一种新型多季铵盐反相破乳剂的合成及性能评定

一种新型多季铵盐反相破乳剂的合成及性能评定

齐玉;滕厚开;韩恩山;姚光源

【摘要】以聚醚胺D-230、环氧氯丙烷、N,N-二甲基乙醇胺为原料,合成一种新型多季铵盐反相破乳剂,将n(D-230)/n(环氧氯丙烷)分别为1∶2和1∶4得到的产品命名为Y-562、Y-564.取渤海某平台新鲜原油用瓶试法对合成多季铵盐反相破乳剂产品进行评价,结果表明,在破乳温度为70℃、破乳时间为20 min的条件下,当Y-564添加量为15 mg/L时,油中含水量为0.7％,水中含油质量浓度为80 mg/L,下层水质清且油水界面清晰,达到最佳脱水效果.%A novel polyquaternary ammonium reversed demulsifier was synthesized with Jeffamine D-

230,epichlorohydrin and N,N-dimethylethanolamine as raw

materials.According to the molar ratio of J effamine D-230 to epichlorohydrin,the synthesized products with n(D-

230)/n(epichlorohydrin)=1 ∶ 2 and 1 ∶ 4 are named as Y-562 and Y-564,respectively.They were evaluated by bottle test with fresh crude oil from a petroleum platform in Bohai.The results indicated that when the demulsification tempe rature is 70 ℃,the demulsification time is 20 min and the amount of Y-564 is 15 mg/L,the water content in the oil is 0.7％ and the amount of oil in the water is 80mg/L.The water layer in lower part is clear and the oil and water interface is clear,it means to achieve the optimum dehydration effect.

【期刊名称】《石油炼制与化工》

【年(卷),期】2018(049)003

【总页数】4页(P94-97)

【关键词】多季铵盐;反相破乳剂;O/W型乳状液

【作者】齐玉;滕厚开;韩恩山;姚光源

【作者单位】河北工业大学化工系,天津300130;中国海油天津化工研究设计院有

限公司;中国海油天津化工研究设计院有限公司;中国海油天津化工研究设计院有限

公司

【正文语种】中文

目前，我国多数油田已经进入中后期高含水采油阶段，聚驱、表面活性剂驱、三元复合驱等采油技术的使用虽然提高了原油采出量，但由于采出液中聚合物、表面活性剂、水不溶颗粒的相互作用，使得采出液成为一种复杂的油水体系，处理这些乳化严重的高含水原油给油田生产带来了新的挑战[1-4]。因此，开发具有高效破乳

性能的反相破乳剂对现实生产有重要意义。反相破乳剂分为低分子电解质、聚合物、表面活性剂。表面活性剂分为阴离子型、非离子型、阳离子型，并且几乎所有反相破乳剂均由胺或胺衍生物制备所得[5]。由于多季铵盐类反相破乳剂具备水溶性好、扩散速率快等优点，使其成为研究的热点[6]。在文献[7]的研究中，加入季铵盐后，粒子视频显微镜和聚焦光束反射率测量探针显示油滴大小显著增大、数量减少，这与原油表面的阴离子电荷逐步被中和、油滴发生聚并的理论一致。本研究以聚醚胺D-230、环氧氯丙烷、N，N-二甲基乙醇胺为原料，合成一种新型多季铵盐反相

破乳剂，取渤海某平台新鲜原油用瓶试法对合成多季铵盐反相破乳剂产品进行评价。

1 实验

1.1 试剂与仪器

聚醚胺D-230，分析纯，亨斯迈(新加坡)私营有限公司生产；环氧氯丙烷，分析纯，天津市风船化学试剂科技有限公司生产；N，N-二甲基乙醇胺，分析纯，天津市

光复精细化工研究所产品。

集热式恒温磁力搅拌器，巩义市予华仪器有限公司制造；顶置式机械搅拌器，德国维根斯集团制造；全自动电位滴定仪，美国梅特勒-托利多集团制造；低速离心机，科大创新股份有限公司制造；红外光谱仪，布鲁克(北京)科技有限公司制造；TD-500D便携式油分检测仪，美国特纳公司制造。

1.2 多季铵盐的合成

将一定量聚醚胺D-230加入到装有温度计、回流冷凝管、搅拌器的四口烧瓶中，

在50 ℃下缓慢滴加环氧氯丙烷，滴加完毕后保温反应4 h，升温至90 ℃开始滴

加N，N-二甲基乙醇胺，保温反应5 h。产品经无水乙醇-乙酸乙酯提纯并真空干

燥后得到淡黄色黏稠状产品，即多季铵盐反相破乳剂。将n(D-230)/n(环氧氯丙烷)分别为1∶2和1∶4得到的多季铵盐反相破乳剂产品命名为Y-562、Y-564。主要反应方程式如下(n=2～3)：

1.3 阳离子度的测定

在实验中滴加完N，N-二甲基乙醇胺后，通过不断检测阳离子度来考察反应进度，采用四苯硼钠返滴定法[8]测定产物的阳离子度，Y-562、Y-564反应完全时的理

论阳离子度分别为3.37 mol/g、4.18 mol/g。计算公式如下：

(3)

式中：X为样品的阳离子度，mol/g；C为十六烷基三甲基溴化铵标液的浓度，mol/L；V0为空白试验消耗十六烷基三甲基溴化铵标液的体积，mL；V为试样消耗十六烷基三甲基溴化铵标液的体积，mL；m为试样质量，g。

1.4 反相破乳剂性能评价[9]

取适量渤海某平台新鲜原油采出液加入到100 mL比色管中，预热后加入一定量的破乳剂，上下震荡100次后置于恒温水浴中进行分水。分别测定上层油中的含水量和下层水中的含油量。

1.4.1 原油含水量在油水界面以上2 cm左右处取适量油样于离心管中，加入同等体积的正己烷稀释剂，用离心机以1 500 rmin的转速离心15 min，读取离心管中油水界面的刻度，测得油中的含水量。

1.4.2 水中含油量的测定从比色管中取出下层水，用便携式油分检测仪测定水中含油量。

2 结果与讨论

2.1 环氧加成反应条件

在滴加环氧氯丙烷温度为50 ℃的条件下，Y-562、Y-564收率随反应时间的变化见图1。从图1可以看出，随着反应时间的延长，Y-562、Y-564收率逐渐增大，当反应时间超过4 h后，Y-562、Y-564收率不再变化，基本保持在98%左右。也可以通过检测反应过程中氯离子含量来考察反应中卤化副反应的控制程度，实验中未检测到有游离氯离子存在，说明反应向生成目标产物方向进行完全。

图1 Y-562、Y-564收率随反应时间的变化▲—Y-562；●—Y-564

2.2 原料转化率

Y-562、Y-564的阳离子度随反应时间的变化见图2。从图2可以看出，随着反应时间的延长，Y-562和Y-564的阳离子度逐渐增大，当反应时间为5 h后，Y-562和Y-564的阳离子度基本保持在3.3 molg左右和4.1 molg左右，接近Y-562、Y-564反应完全时的理论阳离子度，说明反应时间为5 h时基本反应完全。称取一定量的产品，经乙醇-乙酸乙酯提纯并真空干燥，最终计算原料的转化率高达97%，与转化率保持一致。