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年产3000吨原油破乳剂车间工艺设计开题报告.
本科毕业设计(论文Байду номын сангаас开题报告
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题目:年产3000吨原油破乳剂车间工艺设计
1.结合课题任务情况,根据所查阅的文献资料,撰写1000字以上的文献综述。
前言
原油本身是一种多组分混合物,主要有不同相对分子质量、不同结构的烃、以及少量非烃化合物质,主要包括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[1],以不同形式分散于原油中,形成稳定的乳状液。这些杂质会增加泵和管线的负荷,引起金属表面腐蚀。而在炼油加工中,原油含水会增加燃料动力消耗,严重时会引起蒸馏塔超压会出现冲塔现象;原油含盐大部分是氯化钠,其余是氯化钙,氯化镁,受热后易腐蚀设备,并容易结成盐垢堵塞管路。而且在原油中的盐在蒸馏时,大都残留在重馏分油或渣油中,影响二次加工过程及其产品质量。
世界各大油田化学品公司十分重视破乳剂的研究和生产,目前世界上破乳剂总销售额达3亿美元,其中美国约1.85亿美元,年均增长率为5%~6%,占采油化学品总销售额的36%。美国所用原油破乳剂主要是非离子型表面活性剂,占市场份额50%,阴离子占30%,阳离子仅占10%。非离子和阴离子型破乳剂适用于油为连续相的W/O(油包水)型原油乳液破乳,如原油或原油乳化泥浆;O/W(水包油)型乳液大多采用阳离子型破乳剂[6]。目前,国内外研究的破乳剂从化学类型上看,主要是以非离子的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物为主,在传统破乳剂的基础上进行改性,其研究的方法用10个字来概括,即:“改头[7]、换尾[8]、加骨[9]、扩链[10,11]、复配[12]”。
1破乳剂的破乳机理
破乳剂是一种表面活性物质,它能使乳化状的液体结构破坏,以达到乳化液中各相分离开来的目的。原油破乳是指利用破乳剂的化学作用将乳化状的油水混合液中油和水分离开来,使之达到原油脱水的目的,以保证原油外输含水标准,一般不得大于0.5%。
原油破乳剂多为表面活性剂,它的活性决定于它的化学结构。表面活性剂分子的一部分亲油(憎水),而另一部分亲水。在油水界面上表面活性剂分子的极性部分具有亲水性浸入水中,非极性的憎水部分浸入油中,作为破乳剂的表面活性剂的性质随这些部分的数值和分配而变化。而较强的表面活性、良好的润湿性能、足够的絮凝能力和很高的聚结能力,是高效原油破乳剂的必备条件。
所以在原油加工之前,必须对原油进行破乳化,以脱掉其中的水分和盐分。而在原油破乳中所加的助剂就是原油破乳剂,以破坏由天然表面活性剂在界面上形成的弹性外壳,使得小水珠凝并成大水滴,从而大大缩短分离时间[2]。而随着经济的发展,石油加工品的需求越来越大,相应的原油破乳剂的需求和质量要求也在不断提高,本设计项目能适应市场发展的需要,开发的产品有较好的破乳效果,而且具有很好的广谱性。
3破乳机理研究
破乳剂的破乳过程一般分为3个阶段:①破乳剂加入原油乳状液后,让它分散在整个油相中,并能进入被乳化的水珠上;②破乳剂渗入到乳化水珠的保护层,并使保护层脆弱变皱破坏,保护层破坏后,被乳化的水珠互相接近并接触;③水珠聚结,被乳化的水珠从连续相分离出来。
根据研究结果,目前公认的破乳机理有以下几点[14]: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。此类破乳剂与憎水的乳化剂生成络台物使乳化剂失去了乳化性。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。④褶皱变型机理:显微镜观察结果表明,W/O型乳状液均有双层或多层水圈,两层水圈之间是油圈。因而提出褶皱变型机理,液珠在加热搅拌和破乳剂的作用下液珠内部各层水圈相连通,使液滴凝聚而破乳。
我国对原油破乳剂的研发起步比较晚,它是随着我国石油工业的发展而发展起来的。60年代以前我国原油破乳剂主要依赖于进口,60年代中期开始成长,60年代末到80年代中达到高峰。目前,我国已有高分子非离子表面活性剂、聚氨酯类、两性离子聚合物等原油破乳剂得到研发,已自行研制生产并投入使用的的破乳剂已超过200个牌号[5]。
2原油破乳剂发展状况
2.1原油破乳剂的发展概况
原油破乳剂最早报导于1914年,Barnickel用质量分数为0.1%的FeSO4溶液在35~60℃下进行原油破乳[3]。1920年后开始有盐型和酯盐型表面活性剂,主要是羧酸盐型、磺酸盐(包括石油磺酸盐)及硫酸酯盐型。1940年后开始使用低分子非离子表面活性剂,如OP型、平平加型和吐温型等。1950年后出现非离子型高分子表面活性剂,如聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚、含聚氧乙烯聚氧丙烯基的酚醛树脂。1990年后开始用两性表面活性剂[4]。
对比国内外破乳剂的发展,我们认为:(1)在具有新的化学结构的破乳剂研究方面,国内研究的比较少,非聚醚型聚合物破乳剂有望逐渐取代聚醚类破乳剂;(2)尽管已意识到聚醚型破乳剂在生产和应用中的不足,但由于单剂品种少,新类型破乳剂开发的困难,各科研单位仍将以复配破乳剂研究为主,而且目前情况下复配也是解决破乳剂专一性的最有效办法之一。
2.1.2国内破乳剂的研究现状
目前,我国老油田开采普遍进入“三高”(高含水,高采出程度,高采油速度)阶段[13]。而我国破乳剂的研制仍停留在用环氧化物制备嵌段共聚物,只是在催化剂、起始剂、扩链剂上作一些改动以增加相对分子质量。就现有的原油破乳剂已满足不了油田需要,故此对高效、节能、环保、耐低温的原油破乳剂的研究就更为迫切。
2.1.1国外破乳剂的研究现状
80年代后期以来,国外破乳剂的发展研究现状表明:(1)非聚醚型聚合物破乳剂是目前发展较快的一类破乳剂,不仅脱水快、水色清、用量少,而且还特别适应于稠油破乳。(2)相对分子质量继续增大,各种扩链剂表现为此种趋势。目前国外使用较多的扩链剂包括醛、二元或多元羧酸、环氧衍生物和多异氰酸酯。(3)复配破乳剂。因破乳剂专一性较强,一种破乳剂只适合某些地层、某些区域原油乳状液的破乳,破乳剂的复配解决了专一性问题。