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原油破乳剂的发展现状_吴利春
3) 破乳剂的改性研究。自 20 世纪 50 年代以环 氧丙烷和环氧乙烷嵌段共聚物为主体的非离子型破乳 剂问世以来,国内外对此类破乳剂作了大量的研究开 发工作。据统计,全世界有关破乳剂申请的专利已超 过 3 000 项,但其主体结构仍无太大改变。众多破乳 剂中,聚醚型非离子破乳剂的使用效果较好,因而被 广泛应用于原油破乳脱水。相应地,对其的改性研究 也在进行,常使用封尾剂,如与松香酸和硫酸等反应 生成相应的酯类;或利用交联剂,如异氰酸酯等进行 交联反应,合成分子量大的高分子破乳剂。
参考文献:
[1] 任肇晓. 主要油田化学品的现状和展望[J]. 上海化工,1993, 18(3):38 -40.
[2] 赵 国 玺 . 表 面 活 性 剂 物 理 化 学 [M]. 北 京 : 大 学 出 版 社 , 1991,400.
[3] 赵福麟. 乳化原油破乳剂[J]. 石油大学学报,1994,18(s): 104-113.
DOI:10.13222/ki.dc.2008.11.012
第 31 卷第 11 期 2008 年 11 月
日用化学品科学
DETERGENT & COSMETICS
Vol.31 No.11 Nov. 2008
原油破乳剂的发展现状
吴利春 1, 刘松涛 1, 刘雪娟 2 (1.大庆油田有限责任公司第二采油厂第二作业区 4-4 队,黑龙江 大庆 163414;
4) 较好的聚结效果。乳化液滴的直径在几微米 至几百微米的大范围变化。只有当破乳剂具有足够的 聚结能力时,乳化液滴表面膜破坏后,小滴才能立即 聚结成大滴,在重力作用下沉降,达到原油脱水的目 的。 1.4 破乳剂种类
1) 按使用于不同原油对象,破乳剂分为油包水 乳化原油破乳剂和水包油乳化原油破乳剂[3]。前一种 破乳剂适用于以原油为分散介质的乳状液,即油包水 乳化原油。而以水做分散相的乳状液为水包油乳化原 油,相应地采用后一种破乳剂。现今所使用的大部分 属于油包水型乳化原油破乳剂。
破乳过程的实质是破乳剂分子渗入并黏附在乳状 液界面上,取代天然乳化剂并破坏表面膜,将膜内包 覆的水释放出来,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。根据上述作用机理,理想 的破乳剂必须具备以下条件:
1) 较强的表面活性。只有表面活性高于天然乳 化剂的破乳剂分子,才能很快优先吸附在油水界面 上,取代天然乳化剂分子,降低液滴的界面张力和界 面膜强度。通常在质量分数为 0.01%时,能将油水界 面张力降低到 15 mN/m 左右,就具备了优良破乳剂 的基本条件。
3 破乳剂的发展趋势
1) 分子量继续增高。各种扩链剂的使用表现出 这一趋势。
2) 由水溶性转向油溶性。由于油田采液中水含 量越来越高,油溶性破乳剂主要分配在油中,因而能 延长作用时间,提高破乳效果。
3) 由直链线型转向支链线型。如从羟基系列的 引发剂发展到用酚醛树脂,从氨基系列的引发剂发展 到用多乙烯基多胺。
破乳剂的针对性很强,很难找到一种通用型的原 油破乳剂。不同性质的原油应选用不同的药剂,这是 由于油品不同,含有的天然极性物质也不同,故不同 油质对破乳剂的选择性也不同。如大庆原油大部分是 石蜡基原油,也有少量是沥青基原油,其相对密度较 小、黏度小、胶质沥青质含量低以及含蜡量高。从 1964 年 开 始 使 用 破 乳 剂 以 来 , 曾 先 后 用 过 OP、 AP113、SP169、AE910 和 DL-1 等型号药剂,发现 这些破乳剂加量少,破乳剂效果好,但专一性强,广 泛适应性差。
2.1 破乳剂的发展历史 破乳剂的研究和应用可追溯到 20 世纪 20 年代,
当时所用的大多是阴离子型表面活性剂。1940 年出 现了环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段共聚物,非离子型破 乳剂正式投入工业应用。进入 20 世纪 80 年代后,聚 酯胺类等破乳剂相继开发出来,破乳剂的最低用量 降到 1 mg/L ~20 mg/L [4]。表 1 概述了破乳剂的发展 史。目前,国内外所广泛应用的原油破乳剂种类列于 表 2[5]。 2.2 破乳剂的研究现状及发展方向
2) 良好的湿润性能。有良好润湿能力的破乳剂 分子向乳化液扩散并渗透过固体粒子之间的保护层 时,易吸附在固体粒子,如沥青胶质粒子、石蜡晶 粒、黏土粒子、金属盐粒子和水滴表面,降低其表面 能,改变表面润湿性能,破坏保护层上粒子间的接 触,使界面膜强度剧烈降低而破裂。
收稿日期:2008-09-29 作者简介:吴利春 (1971-),男,黑龙江人,工程师。联系电话:0459-5379406。
SPX-8603, -8602,-9011
聚氨酯、聚醚及聚醚磷酸 原油脱水(胜利、任邱联
酯
原油)
UH
超高分子量聚醚
原油脱水(大庆、大港原
油)
CNPZ
丙三醇与合成脂肪酸、苯 原苏联 二甲酸氧化物和环氧乙 烷的加聚产物
DemulsifierF-,R- 聚醚类
杜邦(日本)公司
IgepalC0-880,-88 壬基酚聚氧乙烯醚
目前,研究工作比较集中在以下几个方面: 1) 新型破乳剂的开发。聚合物型破乳剂是近年 来发展较快的一类破乳剂。同时,两性破乳剂的研究 也取得了一定的进展。此外,环氧乙烷和环氧丙烷因 储存麻烦,国外近年在研制不含环氧乙烷和环氧丙烷 的破乳剂方面取得了一定的成功。近年来,三次采油 逐步开展,为此开发出一种薄膜扩展剂型破乳剂,其 在地层内既能破乳,又能提高原油的采收率。 2) 破乳剂的复配使用。一个高效破乳剂必须具
AP-221,AP-17, 四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧 原油脱水(大庆、克拉玛
-113
乙烯醚、酚醛树脂聚醚 依油田)
BP-169,-199
丙二醇聚氧丙烯聚氧乙烯 原油脱水 醚
PEA-1031, 聚醚 -3052,-851
原油脱水
SP-169
十八烷醇聚氧丙烯聚氧乙 原油脱水(大庆、大港、辽
烯醚
河、吉林油田原油)
2.大庆油田有限责任公司第二采油厂中心化验室,黑龙江 大庆 163414)
摘要:评述了国内外破乳剂研究开发的现状。介绍了破乳方法、破乳剂应具备的条件及破乳剂的种类和用
途。探讨了今后破乳剂的发展方向和破乳剂研究工作的现实意义。
关键词:原油破乳剂;发展;现状
中图分类号:TQ314
文献标识码:A
文章编号:1006-7264(2008)11-0008-03
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第 11 期
吴利春, 刘松涛, 刘雪娟:原油破乳剂的发展现状
行业经纬
3) 足够的絮凝能力。破乳剂的絮凝能力是指吸 附在乳化液界面的破乳剂分子吸附其他液滴的能力。 具有足够絮凝能力的破乳剂会使乳化液滴相互吸引, 形成一束束鱼卵状“聚集体”悬浮在原油中,促使乳 化液滴的碰撞和液膜的破裂,增加聚结的机会。
石油是我国重要的能源和化工基础原料,在国民 经济中有着举足轻重的地位。目前,我国石油产量已 位居世界第 4 位。石油工业的钻井、采油、集输和储 存等一系列作业均要使用油田化学品。自 20 世纪 70 年代以来,我国油田化学的研究应用得到迅速发展, 主要开发研制的油田化学品有增稠剂、堵水剂、破乳 剂和缓蚀剂等[1]。在众多的油田化学品中,以破乳剂 的用量为最大,因此,研究破乳剂的发展颇为重要。
1986 年以后
5~20 聚酯胺及其复配物
20 世纪 90 年代
1~20 多元线型或体型聚合物、两性 离子聚合物及其复配物
表 2 目前国内外应用的主要原油破乳剂 Tab.2 Main crude oil demulsifier
商品名称 主要组成或化学名称
主要用途(适应范围) 或国别(生产厂家)
AE-169,-8051, 多乙烯多胺聚氧丙烯聚氧 原油脱水 -669,-21,-1910 乙烯醚
1 破乳剂
1.1 破乳剂的用途 目前,全世界每天大约生产 860 万 t 原油,至少
采出同等数量的水。在各油田开发过程中,油井一般 都会经历不含水期、含水期和高含水期 3 个开采阶 段。油井见水后,采出的原油发生乳化,黏度和凝固 点升高,引起结蜡,严重时发生油井事故,甚至导致 停产,使原油产量下降,生产成本大幅度增加。除此 之外,由于原油中含有大量水,同时含有树脂、胶 质、沥青质和有机酸等天然表面活性剂,它们吸附在 油水界面,形成具有一定强度的界面膜,使水珠难以 聚结。因此,绝大部分水以极其微小的颗粒分散在原 油中形成稳定的原油乳液,给油水分离带来巨大困 难。原油若不脱水,除带来采油困难以外,同时也不 能直接进炼油厂加工,在输送和储存过程中还会腐蚀 管道和油罐等设备,污水带油又会造成环境污染,因 此,原油脱水是原油开采中必须进行的生产环节。多 种除水方法中,添加破乳剂是快速高效脱去原油中的 水的最有效的方法。 1.2 破乳方法
表 1 破乳剂的发展史 Tab.1 Development history of demulsifier
时期
使用浓度 /mg·L-1
推出的主要破乳剂类型
20 世纪 20 年代
1 000
脂肪酸盐、环烷酸盐、芳烃和 烷基芳烃磺酸、土耳其红油和 蓖麻油硫酸盐
20 世纪 30 年代
1 000 石油磺酸盐、氧化蓖麻油和磺 化丁二酸酯
破乳方法大致可分为物理机械方法和物理化学方
法[2]。 物理机械法常用的有电沉降、超声和过滤等方
法。电沉降采用高压静电场使原油中的水珠聚结。超 声破乳是使用强度不大的超声波进行破乳。通过多孔 材料 (分散相能优先湿润) 的过滤也可以破乳。此 外,加热乳状液也可达到破乳目的。
物理化学方法主要是通过改变乳状液体系统的界 面性质,使之由稳定变为不稳定,从而易于发生破 乳。加入某些表面活性剂,如对于 W/O 型的原油乳 状液,加入 O/W 型乳状液的乳化剂,或在 O/W 型原 油乳状液中加入 W/O 型乳状液的乳化剂,均可达到 破乳的目的。 1.3 破乳剂应具备的条件
美国 GAF 公司
PluronicF68 Tetronic