聚醚類破乳劑的合成及性能研究

高思冰

（西南石油大學(xué)石油工程專業(yè)，610500）

聚醚類破乳劑的合成及性能研究

高思冰

（西南石油大學(xué)石油工程專業(yè)，610500）

本文對(duì)乳狀液破乳劑的實(shí)際研究現(xiàn)情作出了簡(jiǎn)要地說(shuō)明，并且進(jìn)一步闡述了相應(yīng)的破乳機(jī)理，此外還對(duì)常用的幾種破乳劑作出了簡(jiǎn)介。最后針對(duì)幾種聚醚類破乳劑的制備和性能測(cè)試進(jìn)行了研究。

聚醚類破乳劑；乳狀液；性能研究

1　緒論

破乳劑是一種表面活性劑，其效用與原油的組分和性質(zhì)有很大關(guān)系，沒有選用合適的破乳劑，除了會(huì)發(fā)生難以破乳、脫水的情況，還會(huì)出現(xiàn)諸多人力以及物力資源的浪費(fèi)。在1960年以前，我國(guó)各大油田通常都是依賴于進(jìn)口破乳劑和相應(yīng)的操作技術(shù)，以此來(lái)對(duì)所獲得的原油實(shí)施破乳以及進(jìn)一步的精煉。

2　原油乳狀液破乳機(jī)理

2.1乳狀液破乳機(jī)理

所謂破乳，即使乳狀液失去其固有的穩(wěn)定性，將其從穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定狀態(tài)，從而最終達(dá)到脫水目的。相關(guān)專家學(xué)者在長(zhǎng)期的實(shí)踐生活中，已然發(fā)現(xiàn)以及總結(jié)了有關(guān)于破乳劑的部分作用機(jī)理：

（1）頂替或置換機(jī)理。迄今為止，這種機(jī)理的認(rèn)可度是最高的。通常情況下，把破乳劑加入進(jìn)原油乳狀液中之后，能迅速吸附于油水界面，將部分原成膜化合物置換出來(lái)，以至于生成的新界面膜強(qiáng)度比先前的強(qiáng)度要低，使界面膜的穩(wěn)定性得以被大大減弱，以便于實(shí)施進(jìn)一步破乳。

（2）反相作用機(jī)理。這種機(jī)理認(rèn)為，把破乳劑添加進(jìn)乳狀液中之后，往往會(huì)出現(xiàn)相的變化，以至于使原來(lái)乳狀液變成與其相反的類型，與此同時(shí)，在出現(xiàn)相轉(zhuǎn)變的時(shí)候會(huì)進(jìn)一步脫出水分。

（3）增溶機(jī)理。僅僅需要微量的破乳劑，往往就可以形成膠束，這些膠束在很大程度上對(duì)乳化劑分子能夠起到增溶作用，從而最終實(shí)現(xiàn)破乳。這種破乳劑也可叫做增溶劑。

（4）絮凝-聚結(jié)機(jī)理

絮凝作用是指破乳劑的高分子可將原油乳狀液中的分散水滴聚集，形成魚卵狀聚集體。這些聚和起來(lái)的水分進(jìn)一步聚結(jié)，最后變?yōu)橛退畠上?，從而?shí)現(xiàn)脫水的目的。

（5）擊破界面膜機(jī)理。破乳劑在接觸到油水界面時(shí)，通常會(huì)吸附在界面膜上，或者排出置換某些活性物質(zhì)，以便能夠擊破界面膜，降低其穩(wěn)定性，這樣就能夠促進(jìn)破乳。

2.2乳狀液破乳方法

目前較為普遍應(yīng)用的原油破乳方法通常為下列幾大類型：

（1）化學(xué)破乳法。向原油乳狀液內(nèi)添加少量破乳劑，使其界面特質(zhì)亦或者是原有的類型發(fā)生轉(zhuǎn)變最終實(shí)現(xiàn)油水分離的目的，常用的破乳劑是非離子型聚醚類破乳劑。

（2）重力沉降法。這種手段是最早得以普遍使用的破乳方法之一。通過(guò)油水之間密度的差異，最終使得油水兩相分離開來(lái)，以便于達(dá)到脫水的目的。

（3）離心破乳法。此乃物理手段。通過(guò)離心甩動(dòng)，因?yàn)橛退g的密度差異，油相上升時(shí)水相亦會(huì)隨之下降，進(jìn)而液滴發(fā)生聚結(jié)合并，最終使得油水兩相分離

（4）超聲波破乳法。1980年發(fā)現(xiàn)在聲強(qiáng)較低時(shí)，超聲波能夠破乳。在添加破乳劑后，用超聲波法脫水，脫水率可達(dá)99%～100%，不加破乳劑也超過(guò) 75%。此類手段可以進(jìn)一步彌補(bǔ)化學(xué)破乳法的不足之處，而且對(duì)于比較穩(wěn)定的原油乳狀液，通常能取得較好的破乳效果。

（5）微波破乳法。該種手段借助了微波在破乳方面的優(yōu)勢(shì)。相較于重力沉降法而言，其涵蓋了諸如加熱均勻、脫水率高、脫水速率快以及無(wú)污染等一系列相關(guān)方面優(yōu)點(diǎn)特性。

（6）電破乳法。該方法目前已得到普遍運(yùn)用。在電場(chǎng)中，原油乳狀液中的液滴兩端會(huì)帶上不同極性電荷，產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極。液滴相鄰的兩端電荷相反，具有靜電引力，促使液滴發(fā)生聚結(jié)，達(dá)到脫水目的。

2.3理想破乳劑的特性

通常情況下包括下列四大方面優(yōu)勢(shì)特性：

（1）表面活性較好。如果破乳劑具有較為良好的表面活性，那么它就能夠快速吸附于油水界面，將部分原成膜化合物置換出來(lái)，以便于實(shí)施進(jìn)一步破乳。

（2） 潤(rùn)濕性能較好。倘若破乳劑潤(rùn)濕效果較為優(yōu)良，那么它在向乳化液滴擴(kuò)散時(shí)，在很大程度上就會(huì)受到液滴以及固體粒子的吸附作用，保護(hù)層上粒子間的接觸遭到破壞便于實(shí)施進(jìn)一步破乳。

（3）絮凝能力優(yōu)秀。破乳劑絮凝能力愈強(qiáng)，則吸引其它液滴的能力也就愈強(qiáng)，將極易形成 “魚卵狀”聚集體，促進(jìn)乳化液滴的碰撞，提高聚結(jié)幾率，使得液膜被破壞，實(shí)現(xiàn)脫水。

（4）聚結(jié)效果較強(qiáng)。在界面膜破壞后，唯有破乳劑有足夠的聚結(jié)能力，能使小液滴聚結(jié)成大液滴，在重力作用下沉降出來(lái)，實(shí)現(xiàn)油水兩相分離。

3　EG系列原油破乳劑研究現(xiàn)狀

3.1EG系列原油破乳劑的制備

我們將多元醇作為起始劑，并改變其添加量，加入到高壓反應(yīng)釜內(nèi)，通過(guò)向釜內(nèi)滴加不同量的環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷，控制在不同的實(shí)驗(yàn)溫度條件下合成相應(yīng)的醇類嵌段型破乳劑。

（1）此類破乳劑的合成路線圖如下：

R-OH+m（PO）→R-O（PO）

R-O（PO）mH+n（EO）→R

R-O（PO）m（EO）nH+s（PO）

將起始劑添加進(jìn)高壓反應(yīng)釜內(nèi)，將單體加入到滴料罐內(nèi)，且通入一定量的氮?dú)?。然后加熱高壓反?yīng)釜，并對(duì)釜內(nèi)的諸多物質(zhì)實(shí)施攪拌，待釜內(nèi)溫度滿足反應(yīng)所需的條件時(shí)，向釜內(nèi)滴入環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷。滴加單體后，反應(yīng)60min，以確保反應(yīng)完全進(jìn)行。然后用冷卻水對(duì)高壓反應(yīng)釜降溫，待高壓反應(yīng)釜冷卻后，取出產(chǎn)物。

3.2EG系列原油破乳劑的改性方法簡(jiǎn)介

在絕大多數(shù)情況下，EG系列原油破乳劑改性方法主要有諸如改頭、換尾、接枝、交聯(lián)以及復(fù)配等幾大類型的手段。而在平常的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，較為普遍運(yùn)用的方法則為以下三種：

（1） 改頭。在制備破乳劑時(shí)，選定不同化合物，以此來(lái)當(dāng)作破乳劑的頭基，而把含有活潑氫的化合物作為相應(yīng)的起始劑。

（2） 換尾。換尾的研究方法即轉(zhuǎn)變破乳劑的端基，引進(jìn)新的活性基團(tuán)，使破乳劑更快速地吸附于油水界面，促進(jìn)破乳。后述破乳劑復(fù)配實(shí)驗(yàn)中所使用的部分助劑，即為使用換尾的方法所合成的。

（3） 復(fù)配。對(duì)破乳劑實(shí)施復(fù)配操作，是對(duì)其改性中較為關(guān)鍵性的，同樣也是較為普遍運(yùn)用的手段。我們通過(guò)制備助劑，同所制備的破乳劑實(shí)施復(fù)配過(guò)程，從而獲取脫水性能更為優(yōu)良的產(chǎn)品。

4　結(jié)論

本文以EG聚醚型破乳劑為例，對(duì)破乳劑的相關(guān)性質(zhì)和制備進(jìn)行了闡述。破乳過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，探討破乳機(jī)理或破乳過(guò)程對(duì)破乳劑的合成和應(yīng)用都有很重要的作用，乳狀液破乳對(duì)油田生產(chǎn)工作意義重大。

［1］丁德磐，孫在春，楊國(guó)華，等.原油乳狀液的穩(wěn)定與破乳［J］.油田化學(xué)，1998，15（1）：82-86

［2］張國(guó).新型破乳劑的合成與性能研究［D］.東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)（華東），2008

Study on Synthesis and properties of polyether emulsion breaker

Gao Sibing
（petroleum engineering， Southwest Petroleum University， 610500）

The emulsion demulsifier actual research present situation to make the briefly，and further explained the corresponding Demulsification Mechanism，in addition to several kinds of commonly used demulsifier made a brief introduction.In the end，the preparation and performance test of several kinds of polyether emulsion breaking emulsion were studied.

polyether emulsion breaker；emulsion；Performance Research