原油破乳剂

BNT和AFTNC系列破乳剂的合成及性能测试

摘要：以伯胺为起始剂，氢氧化钾为催化剂合成了BNT系列环氧丙烷、环氧乙烷多嵌段聚醚和AFTNC系列环氧丙烷、环氧氯丙烷多嵌段季铵盐型破乳剂。在一定温度下对陕北子长和河庄坪原油进行脱水实验。实验发现BNT2020脱水速度快、脱水率高、脱出水清、界面较齐。

关键词：伯胺；原油；破乳剂；乳状液；乳化水；环氧丙烷；环氧乙烷

Synthesis and pe rformance testing of BNT and AFTNC

Demulsifie rs

Abstract:To start with primary amine agent, potassium hydro xide as a catalyst of the BNT series of propylene o xide, ethylene oxide and multi-block polyether AFTNC series o f propylene oxide, the multi-b lock quaternary ep ichlorohydrin - Demulsifier. Under certain temperature and the Zi Chang in northern S haanxi He Zhuang P ing crude o il for dehydratio n experiment. It was fo und that BNT2020 dehydration speed, high rate o f dehydratio n, emerge water clearness, interface more ho mo geneous.

Key wo rd: Primary Amine; crude o il; Demulsifier; emulsio n; emulsified water, propylene oxide, ethylene oxide

前言

破乳剂是当今油田和炼油厂必不可少的化学试剂之一，随着石油化工的发展，破乳剂的需求量增加，对其性能要求也更为苛刻，为此，国内外的科研工作者投入了大量的时间和精力进行研究，使破乳剂的发展进入了一个暂时的阶段。

原油中所含的水分是以乳化状态存在的,水和油之间形成了稳定的乳化液，其中的水很难自动沉降下来，为了破坏它们这种稳定的乳化状态，在脱水工艺中采用了加入原油破乳剂的方法。

原油开采过程中，由于存在油水两相间的剧烈搅动，采出的原油多以乳化水的形式存在，目前世界上开采出的原油有近80%是以原油乳状液形式存在。由于原油乳状液含水会增加泵、管线和储罐的负荷，引起金属表面腐蚀和结垢，因此原油乳状液在外运之前都要破乳脱水。原油破乳脱水的方法很多，比如超声波法、微孔过滤法、微生物法、超滤法、研磨法等，

其中热化学方法是最常用的方法之一。其基本方法是在一定温度下向原油乳状液中添加破乳剂，破坏其乳化状态，使油水分离成两层将水分离除去。目前破乳剂的研究有两个方面：一是合成或寻找全新结构的单剂破乳剂，二是用现有破乳剂及其添加剂按不同比例进行混合搭配组成复配破乳剂。破乳剂的研究方法，因目前理论指导有限，主要通过大量尝试性实验筛选。破乳剂的研究目标是：1.用量少、价格低、经济效益好。2.脱水率高、脱水速度快、脱水后油净水清。3.无污染、无毒害、无腐蚀作用[1]。

我国油田使用效果较好的破乳剂是以聚醚为主体的破乳剂，按引发剂不同,环氧乙烷、环氧丙烷的加成数及比例的不同,可得到不同的聚醚破乳

剂[2,3]。我国对于非离子型聚氧乙烯嵌段聚合物的研究思路可以概括为“改头、换尾、加骨、交聚、复配”10个字[4]。

中国原油贮量丰富，由其是陕北原油，开采历史悠久，每年需要上千百万吨破乳剂，价值数千万。但是，针对陕北原油破乳剂的理论和试验研究却很少，不仅现有破乳剂不是自己合成，而且就是买回的破乳剂哪些对陕北原油更有效更合适等问题上无解答。本课题主要是测试我们自己合成的破乳剂筛选出对陕北原油破乳脱水效果较好的破乳剂，以便解决陕北乃至全国原油破乳剂的破乳脱水效果差的问题[5]。

近阶段，根据新发展的有机合成技术产生出了特殊表面活性剂及各种均聚物。有机合成技术的广泛应用，使破乳剂在品种数量上迅速发展，复配共聚等平稳手段的应用，使破乳剂的应用范围越来越宽。

1 原油破乳剂作用机理[6,7]

原油乳化液是两种互不溶解或溶解度很小的液体，在乳化剂的作用下，经过一定的物理作用形成的稳定分散体系，也称乳状液。形成原油乳状液的物质，可分为两类：一类是极性物质水；另一类是非极性物质油。根据液体存在的形态和性质，可把乳状液分为“水包油型”(O/W)和“油包水型”(W/O)两种形态。乳状液具有热力学不稳定性，倾向于聚结。但体系中有乳化剂存在时，由于乳化剂是一种表面活性剂，分子结构上有极性端和非极性端，具有两亲性，极性端亲水，非极性端亲油，能够在油水界面间定向排列，尤其当乳化剂的量足够时，这种排列相当紧密，形成有一定机械强度的界面膜，阻止同类液滴碰撞,减小了聚结作用;同时在油水两相界面间吸附和沉集，降低了分散相和分散介质界面自由焓，使它们的聚结倾向降低，增加了乳状液稳定性。

原油含有大量的起乳化剂作用的有机酸(主要是环烷酸)及其盐类、胶质、

沥青质以及微晶蜡等表面活性物质。由于原油在地下本来与水共存，又在

强化采油过程中大量采用注水、乳化剂及碱水等措施,根据Gibbs 吸附定理，

这些表面活性剂必然在水滴界面产生吸附，形成界面膜，形成稳定的乳状

液。界面膜的形成与强度是乳化液稳定性的主要影响因素破乳剂的作用，

与乳化剂作用恰恰相反，顶替原来吸附于油-水界面的保护层，形成由原有

表面活性剂与破乳剂组成的混杂的新型膜，该膜强度大大降低，有利于破

乳。从结构上讲，破乳剂同时具有亲水亲油两种基团，比乳化剂具有更小

的表面张力，更高的表面活性。HLB 值反映了破乳剂分子中亲油亲水基团

在数量上的比例关系，范围在0~20之间。

20HLB =⨯亲水基团量

亲水基团量+亲油基团量

不同原油的乳化形态、界面膜不同，需要的HLB 值是不同的；相同

HLB 值的破乳剂并不一定适合同类原油，这是由于破乳剂作用的方式是不

同的，如有些起反乳化剂作用,有些起润湿增溶剂的作用。破乳实验技术复

杂，影响因素繁多，使得原油破乳机理仍停留在较低水平。经典研究破乳

机理的理论是热力学稳定性，即“顶替”学说,破乳剂通过界面吸附替代原

乳化膜中天然的成膜物质，发生破乳作用。但有人在研究中发现，随着破

乳剂浓度增加，首先是破乳剂吸附量不断增加，当达到一定量时，又有所

减少，这一现象究竟是何原因,尚未见报道。

与“热力学稳定”学说相矛盾的是界面张力学说。该学说指出,破乳剂

的破乳能力与其改变油水界面张力的能力有关，取决于降低界面张力的能

力。

目前,几种破乳剂作用机理学说并存,应在研究中根据原油乳化状态和

破乳剂性质,综合考虑几种机理,才不至片面理解问题,研究思路狭隘

由于原油性质差异较大,一种破乳剂一般只能适合少数几种原油破乳,

因此目前国内外的一些破乳剂开发机构,已经着手研究开发应用范围广泛的

破乳剂,以期能满足多种原油破乳的需要。

2 实验部分

2.1 原油

本实验所用原油是直接取自陕北河庄坪、子长的天然原油,从产地取回

后存放在塑料桶中备用。

2.2 试剂