原油破乳剂的研究进展

原油破乳剂的研究进展

肖稳发Ξ

(上海工程技术大学化学化工学院,上海200065)

摘　要:论述了原油破乳剂研究的新进展,包括破乳机理、复配破乳剂、稠油破乳剂、新型破乳剂、反相破乳剂、低温破乳剂。原油破乳剂未来的发展方向是原油的脱水温度将在25～35℃或更低的温度、高效低耗、一剂多用的高效破乳剂。

关键词:原油;破乳剂;破乳机理

R esearch Progress in Demulsif ier for Crude Oil

X IA O Wen 2f a

(School of Chemistry &Chemical Technology ,Shanghai University of Engineering Science ,Shanghai 200065,China )Abstract :The research trends of demulsifier for crude oil are discussed includin g demulsification mechanism ,built demulsifier ,demulsifier for highly viscous crude oil ,new demulsifiers ,reversed demulsifier and low tem perature demelsifi 2er.The demelsifiers serving many purposes with high effect and less dosage or with dehydration temperature at 25～35℃or more lower are the development trends.

K ey w ords :crude oil ;demelsifier ;demulsification mechanism

破乳剂的研究和应用已经有80多年的历史了。破乳剂的分子结构由最初的阴离子表面活性剂发展到20世纪40年代以后的环氧丙烷和环氧乙烷为单体的嵌段共聚物以及现在的特种表面活性剂和各种均聚物,破乳剂的研究取得了巨大的进展。但随着三次采油技术、重质油的开采技术和海洋石油开采技术的使用,破乳剂除了要满足传统破乳剂的基本性能外,还要具有快速、高效且低温条件下也能满足脱水工艺的要求,因此,研究新型原油破乳剂非常必要。

1　破乳机理研究

原油乳状液的破乳脱水有着较强的针对性,至今人们还没找到一种能够适合各种原油破乳的破乳剂。研究破乳剂的破乳机理,首先必须研究乳状液稳定的界面膜特性及在破乳剂作用下界面膜的变化情况,而膜的改变会直接影响到原油的油2水界面张力,因此对界面张力的研究是了解界面膜变化的最

直接方法。

长期以来,通过系统地研究原油乳化液的油2水界面张力与破乳剂的分子结构及破乳效果之间的关系,结果显示:破乳剂的破乳效果与原油乳化液的油2水界面张力密切相关,破乳剂降低界面张力能力越强,破乳效果越好。破乳剂的破乳过程包括顶替作用和胶溶作用,在低破乳剂用量下,以顶替作用为主,界面张力随破乳剂用量的增加而降低,较高破乳剂用量下,以胶溶作用为主,界面张力随破乳剂用量的增加而升高。同一原油的油2水界面膜对破乳剂HLB 值的要求有一定的确定性,只有当破乳剂的HLB 值处于或接近最佳值时,才能形成最大的界面吸附,此时界面张力下降得最低。

2复配型破乳剂

由于原油的组成复杂,其中的天然乳化剂和稳定剂含量变化大,特性不尽相同,加之原油物性的影响,不同原油形成的油包水乳状液界面膜的组成、结构和强度有很大不同。一般针对某一含水原油筛选

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收稿日期:2004210228　基金项目:上海市教委重点资助项目。　作者简介:肖稳发(19632),男,教授,主要从事精细化学品的合成与应用,已公开发表论文45篇。

　Vol.12,No.24精细与专用化学品第12卷第24期Fine and Specialty Chemicals

2004年12月21日

出的单一破乳剂,很难在热化学脱水的每一阶段都具有相应的优异特性。将数种各具特色的破乳剂复配起来,使各单剂的优势互补,是提高破乳脱水效果的一条有效途径。

(1)两种结构差异较大的破乳剂的复配

如APE型和PO I型破乳剂,两者无论是从脱水过程还是从分子结构看均有显著差异。APE型破乳剂破乳脱水时管壁附着水珠颗粒较大,不易下沉,油2水界面状况较差,而PO I型破乳脱水情况恰恰相反,再者PO I型破乳剂为线性结构,APE型为多支链型结构,二者复配的药剂K531破乳剂可使净化油含水<015%,污水含油小于300mg/L。

(2)多元复配破乳剂

采用多种起始剂、多种嵌段形式、多种分子结构的破乳剂复配而成的PA K25多元复配破乳剂有亲油亲水多向性,易于快速分散到油2水界面,具有脱水速度快,脱水率高,脱出水含油少,油水界面整齐的特点。

(3)用于破除中间乳化层的复配破乳剂

由特殊配比的APE型和BPE型两种聚醚单体与低分子有机物复配用于破除中间乳化层的复配破乳剂,可消除原油破乳脱水过程中形成稳定的中间乳化层。

(4)适于高含水混合原油的复配破乳剂

使用多支链三嵌段聚醚破乳剂(LB21)和油溶性的高分子量多支链破乳剂(AJ28511)组成的复配物适于处理高含水(80%～90%)的原油,净化原油含水<013%,污水含油<30mg/L。

(5)沥青质原油破乳剂

对于含蜡量高和含胶质高的沥青质原油,选用三嵌段聚醚结构的AP型破乳剂,它易吸附到蜡晶层表面上排挤蜡晶,破坏蜡晶层;选用AE型双嵌段聚醚破乳剂,其在极性的界面膜上吸附,向膜内渗透并破坏界面膜的能力较强,破坏胶质沥青;再选择净水作用较好的破乳剂SP169作为第三复配组分,得到三组分复配破乳剂,破乳脱水效果较佳,同类型的复合破乳剂还有PR29618。

(6)SF系列原油破乳剂

含有机硅的直链结构分子和支链网状结构分子,分子量较高,界面活性高,破乳能力强,能实现低温快速破乳,具有防蜡降粘能力。

(7)用于脱水异常的老化原油的复配破乳剂

破乳剂分子结构中带有强正电基团,可加快在油2水界面上的分配平衡速度,使原油脱水速度加快;破乳剂分子空间构型呈星状,能使细小水珠聚结沉降,对含蜡原油油2水中间层有抑制作用,对原油适应性强,KSZ23型破乳剂系列解决了老化原油脱水异常的问题。

(8)适合于高凝低粘、低凝低粘、高凝高粘、高凝中粘特性原油的复配型原油破乳剂

根据各类型破乳剂的不同性能,如对石蜡基原油脱水效果好的AE型、净水效果好的SP型、低温性能好的AR以及稠油破乳剂PFA型,采用不同的方式进行复配以适应不同的原油类型。

3　专用破乳剂

(1)稠油破乳剂

随着油田开发的深入和蒸气热采技术、乳化降粘技术的应用,稠油的开采量越来越大,稠油属重质油,具有高粘度、高密度、高胶质、高沥青质含量等特点,胶质、沥青质是以胶体粒子状态存在于原油中,因而稠油的水乳状液稳定性好,许多常规破乳剂对其破乳作用明显减弱,效果很差,通过对常规破乳剂进行交联改性可获得适用高含水稠油的破乳剂。其它用于稠油破乳剂的还有油溶性高分子量破乳剂如AP205(采用了甲苯二异氰酸酯扩链剂)、M T241(以合成咪唑啉为起始剂的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚经扩链而成)、水溶性破乳剂PR223(以直链亚烷基二醇为起始剂的多嵌段聚醚)以及高含硫重质稠油脱水用破乳剂SHD。

(2)低温破乳剂

在保证破乳效果、脱水水质和不产生中间乳化层的情况下,应选用破乳温度较低的破乳剂,由APE型两嵌段聚醚和BP三段聚醚复配,通过少量醋酸调节p H值,并以乙醇为溶剂而制得的低温破乳剂X J2720能保证一段脱水温度为32℃下正常破乳脱水。以多乙烯多胺为起始剂合成的聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段共聚物用高活性特殊碱性液体酚醛树脂制得的非离子2阳离子两性表面活性剂BA22具有降粘、防蜡性能的低温破乳剂,另外最近新研制了一种低温高效稠油破乳剂L TB,可在50℃下对稠油进行破乳脱水。

(3)复合驱采出液破乳剂

随着复合驱的广泛应用,开发适合复合驱采出液的化学药剂及破乳技术是非常必要的,对于二元

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　2004年12月21日肖稳发:原油破乳剂的研究进展