破乳剂在原油脱盐脱水中的应用
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试论破乳剂破乳机理而及破乳效果影响因素【摘要】本文重点论述了破乳剂破乳机理、破乳剂筛选以及影响破乳剂效果的因素,以期为改进破乳剂在原油脱水过程中的应用提供技术参考。
【关键词】破乳剂破乳机理影响因素原油乳状液在外运之前需要使用合适的破乳剂进行破乳脱水。
原油进行破乳的方法比较多,有微生物法超声波法微孔过滤法,而最常用是化学方法,就是在一定温度下向原油乳状液中添加破乳剂。
笔者拟结合工作实际,对化学方法中破乳剂作用机理及其实践应用作一浅析。
一、破乳剂破乳机理破乳剂实质是一种油田化学剂,它的主要作用就是对原油采取液中的油与分进行分离。
破乳剂破乳机理是利用破乳剂能够有效粘附到油水界面,从而打破油水界面膜的稳定性,造成油水结合膜破裂,经克服油水相互作用力后,分离出来的水经过相互碰撞后凝聚在一起,在重力作用下,形成水滴并在原油中得以沉降分离(油水分离后水滴结合沉降见图1)。
破乳剂之所以能对原油进行破乳,主要是利用其表面活性作用、反相作用、润湿和渗透作用和反离子作用。
(一)表面活性作用一般来说,绝大多数破乳剂都是极具高效活性,极易快速吸附到原油油水界面上,促使油水界面膜的表面自由能被破坏或者降低,吸附在油水界面上,造成W/O型乳状液性能不稳定,在施加外力作用条件下,界面膜极易破裂,本来是乳状液微粒内相的水,经外力从界面得以突破膜并进入外相,实现了油水分离。
(二)反相作用亲水型的破乳剂能够把W/O型乳状液,直接转变为成O/W型乳状液,通过乳化过程的变换,使O/W型乳状液变得不稳定,实现油水分离。
(三)润湿和渗透作用破乳剂之所以能够降低原油粘度,使表面膜得以破坏,主要是它能够溶解并吸附油水界面的胶质、可以溶解吸附在油水界面的胶质、沥青质,以及有机酸等天然的乳化剂,然后,透过薄膜与水饱和,从而形成了亲水的吸附层,在外力与重力的作用下,水滴碰撞得到合并,使得水滴沉降并得以与原油实现分离。
(四)反离子作用吸附了部分正离子的水滴之间相互排斥。
二级电脱盐流程是一个复杂而精细的过程,涉及多个步骤和关键操作。
该流程的主要目标是去除原油中的盐分和水分,以提高原油的品质和满足后续加工的需求。
以下是对二级电脱盐流程的详细总结:一、流程概述二级电脱盐流程是在一级电脱盐的基础上进行的深化处理过程。
它利用电化学原理,通过高压电场的作用,加速原油中微小水滴的沉降和分离,从而达到进一步脱盐脱水的目的。
该流程主要包括注水、破乳、混合、电脱盐和切水等步骤。
二、流程细节注水与破乳在二级电脱盐流程中,首先向原油中注入适量的水(通常为软化水)和破乳剂。
注水的目的是溶解原油中的固体盐类,使盐类溶于水相中。
破乳剂的加入则是为了破坏原油中的乳化状态,使油水更易于分离。
破乳剂的选择对于脱盐效果至关重要,不同的原油类型和乳化状态需要选用不同的破乳剂。
混合经过注水与破乳后,原油、水和破乳剂在混合器中充分混合。
混合器的设计应确保油水混合均匀,提高破乳效果。
混合强度可以通过调整静态混合器或混合阀的压差来实现。
合适的混合强度有助于形成更大的水滴,从而加速沉降过程。
电脱盐混合后的原油进入电脱盐罐,在高压电场的作用下,原油中的水滴在电场力作用下发生极化,带正电荷的水滴向负极运动,带负电荷的水滴向正极运动。
在移动过程中,水滴受到介质阻力的作用,逐渐变形并增大。
同时,在重力作用下,水滴逐渐沉降到罐底。
通过电脱盐罐的连续操作,原油中的盐分和水分得以有效去除。
在电脱盐过程中,温度的控制至关重要。
一般来说,重质原油需要较高的温度,而轻质原油则需要较低的温度。
提高温度可以增加油水密度差,从而提高油水分离速度。
然而,过高的温度可能导致原油中的轻质组分挥发,影响产品质量。
因此,需要根据原油类型和脱盐要求来选择合适的操作温度。
切水电脱盐罐底部沉积的含盐大水滴通过切水系统被切除。
切水过程中需要控制切水量和切水含油率,以避免浪费和污染环境。
同时,为了降低污水外排和软化水消耗,可以采用常顶切水与软化水混合使用的方法。
原油电脱盐操作法
1注水操作:
a. 根据处理量大小确定注水量。
b. 启动注水泵,将换热后的软化水注入原油中,并参照水表流量示
数由调节阀配合泵出口阀来调节流量至规定指标。
c. 随油水界面的建立,控制好脱盐罐油水界面至规定指标。
d. 根据处理量的变化适当调整注水量。
2 注破乳剂操作:
a. 根据原油处理量和原油性质确定破乳剂注入量。
b. 在破乳剂溶液罐中将破乳剂配制成1~2%浓度的溶液,由于破乳
剂分子量较大,容易沉入罐底,因此配制中应注意搅拌。
(本厂用原液,不进行稀释)
c. 启动破乳剂泵,将配制好的破乳剂溶液注入原油中,并做到准确
计量。
d. 根据原油处理量和原油性质的变化调整破乳剂注入量。
3 脱盐罐进行在线水冲洗操作
3.1 水冲洗目的:
a. 清除罐底沉积物,以防止积物太多而堵塞脱水管。
b. 便于停工检修的清扫。
c. 防止脱水带油。
3.2 冲洗方法:
a. 打开脱盐罐水冲洗阀向罐内给水,并由罐底排污阀脱水,待罐底
脱水由浑浊变为较清为止。
b. 水冲洗量要适宜,水量太大可能造成乳化层上升,使电极电流上升,水量太小,则达不到冲洗效果。
AE-8031原油破乳剂———————————————————————————————————————————第一节危险组分及性状产品外观:微黄色至红棕色透明液体。
说明:聚醚、甲醇和水的混合物。
主要用途:用于油田或炼厂原油脱水、脱盐。
第二节危险性概述危险性类别:第3.2类中闪点易燃液体侵入途径:吸入食入经皮吸收健康危害:皮肤接触:会是皮肤变的干燥和皲裂,直接接触,皮肤会吸收并出现症状。
眼睛接触:有刺激性,长期接触会导致眼睛伤害。
吸入:对呼吸道粘膜有轻微刺激。
对视神经系统有毒害影响,特别是对视神经有毒害。
一旦吸入体内,排出速度很慢。
吸入过量的症状包括:头晕、昏昏欲睡、恶心、呕吐、视线模糊不清、失明、休克和死亡。
30小时后症状时好时坏。
误服:症状与吸入相对应。
能使人中毒或失明。
慢性影响:视神经衰弱综合症,植物神经功能失调,粘膜刺激,视力减退等。
皮肤出现脱脂、皮炎。
环境影响:对水生生物有害。
物理和化学及火灾和爆炸方面的危害:火灾危害:本品液态易燃!其蒸汽比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇明火会引起回燃。
与强氧化剂发生化学反应或引起燃烧。
爆炸危害:本品遇高热、火星、或火苗,能引起燃烧爆炸。
在火场中,受热的容器有爆炸危害。
当温度高于闪点时,可以形成具有爆炸性的蒸汽和空气混合物。
空的容器可能含有残留物,未经适当处理不可重新使用。
分解性:分解后有易燃/毒性气体生成。
参见第十节“稳定性和反应活性”。
———————————————————————————————————————————第三节急救措施皮肤接触:脱去污染的衣着,立即用肥皂水及清水冲洗至少15分钟,如果皮肤大面积接触到化学品,需用淋浴彻底冲洗身体,并立即请医生处理。
眼睛接触:立即翻开眼睑,用清水冲洗至少15分钟,并立即请医生处理。
吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。
保持呼吸道通畅。
保暖并休息。
呼吸困难时给输氧。
呼吸停止时,立即进行人工呼吸,并立即请医生处理。
原油破乳剂技术研发概述(上)2009年09月17日星期四10:13从油田送往炼油厂的原油往往含盐、带水,且盐分主要存在于水中,而水则与原油形成了一种相对稳定的乳化液,如果不能通过破乳就很难达到脱水脱盐的目的,也就必然导致生产设备的腐蚀,并造成容器管道内壁结垢等现象。
油品乳化问题可以说在原油储运和加工过程中经常出现,尤其是随着日益明显的原油劣质化趋势,因此如何高效解决原油乳化问题已经成为提高炼油厂工艺运行效率的一个首要问题。
原油破乳最常用的办法是加破乳剂和水,使油中的水集聚,并从油中分出,而盐份溶于水中,再加以高压电场配合,使形成的较大水滴顺利除去。
在原油生产过程中,首先就是找到一种适合所加工原油性质的破乳剂,当然最好是广谱型的高效破乳剂。
1.原油乳化的理化实质一种乳化液由至少两种不相混溶的液体组成,其中最为常见的一相通常为水。
油有可能极细地分散于水中,这种情况称为水包油型乳化液。
反之如果油为连续相而水是分散相,就称之为油包水型乳化液。
原油中的乳化液就属于油包水型。
水分子之间相互吸引,油分子之间也是如此,但单个水分子与油分子之间则存在明显的排斥力,并在油和水的界面发生作用,此时油水便在各自表面张力作用下将接触界面的面积降低到一个“最低值”,形成水滴、油滴或油包水、水包油等毫米级的液滴。
实践证明,当往原油中加入某些特定的化学品之后,这种发生在界面上的排斥力就会在一定程度上得到抵消,从而大大降低表面张力。
有些物质既含有亲水基团,也含有疏水基团,如果混合液中含有这类物质便极易发生乳化现象。
原油乳化就是因为其中含有此类天然的乳化物质,如羧基或酚基等等极性基团就是原油中的乳化物质。
与此相应,破乳过程就是反其道而行之。
2.原油破乳剂原理、类型与技术研发状况2.1.原油破乳剂原理破乳剂是一类能破坏乳状液的稳定性,使分散相聚集起来并从乳状液中析出的化合物。
在化工生产中,用破乳剂可回收乳状液里没有参加反应的原料或产品等。
原油破乳剂技术研发概述上2009年09月17日星期四 10:13从油田送往炼油厂的原油往往含盐、带水;且盐分主要存在于水中;而水则与原油形成了一种相对稳定的乳化液;如果不能通过破乳就很难达到脱水脱盐的目的;也就必然导致生产设备的腐蚀;并造成容器管道内壁结垢等现象..油品乳化问题可以说在原油储运和加工过程中经常出现;尤其是随着日益明显的原油劣质化趋势;因此如何高效解决原油乳化问题已经成为提高炼油厂工艺运行效率的一个首要问题..原油破乳最常用的办法是加破乳剂和水;使油中的水集聚;并从油中分出;而盐份溶于水中;再加以高压电场配合;使形成的较大水滴顺利除去..在原油生产过程中;首先就是找到一种适合所加工原油性质的破乳剂;当然最好是广谱型的高效破乳剂..1.原油乳化的理化实质一种乳化液由至少两种不相混溶的液体组成;其中最为常见的一相通常为水..油有可能极细地分散于水中;这种情况称为水包油型乳化液..反之如果油为连续相而水是分散相;就称之为油包水型乳化液..原油中的乳化液就属于油包水型..水分子之间相互吸引;油分子之间也是如此;但单个水分子与油分子之间则存在明显的排斥力;并在油和水的界面发生作用;此时油水便在各自表面张力作用下将接触界面的面积降低到一个“最低值”;形成水滴、油滴或油包水、水包油等毫米级的液滴..实践证明;当往原油中加入某些特定的化学品之后;这种发生在界面上的排斥力就会在一定程度上得到抵消;从而大大降低表面张力..有些物质既含有亲水基团;也含有疏水基团;如果混合液中含有这类物质便极易发生乳化现象..原油乳化就是因为其中含有此类天然的乳化物质;如羧基或酚基等等极性基团就是原油中的乳化物质..与此相应;破乳过程就是反其道而行之..2.原油破乳剂原理、类型与技术研发状况2.1.原油破乳剂原理破乳剂是一类能破坏乳状液的稳定性;使分散相聚集起来并从乳状液中析出的化合物..在化工生产中;用破乳剂可回收乳状液里没有参加反应的原料或产品等..破乳剂有:水、溶剂、无机盐类电解质、对抗型表面活性剂和非离子型表面活性剂等..乳液中加入溶剂或无机盐类电解质;可以改变水相或油相的比重;促使乳状液破坏..例如硫酸钠、硫酸镁和明矾等多价的金属盐都可以破坏分散相微滴表面的双电层;使微滴聚集而析出..正离子型乳化剂不能与负离子型表面活性剂并用;利用这个特性;可以破坏一些乳液..例如;在高分子合成工业中常用十二烷基硫酸酯的钠盐或者十二烷基苯磺酸钙作乳化剂进行乳液聚合..要回收未反应的单体原料时;可以用烷基溴化吡啶等正离子型表面活性剂与硫酸或磺酸离子结合生成难离解的吡啶盐;使油相和水相分开..有少数的乳状液是靠乳液的粘度大而保持它的稳定性;加水或溶剂可改变它的粘度;或者使乳化剂的浓度下降到所要求的水平以下;以破坏乳状液..非离子型表面活性剂的破乳效果很好..例如;十八碳醇聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型醚是一种很有效的原油破乳剂;只要加入少量这种破乳剂;就可以破坏体系的亲水和亲油平衡;促使原油析出水相..2.2.原油破乳剂常见类型关于国外原油破乳剂的类型;国内原油脱水、油田化学领域的不少专着已有报道;这里只作简略介绍..1、烷基酚醛树脂聚氧乙烯聚氧丙烯醚这是文献报道很多的一类破乳剂;包括胺基改性型;即在合成烷基酚醛树脂时加入乙醇胺、多乙烯多胺等;生成胺基改性烷基酚醛树脂;作为聚醚化反应的起始剂..2、聚硅氧烷聚氧乙烯聚氧丙烯醚硅原子数3-50的甲基、苯基等取代聚硅氧烷与环氧乙烷、环氧丙烷的嵌段共聚物;分子量500-4000..3、聚磷酸酯通式如下的线型聚磷酸酯:4、高分子量、超高分子量聚氧乙烯聚氧丙烯醚用作破乳剂的聚醚;分子量一般为5x103-1x104;分子量达5x105-3x106的聚醚;破乳速度极高;破乳效果惊人..5、聚醚的改性产物以醇、胺等含活性氢的化合物为起始剂制得的嵌段聚醚聚氧乙烯氧丙烯或丁烯醚在有机溶剂中与甲苯二异氰酸酯或六次甲基二异氰酸酯等二异氰酸酯反应;一般得到油溶性破乳剂;文献报道很多..6、含氮破乳剂包括以胺类为起始剂的嵌段聚醚;季铵化聚醚、脂肪胺盐酸盐如前苏联的AH-2;脂烃链平均碳数为15及高碳数烷基咪唑啉类..7、磺酸盐及醚硫酸盐包括早期使用的烷芳基、脂烃基磺酸盐;以后研发的分子量800-1000的烷基苯磺酸钙、石油磺酸盐、氧乙基化脂肪醇醚硫酸盐通式ROC2H4On ..SO3Na;R=C12-13烷基;n=3-6.4..8、复配破乳剂二元及多元复配物;破乳效果好于任一单剂..其他如用环氧丁烷代替环氧丙烷的聚醚破乳剂、薄膜扩展剂、以及天然盐水等..最常见的是通过表面扩展的原理;要求破乳剂具有高表面活性;最常见的就是低HLB值表面活性剂;高表面活性能够将界面膜上起稳定作用的表面活性剂替换下来;还要求形成的膜脆、易破裂;这样就达到破乳的作用了..以上提到的各种类型的国外破乳剂;我国基本上都进行过研制和生产;主要类型可归纳如下..1、以胺类为起始剂的嵌段聚醚所用的胺主要有多乙烯多胺、乙二胺等;产品品种多;生产量大;在上世纪70-80年代是我国油田用于原油脱水的主要破乳剂..属于这一类型破乳剂的产品有AE1910;AE9901;AE21;AE8051;AE0604;AP134;AP113;AP136;AP227;AP125;AP221;AP116等等..2、以醇类为起始剂的嵌段聚醚所用的醇有十八碳醇;丙二醇;丙三醇;季戊四醇等;产品品种多;生产量也大;在上世纪70-80年代是我国油田原油脱水、炼厂脱盐的另一类主要破乳剂..SP169;BPE2070;BPE2040;BPE22064;BPE2420;BPE2045;BP169等属于这一类型..基中SP169是我国研发较早、应用时间较长、应用地区较广、复配性能较好的一个产品..3、烷基酚醛树脂嵌段聚醚合成起始剂时常用的烷基酚为壬基酚或以C9为主的混合烷基酚..属于这一类型的产品有酚醛3111;AF6231;AF3125;AF136;AR16;AR36;AR48等..4、酚胺醛树脂嵌段聚醚即胺基改性酚醛树脂嵌段聚醚;起始剂为烷基酚、乙烯胺类化合物和甲醛的缩合产物..该类型破乳剂在上世纪70年代未研发成功;破乳效果好;适应性较广;是目前油田使用的主要类型..TA1031;PFA8311;XW-1..DPA2031;XW-4;XW-9;XW-12;BC-26;BC-68等属于这一类型..5、含硅破乳剂由以多乙烯多胺为起始剂的嵌段聚醚与聚烷基硅氧烷反应制得;研发工作开始于1977年;其目的是寻求破乳性能好;适应性广、能低温破乳的破乳剂..SAE;SAP116;SAP1187;SAP91;SAP2187等属于这一类..6、超高分子量破乳剂采用三乙基铝-乙酰丙酮-水三元催化体系;通过阴离子配位聚合得到的环氧烷类聚合物;分子量高达5x105-5x106;破乳效果极好..UH6535属于这一类型..聚氧烯烃醚与三氯磷酰POCL3;五氧化二磷P2O5的反应产物;如ZPC;ZPT;ZPM 等..7、嵌段聚醚的改性产物作为破乳剂的嵌段聚醚;分子量一般为2x103-1x104;为增大这种聚醚的分子量;可采用以下技术方法:①、用二异氰酸酯多用甲苯二异氰酸酯TDI扩链;采用不同工艺条件;控制TDI加量、温度、溶剂等可制成油溶性破乳剂产品和水溶性破乳剂产品;②、用环氧氯丙烷在特定工艺条件下与聚醚反应可制得有效的改性破乳剂产品;③、用不饱和单体如丙烯酸、马来酸酐等与聚醚反应;再使生成的反应产物聚合..属于这一类型的破乳剂有POI2420;XW-3;AP17041;BCL-405;BZG-14;HD-3;HD-5;HD-6;GD9909等..需着重提及的是;一般原油破乳剂的改性;都是在以嵌段聚醚型破乳剂基础上进行化学改性..蒋明康等人;采用以丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯为单体、过硫酸钾为引发剂;十二烷基硫酸钠为乳化剂;三乙醇胺与无水亚硫酸钠分别为链转移剂与终止剂;水为分散介质;采用乳液法合成了一种水溶性四元共聚物破乳剂..这类产品不用环氧丙烷、环氧乙烷原料;成本低、减少环境污染、破乳效果显着;是原油破乳剂的一种值得注意的研究发展方向..8、复配破乳剂目前油田使用复配破乳剂即两种或多种破乳剂的组合物的现象十分普遍;在这一领域进行了大量的研究工作..其中值得注意的研究结果有两个..刘佐才等3将滨州化工厂生产的10种破乳剂进行双剂循环复配;有8个复配物对胜利滨南一矿稠油的脱水率超过90%;在91.2%-99.0%范围;而10个单剂的脱水率最高88.9%;最低13.3%;其余在13.2%-61.3%范围..田宜灵等4按正交设计法安排实验;将实验数据进行回归分析;建立了数学模型;通过计算机模拟可以找出任意给定条件下破乳剂最佳复配配方..其他功能的破乳剂包括协同脱水剂;预脱水剂;反向破乳剂污水除油剂;侧链含季铵基团的聚醚以及咪唑啉破乳剂等;用于解决与原油脱水有关的种种问题..LGS-2;CW-01;RD-1;BH-1;M-501等属于这一类型..2.3.我国原油破乳剂研发历史与现状在原油破乳剂的发展过程中;油包水乳状液破乳剂首先得到应用和发展..在世界范围内;从本世纪20年代至今已发展了三代产品..20年代至30年代出现了第一代油包水乳状液破乳剂;主要是低分子阴离子表面活性剂;包括羧酸盐、硫酸和磺酸盐三类;其特点是便宜、投加量大、效果差且易受电解质影响..40年代至50年代发展的第二代破乳剂;主要是低分子非离子表面活性剂OP、平平加及Tween等;这类破乳剂的特点是能耐酸碱盐;但破乳效果仍较差..自60年代至今发展了第一代破乳剂;主要是高分子非离子表面活性剂;其特点是投加量少;破乳效果好;专一性强;广泛适应性差..我国石油工业起步较晚;东部几个大油田自50年代后期相继投入开发;最初短时间内采用过第二代国产油包水乳状液破乳剂OP、平平加和磺化蓖麻油等表面活性剂;但未能满足生产需要;靠购买国外第三代破乳剂维持乳化原油正常脱水..自60年代中期;胜利油田、大庆油田等相继同山东省化学研究所、北京石油勘探开发研究院及中科院新疆化学研究所等科研单位合作;很快研制和开发出了国产的第三代油包水乳状液破乳剂;即高分子非离子表面活性剂..与此同时;北京大学等高等院校又同石油单位合作;对国产破乳剂的破乳效果及机理进行了研究;进一步促进了国产破乳剂的推广和应用..现将我国先后研制和使用的主要油包水乳状液破乳剂介绍如下..1、BPE2060破乳剂;该剂于1960年开始研制;于1967年工业放样和现场试验取得成功;它的研制成功标志着我国进入了研制和使用国产第三代油包水乳状液破乳剂新阶段..2、 BP169破乳剂;本剂于1968年研制成功;其主要成分为聚氧丙烯聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚;它的研制成功较好地解决了当时大庆油田存在的脱水包油问题;现在应用较少..3、SP169破乳剂;该剂于1968年研制成功;其主要成分为聚氧丙烯聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚;该剂具有脱出污水清;含油量少的突出优点;目前仍维持较高的用量;在很多油田单独应用;或用其他脱水速度快的破乳剂配合使用..4、BPE2070破乳剂;本剂于1970年研究成功;其主要成分为聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚;研究该剂的目的仍是解决当时的脱水包油问题;目前仍有些油田应用..5、AP221破乳剂;本剂于70年代初研制成功;其主要万分是以多乙烯多胺为引发剂的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物;经过其结构和性能进行研究;该剂不是单一组份;附有主剂外的其他两种组份;它们之间发挥协同效应;具有好的破乳效果..6、胜利四号破乳剂代号POI2006;该剂于70年代初研制的..它是聚氧丙烯二醇醚代号BP、聚氧丙烯聚氧乙烯丙二醇醚代号BPO两个中间体同甲苯二异氰酸酯反应生成的混合线型聚氨基甲酸酯再加入适当溶剂稀释而成..该剂具有破乳速度快、投加量少等优点;缺点是溶解性差;使用困难..7、孤岛五号破乳剂;该剂于70年代中后期研制成功的;由聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚加适当溶剂配成..该剂对稠油有防粘作用;可使井口回压降低;在当时孤岛稠油的开发中发挥了作用;缺点是所加溶剂有一定腐蚀性..8、 AE9901破乳剂;该剂于1976年9月研制成功;主要成分是AE8028;即嵌段共聚物聚氧乙烯聚氧丙烯五乙烯六胺;加有适当溶剂..该剂具有脱水速度快、脱水含油较少等优点;直到目前仍有较多使用..9、PAP157破乳剂;该剂于1977年研制成功;成分是嵌段共聚物聚氧丙烯聚氧乙烯聚氧丙烯多乙烯多胺..该剂是针对孤岛原油特点研制的;当时在孤岛的破乳脱水中发挥了一定作用..10、POI2420破乳剂;该剂于1978年研制成功的..它是聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚聚醚BPE2420与甲苯二异氰酸酯反应生成的一种线型聚醚氨基甲酸酯..该剂具有脱水速度快、破乳能力强、适应性广泛等特点;并具有降粘、降蜡及减阻等能力;目前仍有较广泛的使用..11、AP113破乳剂;该剂于70年代由新疆化学研究所研究成功;其主要成分为以丙二醇为起始剂的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物;它对大庆原油具有好的脱水效果..12、新疆3号破乳剂;该剂于70年代由新疆化学研究所研究成功;其主要成分为以丙二醇为起始剂的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物;再与交联剂交联而成的高分子化合物;该剂对克拉玛依油田原油具有好的脱水效果..13、UH6525破乳剂;本剂于70年代后期研制成功;主要成分是以三乙基铝—乙酰丙酮—水三元体系为催化剂而合成出的超高分子量的氧化乙烯放氧化丙烯无规则共聚物;经室内和现场试验证明;它具有破乳温度低、脱水速度快、脱出水清及含油量少等优点;后因工业生产条件要求苛刻、产品成本高等原因;未能大范围推广..14、SAE破乳剂;该剂于1980年研制的..它是嵌段共聚物聚氧乙烯聚氧丙烯五乙烯六胺同聚甲基乙氧基硅氧烷缩聚而生成的嵌段聚醚—聚硅氧烷共聚物破乳剂..该剂具有良好的低温破乳剂和较好的防蜡降粘性能;目前还有一定应用..15、 TA1031破乳剂;该剂于1981年研制的;它以具有多个多乙烯多胺支链的芳烃化合物为起始剂的嵌段聚醚;即聚氧乙烯聚氧丙烯多乙烯多胺芳烃;具有良好的润湿性能;能迅速通过油相或水相达到油水界面;降低界面张力;破坏界面膜;引起原油乳状液破坏、油水分离;目前仍有较广泛的使用..16、AP8051破乳剂;该剂是1981年研制成功的嵌段共聚物聚氧乙烯聚氧丙烯多乙烯多胺;具有脱水速度快、脱出水含油较少等优点;目前仍有较多使用..17、M-501破乳剂;该剂于1981年研制成功;其万分为聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段共聚物和烃基双咪唑啉的聚氨基甲酸混合酯;是以丙二醇为起始剂的三嵌段聚醚BPE2525经甲苯二异氰酸酯扩链再用甲苯二异氰酸酯与烃基双咪唑啉胺的加成物封端而得到的破乳剂..该剂具有较好的破乳降粘效果并具有缓蚀作用..18、AR101破乳剂;该剂于1983年研制成功;它是以松香胺为起始剂;同环氧丙烷、环氧乙烷、甲苯二异氰酸酯反应形成的线型聚氧乙烯聚氧丙烯松香胺聚氨基甲酸酯;具有破乳温度低、破乳速度快的特点;适用于石蜡、中间基原油的破乳..19、SAP-2破乳剂;该剂于1983年研制成功;它是聚氧丙烯聚氧乙烯二酚丙烷嵌段共聚物同聚甲基乙氧基硅氧烷进行缩聚形成的聚氧烯烃——聚硅氧烷共聚物;再同聚氧乙烯聚氧丙烯五乙烯六胺混合而成的;具有破乳、净水两种功能..20、AP17041破乳剂;该剂于1984年研制的;是聚氧乙烯聚氧丙烯四乙烯五胺同甲苯二异青酸酯反应生成的线型嵌段聚醚的聚氨基甲酸酯;对孤岛稠油有较好的适应性;破乳速度快;应用效果较好..21、AE121破乳剂;该剂是1984年研制的;成分为聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧乙烯四乙烯五胺三嵌段共聚物;具有脱出水清、含油量少、脱水速度快等优点;目前仍有较多的应用..22、AR46及AR36破乳剂;这类破乳剂于80年代中期研制成功;其主要成分为烷基酚醛树脂聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段聚合物;具有低温快速脱水等特点;适应于大庆油田高含水原油低温快速脱水..23、PA320稠油破乳剂;该剂于1989年研制成功;是以多官能团化合物为起始剂合成的聚氧丙烯聚氧乙烯经磷酸酐酯化生成聚氧烯烃磷酸酯;再加入表面活性剂和混合溶剂而成..该剂对油水界面润湿性好;在油水两相均有良好分散性;具有破乳速度快、脱出的污水清等特点;用于单家寺稠油矿的破乳脱水取得了好的效果..24、A-6及B-11破乳剂;这两种破乳剂于90年研制成功;主要成分为不同起始剂的双嵌段聚醚;附加醋酸、乙醇等溶剂..它们具有防蜡及破坏乳化层作用;适用于塔西柯克亚原油纯化学脱水..25、HD-3及HD-6破乳剂;该破乳剂由华北石油管理局勘察设计院于90年代初相继研究成功;主要成分为以多乙烯多胺为起始剂的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物的改性产品;特别适用于华北油田高含水乳化原油脱水..26、胜利油田近期几种针对性很强的破乳剂..90年代以来;山东滨州化工厂同胜利油田一些采油厂合作;先后研制成功几种针对性很强的破乳剂..如该厂同孤岛采油厂合作研制的BZG-14高含水原油破乳剂;同现河采油厂合作研制的M-14T破乳剂;同河口采油厂合作研制的BH-202稠油破乳剂;同纯梁采油厂合作研制的BCL-405原油破乳剂;同孤东采油厂合作研制的MA-1破乳剂..合成这些破乳剂采用的起始剂依次为合成聚醚、长链咪唑啉、缩水多元醇及改性树脂等;在扩链剂方面也作了有益的探索;但它们均为经扩链的聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段共聚物;属第三代高分子非离子表面活性剂..这些破乳剂解决了有关采油厂特定脱水站的难题;满足了生产需要并在继续推广应用..它们的专用性很强;其通用性有待实践验证..27、复配型破乳剂;近年来;我国的一些大专院校、科研单位及石油系统有关单位;注意了破乳剂间的协同效应及复配型破乳剂研究;产生了一批复配型破乳剂;比较有代表性的有大庆油田的J-26破乳剂、胜利油田的RAK-5多元复配破乳剂39等;在此不再一一分述..这些剂的使用;都达到了破乳剂用量少、脱水速度快、脱出污水色泽清及含油量少的好效果..3.高效破乳剂技术发展趋势纵观当前破乳剂技术研发现状;今后我国在对原油破乳脱水技术上需要跟踪并借鉴国外原油破乳剂发展趋势及研究成果;尤其在合成相对高分子量聚合物含F、Si、等特种表面活性剂;并对其扩链、改性和复配的技术方面..建议采用界面张力、界面膜强度研究其结构与性能的关系及破乳机理;并致力于研发具有高效、低温、快速的的技术特点的破乳剂;使破乳过程中油水分离快;油水界面清晰;乳化中间层少;最终达到能达到低温快速高效破乳的目的..由于原油组成的复杂性;加上影响形成乳化原油的因素众多;给原油破乳剂的研究工作带来许多困难..而且随着油田大量注水开发;油井产出液的含水量大量增加;例如大庆油田中区平均含水率已经高达90%;采出液主要是水包油型乳状液..当采出液到达地面后;必须加入高效破乳剂;使油水分离..高效复合型原油破乳剂是由多元醇及多种高性能表面活性剂、电解质而组成..与其它同类破乳剂相比具有低温状态下原油破乳速度快、效率高等优点..现在常用的破乳剂有SP、AP、AE、AR等;但每一种破乳剂均有一定的局限性;对于特高含水的水包油型乳状液;存在脱水率低、脱水温度高、脱水速度慢等缺点..为克服上述缺点;目前有关研究单位已经在室内首先合成了三种不同类型的破乳剂;然后利用破乳剂之间的相互协同效应;对合成的三种组分进行复配;针对不同含水率的原油;得到了不同的复配体系;用于指导现场的应用..组分A是一种具有较高分子量和窄分子量分布的聚醚;使用自制的起始剂;利用双金属氰化物络合催化剂DMC催化体系;与环氧乙烷、环氧丙烷共聚;合成出不同分子量和分子量分布的产品;考察了助催化剂的种类、聚合温度、进料速度、催化剂的加入量和封端方法对产物分子量和分子量分布的影响..通过原油的脱水实验可知;组分A的分子量越高、分子量分布越窄;脱水率越高.. 组分B是以多乙烯多胺为起始剂的环氧乙烷、环氧丙烷的聚醚;组分B是一种多支链型例如在众多高效破乳剂中;HS—P01型高效原油破乳剂 HS-P01型高效原油破乳剂是西安交通大学化工学院推出的创新产品;一种高效;多功能的复合型的原油破乳剂;是以烷基酚醛树脂为起始剂;在催化剂存在下加入环氧乙烷、环氧丙烷共聚得烷基酚醛树脂聚氧丙烯聚氧乙烯醚;以此为主要成份;添加增效改性添加剂及高效缓蚀添加剂复配制得HS型高效原油破乳剂..另外;YF-PR反相破乳剂是一种新型破乳剂;主要应用于炼油或油田含油污水的处理;可有效的降低污水中的油和COD含量..。
论述油田破乳剂的研究与发展摘要:原油含水是油田开发中的普遍现象和正常状态,而原油含水的危害也非常严重。
近年来,随着原油开采进入中后期,原油的组成变得更加复杂,油田采出的原油含水含盐率逐年增加,这就加重了原油脱水脱盐的任务。
因此,原油破乳对开采、集输和加工过程十分重要,对破乳剂的研究也有着重要的意义。
本文概述了破乳剂的破乳原理,简要叙述了破乳剂的改头、换尾、加骨、交联和复配的合成方法,对常见的破乳剂的合成方法进行了阐述,并对今后破乳剂的复配破乳剂和生物破乳剂两种发展方向进行了介绍。
关键词:原油破乳剂;合成;发展原油本身是一种多组分混合物,不论从经济角度,便于石油的销售和加工,还是从环境保护角度,排放的水不影响工农业生产的再利用,均需对原油进行破乳脱水和污水除油。
因此,客观上要求我们不断研究影响原油乳状液稳定性的因素和破乳机理,不断开发新型高效的破乳剂产品。
本文对破乳剂破乳原理进行了简单概述,并对其合成方法进行了综述,对其发展方向进行了展望,以期为破乳剂的研究提供理论依据。
一、破乳剂破乳原理1.1 破乳剂破乳原理目前公认的破乳机理有以下几点[1]:(1)相转移—反向变型机理:加入破乳剂,发生了相转化。
即能够生成与乳化剂形成的乳状液类型相反(反相破乳剂)的表面活性剂可以作为破乳剂;(2)碰撞击破界面膜机理:在加热或搅拌的条件下,破乳剂有较多的机会碰撞乳化液的界面膜,或吸附于界面膜上,或排替部分表面活性物质,从而击破界面膜,使其稳定性大大降低,发生了絮凝、聚结而破乳;(3)增溶机理:使用的破乳剂一个分子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。
二、破乳剂的合成方法我国原油破乳剂的研究与开发是随着我国石油工业的发展而发展的。
有许多设有科研所并具有充足生产能力的破乳剂企业,如:山东滨化股份、广东茂名石化等。
随着研究工作的深入,研究机构、油田和化工厂家密切协作,我国研制、开发的破乳剂完全满足了油田原油脱水和炼厂原油脱盐的需要。
乳状液破乳机理及破乳剂摘要: 综述了原油乳状液中天然表面活性物质,如沥青质、胶质、固体颗粒物以及石蜡对原油乳状液稳定性的影响。
综述了原油乳状液的破乳机理以及评价原油破乳剂性能优劣的指标及破乳剂的选择方法。
关键词:原油乳状液破乳机理破乳剂评价指标0 引言各个油田随着原油开采进入中后期都会遇到这样的问题,原油中胶质、沥青质含量增加,使得原油乳状液变得更加稳定,此外随着新技术的不断更新,大量的表面活性剂用来驱油,使得原油组成变得更加复杂,油田采出的原油含水含盐率不断增加,这就给原油脱水脱盐的提出了更大的挑战。
因此要求我们不断深入研究影响原油乳状液稳定性的因素,以及破乳的机理,寻找更好的原油破乳剂。
1、原油乳状液的稳定性原油多以o/w型乳状液存在,由于原油中含有沥青质、胶质、石蜡、石油酸皂及微量的黏土颗粒,它们作为天然乳化剂吸附在油水界面,形成具有一定强度的黏弹性膜,给液滴聚并造成了动力学障碍,因而使原油乳状液得以稳定存在。
1.1沥青质对原油乳状液的影响moschopedis 、ignasiak 、frankman等研究发现,沥青质含有许多极性基团,如一oh、一、一c00h等,吸附在油水界面上并且有规则地堆积起来,形成一个刚性的界面膜,阻止液滴的聚结,从而使原油乳状液得以稳定。
在原油乳状液中,沥青质在界面的吸附对界面膜强度起重要作用并影响乳状液的稳定性,沥青质含量越高,油水界面膜的强度越大,乳状液也越稳定。
1.2胶质与沥青质的协同作用对原油乳状液的影响由于胶质对沥青质有溶解作用,能够阻碍沥青质的缔合、聚结。
从而改变沥青质的胶束状态。
一般认为胶质和沥青质具有很强的协同乳化作用。
由于胶质对沥青质的溶解作用,胶质和芳烃可被沥青质吸收,另外,胶质还对沥青质颗粒的形成有明显的分作用可防止沥青的沉淀。
因此,胶质和沥青质以微粒形式充分分散在原油中,很易吸附到油,水界面上,使沥青质具有较强的界面活性。
1.3蜡晶和固体颗粒对原油乳状液的影响对于石蜡基原油,蜡含量较高,而石蜡也是原油乳状液稳定的一个因素。
DPY-2B型破乳剂及电脱水性能测定仪
使
用
说
明
姜堰市奥普特分析仪器有限公司
一、用途:
在炼厂电脱盐工艺过程中,破乳剂起着重要作用,其破乳效果的好坏直接关系到脱盐(脱水)效果,而且同一种破乳剂用于性质不同的原油。
破乳效果也不一样。
另外供应炼厂的原油性质也是经常变化的。
为了保证脱盐(脱水)效果的稳定,就必须不断地调整破乳剂的计量,甚至变换破乳剂的品种,因此,评选破乳剂的工作是炼厂电脱盐工艺过程中心不可少的手段。
目前,我国各炼厂采用热化学评选法来筛选破乳剂,其速度慢与电脱盐实际生产工艺差距较大,评选结果适应不了生产需要。
该仪器以电化学方法为主。
热化学方法为辅。
即先将适量的原油加热然后在电场作用下评选破乳剂。
它与电脱盐实际工况相近。
评选结果较热化学方法准确、可靠、能同时评选6种破乳剂,或同一种破乳剂评选6种不同的加剂量,评选速度快,(约为热化学方法的三倍)、耗电小、能耗为热化学方法的十分之一。
该仪器电压可调、温度自由设定,操作简便、迅速、结构紧凑体积小,便于携带既适于实验室使用以适于现场服务,是评选破乳剂的一种较为理想的仪器。
二、只要技术指标
1、输入电压:AC220V~10% 50Hz
2、输出电压:0~6000V连续可调
3、输出交流电流:0~100mA
4、加热器功率:600W
5、整机功率:不大于1000W
6、加热器温度自动控制范围:室温~100℃之间可以任意设定
7、温度控制精度±1℃
8、预热时间:温度预设75℃时,预热时间约为15分钟(随室温高低,预热时间略有变化)
9、电场强度调节:粗调输出交流电压
细调同轴电极内外电极间距离
10、仪器使用环境温度:0℃~+40℃
11、相对湿度:不大于85%
12、外形尺寸:400(长)×284(宽)×292(高)
13、重量:约20Kg
三、仪器工作原理
原油中都含有一定量的水份,在开采和运输过程中,油、水由于碰撞、搅拌和摩擦等而形成乳状液,同时,在原油脱盐过程中,主要是采用水洗的方法以去除油中的盐。
因此,必须先注入一定量的水并使油、水充分混合,形成乳状液,这种乳状液是以油包水型或水包油型的团粒结构形式存在着,由于原油中的胶质,沥青质等成份都是天然乳化剂,它们受油分子的吸引力较小,能够排列到油水界面上形成一道屏障,因而乳状液都是较稳定的,必须采取适当的措施,方能破乳脱水脱盐。
(电脱盐过程实质为脱水过程)
为了提高脱水效率,常在脱水过程中加入少量破乳剂,对于不同品种的破乳剂和不同性质的原油。
需要选出较为合适的破乳剂和适宜的加剂量,方能达到提高破乳下水的目的。
该仪器评选破乳剂的原理就是:先取一定量的原油,按比例加入定量的水,再剧烈搅拌使油、水充分乳化后,各取100mL分别倒入六个离心瓶中,然后,依次加入一定量的破乳剂,并适当加温以降低原油的粘度,再加上交流高电压,产生强磁场,使小油滴和小水滴发生电荷交换,达到电中和的目的。
从而使小滴之间加强碰撞并逐渐聚结沉降,达到脱水目的。
然后,根据下水量的多少或测定下水中氯离子含量的多少来评定破乳剂的优劣。
四、结构概述:
该仪器主要分为高压整流电路、温度控制电路,加热系统及电场破乳系统等四部分。
仪器分控制器及高压加热体两部分,通过相应的连接线实现联机工作。
电场破乳部分主要靠同轴电极和装原油的离心瓶。
五、仪器的使用方法:
使用前的准备工作:
使用本仪器评选破乳剂之前,应具备下列条件:
⑴供加热用的电炉一只
⑵电动搅拌器一台
⑶液体快速混合器一台
⑷秒表一只
⑸1000ml烧杯、量筒、吸液管各数支
⑹供分析上下水中氯离子含量用的仪器设备:ZWC-2000型盐含量测定仪一台
⑺不同品种的破乳剂若干和供试验用的原油
⑻在加热底座6个离心瓶加热孔中要放入少量变压器油,使传热均匀,以离心瓶放入加热孔后不溢出为宜。
⑼洗涤剂:以汽油清洗为好。
使用方法:
⑴接好仪器连接线、接通电源开关,电源指示灯亮。
⑵给定加热温度(一般为65℃~75℃)接通加热开关:开始加温,待加热到给定温度后。
温度显示给定值仪器进入自动恒温状态
⑶取600ml原油放入容器内(在严格计算脱水率时,应先测定原油本身含水量)按5%的比例加入蒸馏水,放在电炉加热至六七十度左右,然后置于搅拌器上搅拌,直至油、水充分乳化。
⑷将乳化后的原油分别倒入6只100ml的离心瓶中,根据已评选破乳剂的要求,确定加入各离心瓶内破乳剂的品种。
方法:如其中1只离心瓶不加破乳剂,另5只依次加入一定浓度(通常为1%)的破乳剂5ml、10ml、15ml、20ml、25ml或在6只离心瓶中分别加入等量等浓度不同品种的破乳剂等,加好破乳剂后,再仔细地将同轴电极旋入离心瓶并旋紧(手感旋紧即可)
⑸将加入破乳剂的离心瓶放在专用快速混合器中激烈振动1分钟左右,再放入加热底离心瓶加热孔中10分钟。
⑹取出6只离心瓶,放在专业摇架上并固定好,然后沿瓶轴向慢摇50次,再放入加热底座中,同时使各离心瓶露出加热底座的高度应力求一致,因油品各异,为防止因高压电场产生强大气体,建议将电极旋松,使防爆孔能出气,以保护瓶体不至爆炸。
⑺将调压旋钮调至最低处,轻轻盖好加热底座上盖并从两侧观察窗检查上盖,板与同轴电极是否接触良好,确认接触良好后,再接通高压开关,高压指示灯亮,缓慢调节高压调节器,使高压至2500V(仪表值×10)观察电流表,应在150mA左右,若超值应调低高压,如不到可适当调高高压值。
同时用秒表及时,5分钟后先切断高压开关,
后打开加热底座上盖,取出离心瓶并旋出同轴电极。
观察并记录下水量。
每5分钟观察记录一次,共记四次。
若电流较大,分子运动加快,可相应缩短高压通电时间。
⑻根据下水量的多少及分析破乳剂下水中盐含量,即可评定出更适合于现场原油
电脱盐工艺需要的破乳剂的品种,液度和用量。
⑼试验完毕后,应切断仪器电源并擦干净仪器所用设备等。
六、维护及注意事项
1、该仪器最高有6000伏高压,仪器外壳必须接好地线。
2、高压开关接通后,加热底座电极即带交流高压电,因此,在不加电场时,严禁接通高压开关,以免产生触电危险。
3、加热底座上盖各电极和同轴电极表面保持清洁,应经常检查离心瓶加热孔中的缓冲垫,离心瓶放入加热孔后。
应使电极端面的高度尽量一致,以保证其互相接触良好。
4、记录下水量时,要把同轴电极提出水层,以免造成误差。
5、若要抽取下水量并作盐含量分析时,应按微量分析操作要求进行。
6、使用方法中第三条要对加水后的原油进行搅拌,要求乳化充分,否则可出现脱水率不正常,使下水中的盐含量偏低的情况。
一般搅拌时间在5~10分钟,搅拌速度以原油不飞溅为限。
7、同轴电极旋进或旋出离心瓶时,应用均匀平稳,切勿过猛过快,以防损坏离心瓶。
8、仪器不用时应放置干燥处,避免受潮,影响正常工作。
9、仪器发生故障后,应送具有电子技术知识的人员处检修或制造厂家联系。
特别注意:
1、在完成使用方法6后,应将离心瓶上的电极拧松,以能排除气体为宜,方可置入加热底座。
2、评选过程中电流表超过300mA时,应降低高压,如降低高压后电流仍超过300mA,应与厂方联系,加装特殊电路,以适应不同性质的原油使用。
七、仪器的成套性
1、DPY-2B型主机1套
2、使用说明书1份
3、同轴电极6套
4、离心瓶8只
5、电源线1根
6、备用保险丝4只。