关键词: 稠油; 大分子; 破乳剂; 相对分子质量
原油乳状液从地层开采出来后，要首先进行脱水处理。原油脱水就是要破坏原油乳状液的稳定性，使水滴合并、聚结、沉降分离。破乳方法一般分为物理破乳、生物破乳、化学破乳和联合破乳等。其中，化学破乳是油田使用最广的破乳方法，即在原油乳液中加入破乳剂。破乳剂可大致分为非聚醚型破乳剂和聚醚型破乳剂，当前我国应用最为广泛的依然为聚醚型破乳剂。三次采油阶段大量化学助剂的添加，使得地层中的稠油乳状液界面膜更加坚固、组成和类型更加复杂、破乳难度加大、脱水困难，普通聚醚破乳剂已难以满足生产的要求，对结构简单的普通聚醚类破乳剂进行改性，是提高现有破乳剂破乳效果最为快捷有效的方法。研究表明，破乳剂分子量越大，分子支链化程度越高，在油水界面上占有面积越大，顶替天然乳化剂越多，有助于增强破乳效果．此外，分子结构中含有芳环结构以及分子中带有亲水性强的聚醚和亲油性强的硅烷链或硅氧烷链也有助于脱水。采用含氢硅油对现有的破乳剂进行改性，在提高破乳剂的分子量的同时，还能增加其结构中的 分 支 数 目，是一种非常有前景的改性方法。渤海某油田属稠油油田，其原油处理厂原油密度大，胶质、沥青质含量高，脱水效果差，外输原油含水约 1. 8%左右，超出外输标准( 不超过 1%) 。
本文以苯基含氢硅油、烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯环氧基封端聚醚( AEPH) 、烯壬基酚聚醚为原料合成了一种大分子稠油破乳剂，检测其 Si-H 转化率和相对分子量，以室内瓶试和现场中试考察其脱水效果。
1 原油处理厂现场概况
1. 1 油品性质
渤海某原油处理厂原油硫含量 0. 3～0. 4%、蜡含量 2. 2 ～ 3. 9%、沥青质含量 8. 2 ～ 9. 0%、胶质含量 16. 8 ～ 20. 0%，20℃ 原油密度 0. 969 ～ 0. 970g· cm－3，50℃原油粘度 966. 8～1 074. 7 mPa·S，为典型的重质高粘稠油。 1. 2 原油脱水生产流程现场原油脱水生产流程简图如图 1。目前原油处理厂接收上游来液 15 000 方/天，综合含水约10%。含水原油先进入沉降罐进行油水分离，含水约 8%的原油进入电脱水器进一步脱水，含水降低至 5%后，进入外输储罐继续沉淀，一般沉降 48 h 后外输，外输原油含水约 1. 8%，超出 1%的外输标准。现场目前在沉降罐入口加注 60ppm 破乳剂DMO，破乳剂 DMO 为一种以多乙烯多胺为起始剂，嵌段聚合环氧丙烷、环氧乙烷的聚醚破乳剂。
2 实验部分
2. 1 试验仪器和药品
实验仪器: GSHA 型强磁力耦合搅拌高压反应釜，蓬莱禄昊化工机械有限公司; E2659 型凝胶色谱仪，美国 Waters 公司; TW12 型恒温水浴锅，德国优莱博技术( 北京) 有限公司; LE203E 型电子天平，梅特 勒-托利多国际贸易( 上 海) 有 限 公 司; Ｒ2002E 型旋转蒸发仪，上海申顺生物技术有限公司; HW-3B 型恒温箱，江苏华安科研仪器有限公司制造; DZF-6050 型真空干燥箱，上海一恒科技有限公司; 微量取样器，量程 2 ～ 20 微升，德国 Brand 公 司。
实验药品: 苯基含氢硅油( 含氢量 0. 5%，含苯量 20%) ，工业纯，广州鑫厚化工科技有限公司; 烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯环氧基封端聚醚( AEPH，相对分子量约 1000) 、重芳烃、工业纯，山东滨州化工集团有限公司; 烯壬基酚，工业纯，南通宏申化工有限公司; 氢氧化钾、氢氧化钠、环氧乙烷、环氧丙烷，分析纯，国药集团化学试剂有限公司; 二氯甲烷、异丙醇、氯铂酸、四氯化碳、液溴、冰醋酸、碘化钾、硫代硫酸钠、淀粉，分析纯，天津市北方天医化学试剂厂; 破乳剂 DMO( 红棕色液体，有效含量40%) ，渤海某原油处理厂提供。
2. 2 烯壬基酚聚醚的合成
根据文献［8］合成烯壬基酚聚醚，方法为: 烯壬基酚干燥脱水后加入到高压反应釜，以氢氧化钾为催化剂，升温至 100℃，用真空泵将其抽至负压，用氮气充分吹扫管路及反应釜 2 次，开动搅拌并升温。当温度达到 120℃ 时，缓慢滴加环氧丙烷，控制压力不超过 0. 35 MPa，当反应釜的压力降为负值认为反应结束。再次将反应升温至 120℃，缓慢滴加环氧乙烷，控制压力不超过 0. 35 MPa，当反应釜的压力降为负值认为反应结束。将产物倒入分液漏斗中，加入二氯甲烷将产物溶解，用冰醋酸中和催化剂氢氧化钾，静置分层后取下层液，有机层用旋转蒸发仪蒸出二氯甲烷，得到烯壬基酚聚醚。经检测，相对分子质量约 1 800。
2. 3 大分子稠油破乳剂的合成
参考文献［9］合成大分子稠油破乳剂，在装有电动搅拌器、温度计和冷凝管的 100mL 三口烧瓶中，加入 5. 0g 苯基含氢硅油、14. 4g 异丙醇( 占反应物总质量 36%) ，升温至 80℃，加入 1. 6mg 催化剂氯铂酸。当温度到达 110℃ 后，在 30 min 内先后滴加一定比例的 AEPH 和烯壬基酚聚醚，使总 n ( C =C) 为 0. 027 5mol，保持该温度，反应 6 h，反应停止待反应液冷却后，在 60℃，0. 09MPa 下减压蒸馏除去溶剂异丙醇。加入二氯甲烷将产物溶解，用氢氧化钠溶液将 pH 调节至中性，倒入分液漏斗，静置分层后取下层液，用旋转蒸发仪蒸出二氯甲烷，得到棕黄色黏稠液体，即为目标破乳剂干剂。最后使用重芳烃作为溶剂将此干剂稀释至40%，即得目标大分子稠油破乳剂。合成路线如下:2. 4 Si-H 转化率测定采用化学滴定法测定产物中活性氢的含量，根据反应前后活性氢含量变化计算出 Si-H 转化率。
2. 5 相对分子质量测定
将现场在用破乳剂 DMO 置于烘箱内去除溶剂后得到干剂，通过凝胶渗透色谱测定大分子稠油破乳剂干剂和破乳剂 DMO 干剂相对分子质量。取经 过 上 述 处 理 后 的 少 量 试 样，用 四 氢 呋 喃( THF) 溶解后，样品质量浓度为 4 g·L－1，用美国Waters 公司的凝胶渗透色谱仪( GPC) 测定。实验中以四氢呋喃( THF) 为流动相，聚苯乙烯( PS) 为标准样品，流速 1mL·min－1，检测器温度 40℃，进样量为 60μL。
2. 6 破乳剂脱水性能评价
破乳剂评价方法按照中国石油天然气行业标准 SY/T5281-2000《原油破乳剂使用性能检验方法( 瓶试法) 》。实验油样为渤海某油田原油处理厂上游来液，原油含水约 10%，水浴温度 75℃。对比样加注 60mg·L－1破乳剂 DMO。
3 结果与讨论
3. 1 相对分子质量及 Si-H 转化率
不同 AEPH 与烯壬基酚聚醚投加比例合成的大分子稠油破乳剂干剂相对分子质量及相应的 Si- H 转化率如表 1。
AEPH 与烯壬基酚聚醚摩尔比从 1 ∶ 0 变化至1 ∶ 2 时，烯壬基酚聚醚占比逐渐增多，合成的破乳剂相对分子质量也逐步提高，Si-H 转化率有轻微降低，但基本维持在 93 ～ 94%范围内。原因为烯壬基酚聚醚相比于 AEPH 分子量大，接枝的烯壬基酚聚醚越多，产物分子量越大，而由于烯壬基酚聚醚还具有苯环结构，占据空间位阻大，导致 Si-H转化率略有降低。当 AEPH 与烯壬基酚聚醚摩尔比达到 0 ∶ 1 时，Si-H 转化率急剧降低至 71. 33%，相对分子质量也下降至 35 063，是因为烯壬基酚聚醚的空间位阻严重影响硅氢加成反应的进行。
3. 2 破乳剂脱水性能评价
破乳剂性能评价实验如表 2，油 样 含 水9. 98%，油样体积 80mL，总含水量 7. 98mL，药剂加注浓度均为 60mg·L－1。实验结果表明所合成的 5 种大分子稠油破乳剂脱水速率均优于现场在用的破乳剂 DMO，且相对分子量越大，脱水速率越快，其中 12#破乳剂脱水速率最快，沉降 50 h，脱水率达 94. 0%。这是因为大分子稠油破乳剂分子量大，分支结构多，在油水界面上占有面积大，易于顶替天然乳化剂，有助于增强破乳效果。
4 现场试验
开展大分子稠油破乳剂现场中试，沉降罐入口加注 60mg·L－1该大分子稠油破乳剂，沉降罐出口含水从 8%左右降低至 4%左右，电脱出口原油含水从 5%左右降低至 2%左右，外输原油含水从1. 8 左右降低至 0. 8%左右，达到现场原油外输标准。
5 结论
( 1) 以烯壬基酚、环氧丙烷和环氧乙烷为原料，以氢氧化钠为催化剂合成了烯壬基酚聚醚。
( 2) 以苯基含氢硅油、AEPH、烯壬基酚聚醚为原料，氯铂酸为催化剂，异丙醇为溶剂合成了一组大分子稠油破乳剂。
( 3) AEPH 与烯壬基酚聚醚摩尔比为 1 ∶ 2 时，合成的破乳剂相对分子质量最高，达到 39573，脱水速率最快，加注浓度 60mg·L－1，75℃ 沉降 50 h，脱水率达 94. 0%。
( 4) 现场中试结果表明渤海某原油处理厂沉降罐入口加注 60mg·L－1该大分子稠油破乳剂，外输原油含水从 1. 8 左右降低至 0. 8%左右，达到现场原油外输标准。
( 4) 现场中试结果表明渤海某原油处理厂沉降罐入口加注 60mg·L－1该大分子稠油破乳剂，外输原油含水从 1. 8 左右降低至 0. 8%左右，达到现场原油外输标准。
原标题：大分子稠油破乳剂的研究与应用
原作者：曾璐明
相关文章
- KOH活化法制备适用于乳化油吸附的活性炭 2019-11-15
- 炼化污水排放提标措施探讨 2021-02-06
- 新型布膜式蒸发器在线材加工污水处理上的应用 2022-06-11
- 阳离子高分子絮凝剂的制备与应用 2020-10-08
- PAC－PAM 复合絮凝剂处理燃煤电厂脱硫废水的研究 2022-05-24
最新文章
- 城镇污水处理厂全流程水质管理方法分析 2023-01-29
- 高排放标准下某高新园区污水处理厂工程实例 2023-01-16
- 一种树状多支化破乳剂的合成与应用 2023-01-14
- 地层注入水悬浮物含量偏高原因分析与治理 2023-01-13
- 浅谈胶印润版液的净化循环使用 2023-01-13
