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脂肪醇与原油破乳剂的协同作用研究

更新时间:2009-03-28

近年来大部分油田开发均已进入了高含水期,各种开采技术的应用使得原油多以乳状液的形式被采出。由统计数据可知,现阶段全世界开采出的原油80%均以原油乳状液形式存在[1]。原油含水危害极大,不仅会增加开采、输送和炼制过程中设备的负荷,且水中的盐类物质会引起设备及管道的腐蚀和结垢,排放的含油污水也会造成原油的浪费和环境的污染[2]。随着原油开采进入中后期阶段,原油乳状液成分稳定性增加且更加复杂,故对破乳剂的要求也越来越高,现用破乳剂存在脱水率低、悬浮物多和污水含油等问题。为了解决这些问题,需要对破乳剂进行合成和复配[3]。利用不同破乳剂之间的协同效用,将两种或两种以上破乳剂进行复配,是开发高效破乳剂的方法之一。破乳剂之间的复配效应可以成倍地增加原油破乳剂的数量和品种,从而节约大量合成新产品所需的时间及工作量,而且还可以有效提高破乳效果。本文就脂肪醇与常规破乳剂的协同作用进行了研究[4]

1 实验部分

1.1 材料及仪器

501型超级恒温器、IMAGING MicroPublisher 5.0RTV型电子显微镜、电子天平、NDJ-8S型旋转黏度计、高速搅拌器。

所用试剂均为分析纯,使用前未经进一步纯化。油样取自西部某油田(含水53.8%,密度为0.826g·mL-1,常温下黏度为 4490 mPa·s)。22 种破乳剂均为厂家提供的工业样品。

1.2 破乳剂溶液的配制及原油样品的制备

将1g破乳剂加入到100 mL溶剂中配成稀溶液。水溶性破乳剂用二次水或甲醇作溶剂,油溶性破乳剂用二甲苯作溶剂。从现场取得新鲜原油采出液,首先将下层的游离水分离,将上层原油乳状液放入500 mL烧杯中备用。用蒸馏法测定其含水率。

1.3 破乳剂性能评价

使用上述破乳剂在不同温度、不同用量下,对油田油样进行破乳实验,破乳剂评价方法按照中国石油天然气行业标准SY/T 5281-2000《原油破乳剂使用性能检测方法(瓶试法)》[5]。将配制的20mL原油乳状液倒入具塞试管中,加入一定浓度的已配置好的破乳剂,上下振荡100次,然后静置于恒温水浴中,观察油-水界面变化,读出一定时间后脱出水的体积,根据式(1)计算脱水率D。

从表4可知,Xp-7与正戊醇按1∶1复配最佳,脱水率为97.9%。

 

式中,V为脱出的水相的体积,mL;V0为原油乳状液中总含水体积,mL。

同样,如果世界卫生组织发现了一种新的疾病,或者某个实验室研发了一种新药,我们无法使得世界上所有的人类医生立刻同步更新这个信息。然而,即使世界上有数十亿个人工智能医生,每个医生分别监测一个人的健康状况,它们仍然可以在一秒钟内完成更新,它们还可以互相交流对这种新疾病或新药的评估。连接性和可更新性的潜在优势是如此巨大,以至于即使在某些工作领域某些个人仍然比机器做得好,用计算机取代所有人也是有意义的。

1.4 破乳过程的显微观察

向新制备的原油乳状液中加入一定量的破乳剂,轻微振荡100次,迅速取1滴滴于载玻片上。将载玻片放置于显微镜下,通过计算机显示屏观察乳状液破乳过程,并拍照。

中医强调整体观念,认为人体是一个统一的整体,各脏腑之间存在关联,可从整体、联系、发展的辨证观点看待疾病的发生和发展[8-10],而喉源性咳嗽的中医辨证分型具有其特殊性,可与中医学中的急喉痹、慢喉痹进行区分,但临床上关于喉源性咳嗽中医辨证分型的研究报道相对较少,中医辨证分型尚无统一标准[11,12]。本研究通过对国内近年来喉源性咳嗽的相关文献进行检索、总结后发现,喉源性咳嗽的中医辨证分型主要为风邪犯肺型、卫表不固型、脾虚痰浊型、阴虚火旺型,分别占比38.17%、31.67%、17.50%、12.67%,这提示我们可根据喉源性咳嗽的中医辨证分型对其实施辨证论治。

2 结果与讨论

2.1 破乳剂单剂性能试验

从表5可知,Xp-20与正戊醇复配,破乳效果不提升,表明正戊醇不能促进Xp-20破乳,反而有抑制效果。

 

表1 不同结构破乳剂对原油脱水效果的影响

  

2.2 醇类对破乳的影响

2.2.1 正构醇类对破乳的影响

选择了不同的正构醇类对原油乳状液进行破乳效果评价,结果如表2所示。由表2可知,10种醇类对原油乳状液脱水均有一定作用,正己醇的破乳效果最好,达到79%,其余依次是辛醇、正十二醇、正戊醇、癸醇、正丁醇。可见醇类对原油的破乳有一定的效果,可能的原因是醇类一方面起到稀释原油、降低原油黏度的作用,另一方面其羟基官能团可以与胶质作用,分散胶质,抑制胶质在油水界面排布,降低乳液的稳定性,从而达到破乳的目的。此外,甲醇、乙醇、异丙醇以及异丁醇等短链一元醇具有很好的分散性,不仅能影响沥青质状态平衡方程的移动,而且能润湿吸附沥青质胶团中的蜡晶,使其溶于油相,有效降低原油凝固点和界面膜强度[6]

 

表2 不同醇的脱水效果

  

甲醇 14 33 44 47 56 63 透明 不清晰乙醇 16 35 47 50 58 66 透明 不清晰正丙醇 17 42 56 60 67 73 透明 不清晰正丁醇 28 53 63 65 69 69 透明 不清晰正戊醇 42 51 56 60 65 70 透明 清晰正己醇 56 65 74 75 78 79 透明 清晰正庚醇 28 51 58 60 69 70 透明 不清晰正辛醇 51 60 67 72 72 74 透明 清晰正癸醇 37 49 56 60 68 74 透明 不清晰正十二醇 51 65 65 65 72 74 透明 清晰

2.2.2 醇类加量对破乳的影响

从表3看出,Xp-5与正戊醇按1∶1复配,可明显提高破乳效果,脱水率为94.6%。

  

图1 醇加入量与原油乳液脱水率的关系

2.3.1 破乳剂与醇类的复配实验

  

图2 脂肪醇碳数与原油乳液脱水率的关系

2.3 破乳剂二元复配性能试验

经上述实验可知,当醇/油比等于50%时,脂肪醇的脱水率到达最大,因此在此条件下,脂肪醇碳数与脱水率的关系如图2所示。由图2可知,当碳数为6时,脱水率达到最大,这可能的原因是醇链适中时,其亲水亲油性都好,有利于在界面上的吸附;如醇链太短则水溶性大,太长时则油溶性大,其结果是不能稳定地吸附在界面[7]

实验过程中发现Xp-16的脱水量大,脱水速度快,但有挂壁现象,油水界面不齐;Xp-7脱水速度稳定,无挂壁,油水界面很齐,但脱水量不大;Xp-5破乳剂前期脱水速度快,脱水量大,但后期脱水量增加不明显;Xp-20破乳过程中有絮状物沉淀。因此选择用这4种破乳剂做进一步的二元复配实验,破乳温度为60℃,复配结果见表3~表6。

 

表3 Xp-5与助剂的协同效应

  

乳液中脂肪醇类的加入量与8h脱水率的关系见图1。由图1可见,醇类加入量小于50%时,破乳效果较好,原因可能是当其加量小于50%时,其能有效地增溶沥青质,使沥青质胶体向油相解缔,乳液的稳定性大大降低。此外,短链醇能改变界面相的极性环境,阻碍天然表面活性剂在界面油相侧形成胶团,破坏了乳液的稳定性。但醇的量过大时,可能是界面极性环境太强,使沥青质胶团产生液晶,出现凝聚体,原油乳液反而变得更加稳定,破乳变得不易[6],这也是当醇/油比大于50%后,曲线出现下降的原因。且脂肪醇虽然有一定的破乳能力,但达到明显破乳效果时脂肪醇的用量也随之增大,且随着乳化程度的增加,破乳难度亦增加,再则醇破乳后的悬浮物不易下沉,使水油界面不清晰,因此醇单独使用的破乳效果不佳。

 

表4 Xp-7与助剂的协同效应

  

编号 破乳剂与助剂 复配比 不同时间脱水率/% 脱除水色2h 4h 6h 1 1∶1 94.6 95.0 97.9 清2 1∶2 94.1 94.1 95.4 清3 1∶3 97.5 97.5 97.5 清4 1∶4 91.3 91.3 91.7 清5 1∶5 90.5 90.8 91.3 清Xp-7+正戊醇

3. 核心素养:本研究指的是关键知识、能力和品性.“品性”(disposition),具体由信念(belief)、态度(attitude)和价值观(value)构成.

 

表5 Xp-20与助剂的协同效应

  

编号 破乳剂与助剂 复配比 不同时间脱水率/% 脱除水色2h 4h 6h 1 1∶1 78.0 81.3 83.0 清2 1∶2 84.6 87.1 89.2 清3 1∶3 62.2 67.6 75.5 清4 1∶4 58.1 62.2 67.2 清5 1∶5 75.5 79.3 82.1 清Xp-20+正戊醇

准确量取20 mL原油乳状液于具塞刻度量筒内,放入比脱水温度低5~10℃的恒温水浴中恒温5 min后取出,加入一定量预先配制好的破乳剂,人工振荡100次,排气,再置于60℃恒温水浴中,分别记录6h后的脱水量,并观察6h时的油水界面脱出水颜色及挂壁情况。考察了不同结构的破乳剂的破乳效果,加量均为100×10-6,破乳效果如表1所示。从表中可以看出,22种破乳剂对原油乳状液脱水均有一定作用,Xp-14的脱水速度最快,水色清、界面清晰,脱水率最大,达到了100%。这可能是由于破乳剂中聚氧丙烯(PPO)基团和聚氧乙烯(PEO)基团在分子链上的个数和位置不同,导致破乳剂分子在油水界面上的排列形态不同,对界面膜的作用也就不同,从而影响脱水效果。且支链型破乳剂中极性基团(PEO)和非极性基团(PPO)都很大,并且非极性部分还含有醚键的氧原子,同时Xp-14中重复的芳香环为平面结构,使分子平铺在界面上,分子间排列疏松,界面层厚度较小,分子间作用较弱,能更大程度地降低油水界面膜的强度,乳状液更易破乳脱水。其它破乳剂分子在界面上的平面化程度则较低,排列相对致密,因而脱水效果相对一般。

 

表6 Xp-16与助剂的协同效应

  

编号 破乳剂与助剂 复配比 不同时间脱水率/% 脱除水色2h 4h 6h 1 1∶1 85.1 87.6 91.3 清2 1∶2 83.8 85.9 88.8 清3 1∶3 80.5 83.8 87.1 清4 1∶4 73.0 76.3 78.8 清5 1∶5 69.7 74.3 78.8 清Xp-16+正戊醇

从表6可知,破乳剂Xp-16与正戊醇按1∶1复配,破乳效果得到提升,脱水率为91.3%,提高了0.3%。

阿花又一声叹息,说,景花厂以前有一个厂长,能力也不错,前些日子被大厂用高薪挖走了。阿花剥了个荔枝给我,说我正在孤立无援的时候,你出现了。第一次见到你,我就想,上帝知道我不容易,特意把你送到我面前。通过这段时间的接触,我更觉得,景花厂需要你,这个厂长非你莫属。可惜啊!阿花晃晃脑袋,你被女老板吓住了,一次次拒绝我,一次次冷落我,你似乎从来没想过我被拒绝的感受。难道……难道你就没看出,我除了是老板,还是个女人吗?一滴泪滚了下来,滴到了阿花如葱的玉指上。女人被拒绝是什么滋味,你想过吗?

2.4 乳状液液滴的聚并过程

选用破乳效果较好的破乳剂Xp-14,质量浓度为20mg·L-1,采用显微镜观察了聚醚型破乳剂对原油乳状液的破乳过程。加入破乳剂后,小液珠(水珠)在体系中发生剧烈的布朗运动,与乳状液的液珠碰撞而聚并。由于破乳剂具有较高的界面活性,扩散速率快,能在油-水界面上吸附,顶替油-水界面膜上的活性分子(如沥青质等),形成强度较弱的混合界面膜[8]。分析可知,破乳剂分子比沥青质的界面活性高,可以把沥青质从油/水界面上顶替下来,形成较稳定的界面膜。破乳剂分子具有极性较强的基团,其亲水能力大于亲油能力,取代沥青的过程如图3所示。由图3可看到,随着时间的延长,小液珠逐渐变小,直至消失,说明6h后破乳已完全。

例2.2 仍然考虑例1.1矩阵,按普通的矩阵理论,矩阵A和B是不能直接相乘的。但按照文献[9-12]中研究的矩阵左半张量乘法的一般定义,矩阵A和B的左半张量积为

  

图3 破乳剂Xp-14对原油乳状液的破乳过程

3 结论

1) 破乳剂有较强的选择性,常用破乳剂如单独使用,存在脱水量不足、脱水速度慢、油水油界面不清晰等问题;

2) 脂肪醇单独使用具有一定的破乳效果,但是达不到脱水要求;

有人说“困难像弹簧,你弱它就强”,压力也不例外。在工作压力面前,校长如何自我调适呢?我认为多想多做,脚踏实地地朝着目标前行;与压力为伴,多修炼自身,多读书,读好书。在学校管理实践中,不断打磨自己,不断提高自己的工作素质和能力,才能出色完成学校的管理工作,从而减轻工作给自己带来的压力。

3) 脂肪醇与常规破乳剂配合使用,表现出了一定的协同作用,能够提高脱水率,改善油水分离后的界面和水质。

参考文献

[1] 康万利,孙春柳.油田乳状液破乳方法研究进展[J].管道技术与设备,2006(2):1-4.

[2] 陈大钧,陈馥,等.油气田应用化学[M].北京:石油工业出版社,2006.

[3] 程蝉,张谋真,石斌龙,等.AR81610原油破乳剂复配的研究[J].化学工程师,2012,43(10):548-554.

[4] 刘佐才,崔秀山,高照连,等.复配原油破乳剂研究[J].油田化学,2001,18(2):141-143.

[5] SY/T 5281-2000,原油破乳剂使用性能检测(瓶试法)[S].

[6] 余国贤,陈辉,陆善详,等.原油复配破乳剂的配方设计[J].精细石油化工,2003(5):1-4.

[7] 王银叶.对含油污水形成的O/W型乳状液破乳效果的研究[J].山西师大学报(自然科学版),1992(3):44-48.

[8] 张佳华,严峰,李丽媛,等.聚醚破乳剂结构与压裂乳状液破乳效果的关系[J].石油学报(石油加工),2014,30(3):548-554.

 
徐敬芳,纪萍,吴亚,张洁,陈刚
《化工技术与开发》 2018年第04期
《化工技术与开发》2018年第04期文献

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