望对广大油田科研工作者提供参考。
一、原油乳状液的破乳机理目前,由于原油乳状液的形成及稳定性的因素复杂,以及影响原油乳状液破乳的因素众多,以致原油乳状液破乳的机理没有完全弄清楚。
破乳就是破坏乳状液的稳定性,将其从稳定体系变成不稳定体系,最终达到脱水目的。
人们在长期的实践中,总结了一些破乳剂的作用机理:1.顶替或置换机理这种机理认为:破乳剂加入到原油乳状液后,由于破乳剂比乳状液的成膜物质具有更高的表面活性,所以能迅速吸附到油水界面上,将部分原成膜化合物顶替出来,形成新界面膜强度比原来界面膜强度低,减弱了界面膜的稳定性,从而促进原油乳状液的破乳。
这种机理已经被大多数学者认可。
2.反相作用机理这种机理认为,向乳状液中加入破乳剂,发生了相转变,即使原来的稳定油包水型乳状液类型转变为与其相反的乳状液类型,破乳剂的作用是充当水包油型乳化剂,在发生相转变的时候水由于受重力的作用而脱出。
3.润湿增溶机理这种机理认为破乳剂分子对乳状液的乳化膜有很强的溶解能力,从而破坏界面膜。
破乳剂分子可以润湿成膜物质,这种润湿包括水湿和油湿,分别使成膜物质向水中或油中溶解,从而破坏界面膜。
这类破乳剂也可被称作增溶剂。
3.絮凝-聚结机理絮凝作用是指分子量较大的破乳剂分子可将原油乳状液中的分散水滴聚集在一起,形成鱼卵状的聚集体。
这一过程是一个可逆过程,称作絮凝作用。