原油乳状液及化学破乳剂

2018-10-22 17:44

(2)聚甲基苯基硅油–聚氧丙烯聚氧乙烯醚

原油破乳剂具有很强的选择性,即某种破乳剂对某种原油具有良好的破乳效果,但对另一种原油却无任何作用。而硅氧烷型破乳剂就具有对原油乳状液类型不太敏感的优点。

硅氧烷型破乳剂是硅氧烷–环氧烷的嵌段共聚物,其中聚硅氧烷嵌段含有3~50个硅原子,硅原子上可接有甲基、苯基等。聚氧烷烯嵌段,相对分子质量一般在400~500之间,由环氧丙烷(PO)和环氧乙烷(EO)链节构成。EO:PO为40:60到100:0之间。其典型结构为: H(OC3H6)1.5(OC2H4)9.1(OC3H6)10.3(OC2H4)9.1(OC3H6)1.5[OSi(CH3)2]1.5

(OC3H6)1.5(OC2H4)9.1(OC3H4)10.3(OC2H4)9.1(OC3H6)1.5OH 该破乳剂无论是单独使用或是复配使用均能有效地破乳,如:聚二甲基硅油(相对分子质量3700)与聚氧乙烯嵌段共聚物(两个聚氧乙烯段的相对分子质量各为2200)可使含水40%(体积分数)的乳状液在45℃,15分种内完全脱水。而用无硅共聚物时,20小时内只能脱水至9%(体积分数)。又如,某原油加入15mg/L常用破乳剂,效果不很好,而加入12mg/L的烷基酚醛树脂–聚氧丙烯聚氧乙烯醚破乳剂和3mg/L的硅油聚氧丙烯聚氧乙烯醚破乳剂,即能有效地破乳。

(3)含氮破乳剂

常见的为胺的氧化乙烯、氧化丙烯共聚物,以150mg/L剂量在35℃下使含水45%(体积分数)的原油含水量降为0.8%(体积分数),而无氮的PO,EO共聚物在同样条件下只能将含水降至8%(体积分数)。

①胺的聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物:以多乙烯多胺(聚合度50~200)为油头,接聚PO、EO制得,其理想的结构式为:

我国的AE型,AP型破乳剂系列即为此类产品。 ②酚胺树脂醚,其理想结构式为:

式中:M=(PO)x (EO)yH

国内的TA,PFA系列为此类破乳剂。

③联胺氧化烯烃聚醚:以四乙烯壬胺(TEPA)和C17H35COOH酸的反应产物为油头,接聚PO、EO制得:

C17H35COOH+TEPA→C17H35CONHC2H4NHC2H4–NHC

2H4NHC2H4NHOC17H35+H2O

上式产物+(PO)x(EO)yH→联胺聚氧丙烯聚氯乙烯醚

④季铵化聚氧烯烃:如双季铵缩合物,它既可破乳,还有缓蚀作用。其化学结构式如下:

式中:n=1~6;x=1~2;y=o~8;z=2~0;(x+y)>z; R1为C5~24烷基或烯基,或C6~25的烷基苯基; R2为—C6H4—;—C6H4—C6H4—; R3为C5~20烷撑,或C6~25烷基苯撑; A为Cl-或Br-。

⑤聚氨酯类氧化烯烃嵌段共聚物:通常分离W/O型乳状液,往往要加热到40℃以上。改进共聚物结构后可使破乳剂在低温下发挥

作用。聚氨酯类氧化烯烃嵌段共聚物在环境温度下(10~40℃)不加热就可破乳。该破乳剂由聚乙二醇醚和一种二异氰酸酯反应制得,具有以下通式:

式中:D为由一个脂肪族、芳香族、脂肪环或芳香环二异氰酸盐衍生出来的二价原子团;

A为—OC2H4—; B为—OC3H6—; n、m为10~200的整数 x=0~5间的整数;

嵌段A的相对分子质量至少是嵌段B的0.6倍。

这类破乳剂对含水50%(体积分数)的原油乳状液具有低温(<40℃)、快速破乳的效果,短则几分钟,最多不超过1~2小时,在23℃下加入该类破乳剂150mg/L,能使原油含水降至1.0%(体积分数)。

(4)超高分子聚氧丙烯聚氧乙烯醚

以前工业化生产的破乳剂一般都是低相对分子质量的,相对分子质量往往在103~104。近十多年来,为人们所重视的所谓超高相对分子质量原油破乳剂,相对分子质量提高到5×105~3×106。此类破乳剂具有优良的破乳效果,并能加快油水分离速度。

提高相对分子质量的方法有三种:

①在分子量较大的高聚物中引入适当的亲或亲油水基团; ②聚烷氧烯自聚体:包括单环氧烷的自聚体和不同环氧烷的嵌段共聚物,环氧丙烷,环氧丁烷和四氢呋喃等。由于这类共聚物原料单一,在几种超高分子破乳剂中最受重视。

③用二元活泼基团化合物交联而制备超高分子聚合物。如聚磷酯

聚酯、聚酰胺都属于此类。

④聚醚型非离子破如剂

常用的超高分子聚氧丙烯聚氧乙烯醚的结构式为:

环氧烷聚合已经为人们所熟悉。常用的催化体系有: ①离子聚合催化体系,如碱金属氢氧化物、醇钠等催化剂; ②阳离子聚合催化剂体系,如路易斯酸;

③配位阴离子聚合催化体系,如有机金属化合物催化系统、碱土金属氧化物催化体系。

加入100mg/L这类破乳剂可使含水72%的原油降到含水0.5%,而且该破乳剂具有优良的分水速度,在将破乳剂和原油搅拌1~10分钟后就分出90%(体积分数)的水。

原油破乳剂的分子结构对破乳效率有很大的影响。F·E·蒙格认为,用多元酸或多元醇对聚醚型破如剂的端基进行酯化或醚化可以提高分子量若干倍,还可以改变破如剂的性能。超高分子聚合物要具有优良的破乳效果,必须在聚合物分子中不含太多的—OH或—NH2基团。他认为:每一个聚合物分子中最好只有两个或三个这样的基团,最多不要超过1/10000是较适宜的。环氧丙烷与环氧乙烷的比例对破乳效果有显著的影响。实验表明:含70%~85%(体积分数)环氧丙烯基的油溶性的、具有分支对称结构的共聚物有较好破乳性能。当环氧乙烷比例超过55%(体积分数)时,破乳效果陡然降低。

国内UH系列为此类破乳剂如UH 6535,UH 6040等。 (5)四氢呋喃嵌段共聚物

日本学者提出用环氧丁烷,四氢呋喃代替环氧丙烷,可以得到比原来更高效的原油破乳剂。一般四氢呋喃嵌段相对分子质量为

1000~5000,环氧乙烷质量分数可以为5%~95%,其分子式如下:

H(OCH2CH2)x[O(CH2)4]y (OCH 2CH 2)xOH

Langdon也制成了由四氢呋喃和C2~4的氧化烯烃衍生出来的聚氧烯烃破乳剂。它们可以是嵌段或无规共聚物,其通式为:Y(AmBnH)x 式中:Y——起始剂,为C、H、O以外的元素,脱掉x个活泼氢

原子的基团,但碳原子总数不超过20,如聚乙二醇,烷基醇,酚等;

A——疏水基,如环氧丙烷,环氧丁烷,四氢呋喃; B——亲水基,如环氧乙烷;

x=1~5;m为整数;n为整数;Am的相对分子质量为90~10000,产品相对分子质量为1000~16000。

7.5.3.2聚脂类

最常见的聚脂类破乳剂为聚烷撑二醇类的醇酸树脂。Baker首先提出醇酸树脂包括以下成分:多元酸缩合产物,多元醇及6~22个碳原子的脂肪族饱和的或不饱和的一元酸。多元酸缩合物为等于或小于20个碳原子的多聚体。它所用的聚烷撑二醇的相对分子质量为400~10000,一般用聚乙二醇、聚丙二醇等。

这类破乳剂尤其适用于油井产出乳状液的破乳,其用量为50~200mg/L。若该破乳剂和电脱水器采用电–化学方法脱水,用5~50mg/L即可。用量过大,它有可能使W/O型乳状液反相变为O/W型。

7.5.3.3其他的破乳剂

(1)磺酸盐及其醚磺酸盐

烷基萘磺酸盐 石油


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