国内外原油破乳剂研究发展综述

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国内外原油破乳剂研究发展综述
国外情况
1.1研发简史
原油破乳剂是油田化学剂中的一大类产品。国外 涉及原油破乳剂的最早一篇文献发表于1914年, Barnickel的专利[1]建议用浓度0.1%的FeSO4 溶液在35-60℃下对原油乳状液进行破乳(参见 Chem Abst,1914,8:2 058)。从1914年算起, 原油破乳剂已有95年历史。国外用表面活性剂作 原油破乳剂是20世纪20年代开始发展的,在此 以前只采用简单的沉降法使原油脱水。随着原油 开采量增加和注水采油技术的应用,原油含水量 增多,迫切需要提高破乳技术,从而促进了原油 破乳剂的研究与开发。
(9)复配破乳剂 二元及多元复配物,破乳效果好于任 一单剂。
附录
国外原油破乳剂发展简况 文献调查报告之一 1977年11月 国外原油破乳剂发展简况 文献调查报告之二 1978年4月 国外原油破乳剂发展简况 文献调查报告之三 1984年3月 原油破乳剂文献摘要 文献调查报告之四 1988年9月 回顾破乳剂七十年的发展过程,大致经过三个发展阶段: 用油脂做原料,合成磺酸盐、硫酸盐等古典的表面活性剂; 用石油化工合成原料, 生产表面活性剂,尤其是由氧化烯烃制
(2)聚硅氧烷聚氧乙 烯聚氧丙烯醚 硅原 子数3-50的甲基、 苯基等取代聚硅氧 烷与环氧乙烷、环 氧丙烷的嵌段共聚 物,分子量5004000。
(3)聚磷酸酯 通式 如下的线型聚磷酸 酯:
式中OA为氧烷基链节,Z为H、氧烷基、氧芳基 等,n=5-130.
(4)高分子量、超高分子量聚氧乙烯聚氧丙烯醚 用作破乳剂的聚醚,分子量一般为5x103-1x104, 分子量达5x105-3x106的聚醚,破乳速度极高, 破乳效果惊人。
伯胺、仲胺可以作为起 始剂制备聚醚破乳剂, 在日本,以乙二胺为起 始剂的聚醚破乳剂占较 大比例。
其他含活泼氢的化合物 也可作为聚醚破乳剂的 起始剂。
上世纪70年代,国外开始探 索研制新的破乳剂,其目标 是:低温破乳,以节省热能; 快速破乳,以提高设备处理 效率;扩大破乳剂对原油的 适用范围,克服破乳剂专业 性过强这一弱点。为达到以 上目标,研制了多种破乳剂, 其中超高分子量破乳剂,特 别是环氧烷类自聚体效果较 好。
(5)聚醚的改性产物 以醇、胺等含活性氢的化合 物为起始剂制得的嵌段聚醚[聚氧乙烯氧丙烯 (或丁烯)醚]在有机溶剂中与甲苯二异氰酸酯 或六次甲基二异氰酸酯等二异氰酸酯反应,一般 得到油溶性破乳剂,文献报道很多。
(6)含氮破乳剂 包括以胺类为起始剂的嵌段 聚醚,季铵化聚醚、脂肪胺盐酸盐(如前 苏联的AH-2,脂烃链平均碳数为15)及高 碳数烷基咪唑啉类。
20世纪40年代以来逐渐使用非离子表面活性剂 作为破乳剂,50-70年代进行了大量研究,发表 了为数众多的专利。最早使用的是烷基酚、脂肪 醇为起始剂的聚氧乙基醚,如前苏联的Oп系列、 美国的Igepol系列。所用烷基酚有壬基酚(较常 用)、辛基酚、异辛基酚、异丁基酚等;脂肪醇 有油醇、辛醇、C10-20高碳醇等一元醇以及多 元醇如乙二醇、丙二醇、已糖醇、葡糖醇、蔗糖、 季戊四醇等。在此类破乳剂中以丙二醇为起始剂 的环氧丙烷环氧乙烷嵌段聚醚研究得最多。以脂 肪酸作起始剂的聚醚类破乳剂很少。脂肪酸与多 元醇如甘油、山梨糖醇的酯化产物作起始剂的聚 醚,也可用作原油破乳剂。
1.2原油破乳剂类型
关于国外原油破乳剂的类型,国内原油脱 水、油田化学领域的不少专著已有报道, 本文只作简略介绍,并略去有关参考文献。
(1)烷基酚醛树脂聚氧乙烯聚氧丙烯醚 这 是文献报道很多的一类破乳剂,包括胺基 改性型,即在合成烷基酚醛树脂时加入乙 醇胺、多乙烯多胺等,生成胺基改性烷基 酚醛树脂,作为聚醚化反应的起始剂。
(3)吐温型
OH ( OH2CH2C ) n3OHC——CHO ( CH2CH2O ) n2H
R—C
O——CH2——CH— CH CH2
0
O ( CH2CH2O ) n1 H
3.第三代破乳剂
在这代破乳剂的结构中,都可找到由引发剂(如丙二醇、 丙三醇、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、酚醛 树脂、酚胺树脂等)和环氧化合物(如环氧乙烷、环氧 丙烷等)来的组成部分。有些破乳剂还有由扩链剂(如 二异氰酸酯、二元羧酸等)和封尾剂(如松香酸、羧酸、 硫酸等)来的组成部分。
R—OSO3M
(3)磺酸盐型
烷基磺酸盐
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R—SO3M
烷基苯磺酸盐 R —SO3M
烷基萘磺酸盐
R— —SO3M
丁二酸二烷基酯磺酸盐ROOC—CH2
ROOC—CH—SO3M
2.第二代破乳剂
(1)OP型
RR
—O—[CH2CH2O]n—H
(2)平平加型 R—O—[—CH2CH2O—]n—H
(7)磺酸盐及醚硫酸盐 包括早期使用的烷芳 基、脂烃基磺酸盐,以后研发的分子量 800-1000的烷基苯磺酸钙、石油磺酸盐、 氧乙基化脂肪醇醚硫酸盐[通式RO (C2H4O)n 。SO3Na,R=C12-13烷基, n=3-6.4]。
(8)其他 如用环氧丁烷代替环氧丙烷的聚醚 破乳剂、薄膜扩展剂、以及天然盐水等。
成的嵌段聚合物-聚乙二醇醚及其酯类;
目前阶段,根据新发展的有机技术衍行出来的特殊表面活性剂 及各种均聚物。
采油用剂 赵福麟著 1997年6月
下面介绍三代破乳剂中重要的破乳剂:
1.第一代破乳剂
(1)羧酸盐型
环烷酸盐
CH3
(CH2)n COOM
脂肪酸盐
R—COOM
(2)硫酸酯盐型
烷基硫酸酯盐
20世纪20年代使用烧碱、普通皂类(脂肪酸皂、 环烷酸皂等)、氧化煤油和柴油等破乳。这些破 乳剂脱水效率低,可与地层水中的多价金属离子 形成不溶性盐,反而会使乳状液稳定化。
随后开始使用磺酸盐作破乳剂,并对磺酸盐的破 乳性能进行了广泛研究。用不同分子量的不饱和、 饱和脂肪酸及烷基芳烃磺化,制备了多种破乳剂。 40年代前苏联研制的HчK是水溶性磺酸盐用石灰 水、烧碱、氨水中和的产物,其中铵盐的破乳性 能最好(参见Chem Abst,1967,66:87 251)。 较复杂的磺酸盐类破乳剂是由芳烃与醛、酮缩合 (如双烷基苯与甲醛缩合),再用酸处理制成的, 适用于沥青基含水原油的破乳。
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