志丹和川口原油破乳剂筛选研究—陕北原油破乳剂的筛选研究（Ⅰ）

志丹和川口原油破乳剂筛选研究—陕北原油破乳剂的筛选研究（Ⅰ） 志丹和川口原油破乳剂筛选研究—陕北原 油破乳剂的筛选研究(?) 化学师 ChemicalEngineer2O02年o8月 科 研 与 开 发 文章编号:1002—1124(2002)04—0001—03 志丹和川口原油破乳剂筛选研究 一 陕北原油破乳剂的筛选研究(I) 张谋真郭立民刘启瑞 * (延安大学化工学院716000) 摘要:本文对陕北志丹和川口原油用现有的不同破乳剂进行破乳脱水试验,筛选出对这些原油破乳 脱水性能较好的破乳剂. 关键词:原油;乳状液;破乳剂;筛选 中图分类号:TQ314.245.9文献标识码A AStudyonScrmlUlgofCrudeOilnelllUl-~ifiersfor刁ljdaIlOilHeldandChuankoOilHeldofNorthShanxi —— AStudyonScreenilofCrudeOilDemulsifiersforOilFieldofNorthShansiI ZhangMouzbenGuo~m/rtLiuQ (InstituteofChemicalEngineering.Yah’anUniversityShanxiYah’an716000) Abstract:1”hefunctionsofdemulsifiersarestudiedforoilfieldsofZhidanandChuanko.Theexcellentde mulsifiers arefoundfortheoilfields. Keywords:Crudeoil;Emulsion;Demulsifier;ScreerIing 1引言 不同油田采出的原油几乎都含有一定量的水, 其中油与水以乳状液形态存在,把原油中的乳化水 分离出来的过程称为破乳.原油含水,增加了储存, 输送,炼制过程中的设备负荷,增加了炼制过程燃料 和冷却水的损耗,而且原油中的水一般都含有盐类, 能引起设备和管道结垢和腐蚀.原油破乳脱水是原 油生产过程中必不可少的环节. 原油破乳脱水的方法很多,国内主要用的方法 有:沉降分离法,电脱水法,润湿聚结脱水法和化学 破乳法.化学破乳法是原油乳状液脱水中普遍采用 的一种手段.向原油乳状液中添加化学助剂,破坏 其乳化状态,使油水分离成两层,这种化学助剂,叫 破乳剂.破乳剂一般是表面活性剂,或含有两亲结 构的超高分子表面活性剂.破乳剂的市场需求量 大,随着油田开发的发展,对破乳剂性能的要求越来 越高,多少年来世界各国都在不断地探索和研制高 效,价廉,低毒害的破乳剂,各种新型破乳剂不断问 世.近年来,破乳剂向着低温,高效,适应性强的方 收稿日期:2002—04—28 作者简介:张谋真(1961一),男,陕西省神木县人,硕士研究生,副教 授,从事化学化工教学和科研工作. *本文得到延安大学反应工程省级重点实验室经费资助. 向发展. 破乳剂的研究有两个方向:一是合成或寻找全 新结构的单剂破乳剂,二是用现有破乳剂及其它添 加剂按不同比例进行混合搭配组成复配破乳剂.破 乳剂的研究方法,因目前理论的指导作用有限,主要 通过大量的尝试实验筛选.破乳剂的研究目标是: (1)用量少,价格低,经济效益好.(2)脱水率高,脱 水速度快,脱水后油净水清.(3)无污染,无毒害和 无腐蚀作用l1”J. 陕北原油贮量丰富,开采历史悠久,每年需要几 百吨破乳剂,价值数百万元.但是,针对陕北原油破 乳剂的理论和实验研究很少,现有破乳剂中哪些对 陕北原油更有效,更合适等问题尚无答案.本课题 主要是筛选对陕北原油破乳脱水效果较好的破乳 剂,以便对陕北原油破乳剂的生产和选用提供一定 的依据和理论指导. 2实验仪器和材料 2.1原油 本实验所用原油是直接取自陕北川口,志丹的 天然原油,从产地取回后存放在塑料桶中备用. 2.2破乳剂 实验所用破乳剂为陕北油田近年使用和有关厂 商推销的产品,根据溶解性能和实验需要配成一定 张谋真等:志丹和川口原油破乳剂筛选研究20O2年第4期 浓度的溶液备用. 2.3仪器 JJ一2组织捣碎匀浆机:最大转速8000r/min,常 州国华仪器厂: HY一6双层多用振荡器:最大振荡频率250r/ min,往复振荡幅40mm,常州国华仪器厂; 76—1型玻璃恒温水浴:300×300ram; 具塞量筒:容积lOOmL,其分度值为lmL. 3实验内容 3.1天然原油中乳化水的测定 从油井直接取原油样品,装在洗净的塑料桶中. 带回实验室后,将其充分摇匀,然后将原油倒人烧杯 中,加盖,室温下静置,让游离水和原油乳状液充分 分离,将上层原油分出后置于另一干燥烧杯中搅匀. 然后用容积为lOOmL的注射器从烧杯中吸取lOOmL 原油乳状液,注入洗净干燥的普通磨口蒸馏装置的 圆底烧瓶中,注入50mL已用无水氯化钙干燥过的 7O汽油,再加入几粒沸石摇匀.蒸馏装置用套管 式直形冷凝器,加热蒸馏到200%时停止加热.等 到装置冷却后,拆开蒸馏装置,将直形冷凝管和弯头 中的残留水全部收集到与弯头连接的锥形瓶中,静 置后将锥形瓶中上层大部分汽油倒出,将剩余汽油 和下层水倒入带精细刻度的玻璃量器(如水分测定 器的接受器)中测量水的体积(下层水和上层汽油界 面清晰可辨).因为原油乳状液样品体积为lOOmL, 所以所得水的体积即为原油乳状液中乳化水的体积 百分含量.做三次平行实验,取三次的平均值作为 实验的最终结果. 3.2搅水原油乳状液人工配制方法 原油中分去游离水后,天然乳化水含量较低,在 试验不同破乳剂脱水性能时,脱出的水体积很小,难 以准确读数.为此,需要在天然原油中另外加入一 定量的蒸馏水,并在高速搅拌下配制成含水量更高 的搅水原油乳状液,简称搅水油. 搅水原油的配制方法是将放在烧杯中分离掉游 离水的天然原油在恒温下预热lh,把烧杯中的原油 搅匀,用注射器抽取20OraL原油注入JJ一2型组织 捣碎匀浆机中,然后将预热到60?左右的蒸馏水 90OraL分几次加人匀浆机中,在500Of/rain以上转速 下搅拌40rain.然后将此搅水油倒入干净烧杯中, 在室温下静置陈化48h左右,待用. 3.3破乳剂破乳脱水性能测试 将陈化48h的搅水油在55?恒温预热2h,将搅 水油用玻璃棒搅匀,用注射器各吸取lOOmL,加入不 同编号的lOOmL具塞量简中,然后将具塞量筒置于 温度为55?玻璃恒温水浴中,预热30rain,用移液管 吸取一定体积的破乳剂溶液加入到恒温水浴中不同 的具塞量筒内,用手快速剧烈振荡具塞量筒l5次, 然后水平夹放在HY振荡机上在最大振速下水 平振荡3min,再放回到水浴中,恒温55%,静置观察 记录不同时间脱出水的体积,水色,油水界面和挂壁 情况等.时间从手振荡具塞量筒开始记录. 整个试验过程要确保不同具塞量筒中样品温度 相同,破乳剂作用时间相同. 用平行试验中不同时间脱出水的体积,计算不 同时间的脱水率,然后取三组平行试验同一时间脱 水率的平均值,做为该时间脱水率的最终实验值. 4实验数据的处理 所有实验数据在计算机中用CEL2000处理. 每个搅水油样品和破乳剂的平行试验结果可在EX. CEL2000中建立一个工作簿,工作簿的名称应反映 出所用的破乳剂种类和原油产地.每个工作簿中包 含七个工作表.前三个工作表记录三次平行试验中 不同时间脱出水的体积(mL),工作表标签可标记为 “第一次”,”第二次”,”第三次”,第四至第六个工作 表记录由第一至第三个工作表换算出的脱水率,工 作表标签可分别标记为”脱水率一”,”脱水率二”, “脱水率三”,第七个工作表记录由三次平行试验脱 水率计算得到的平均脱水率,工作表标签可标记为 “平均脱水率”. (1)脱水率计算公式为: T/ 尺:唑×100% yto 式中尺——脱水率,%(/); 广—每lOOmL搅水油所脱出水的体积, mL; Vtotat——每lOOmL搅水油所含水的总体积, mL. l+2+3 erage一. 式中尺——平行试验平均脱水率; 尺l,尺2,尺3——平行试验各次脱水率. (3)每lOOmL搅水油所含水的总体积(rnL)计算 公式为: , fl】=×lO0vtota1————————————一×l 2OO2年第4期张谋真等:志丹和川口原油破乳剂筛选研究’03 式中——每100mL原油所含天然乳化水的 体积(mL),公式中乘以2是因为制备搅水油 时使用了200mL原油; —— 制备搅水油时加入的蒸馏水的体 积,mL,(本实验中为900mL); —— 搅水油在预热时析出的游离水的体 积mL; .i1一——搅水油的总体积瑚L,(本实验中 为1100mL). 计算出平均脱水率后,选定数据区域,再用EX— CEL2000的图表功能,绘制不同破乳剂不同时间的 脱水率曲线,由曲线可直观地看出脱水率大小和脱 水速度快慢等问题. 5实验数据 搅水油样品恒温脱水温度为55?,在样品中加 入的破乳剂浓度都为100ppm.恒温脱水时间为3h. 5.1志丹原油 YL40,GGK00,CH一1A,CH一1,SP一169,G9681 破乳脱水后,油和水分为上下两层,脱出水清,油水 界面清晰整齐.HQ96—1,G9682脱出水浑浊,油水 界面清晰整齐.实验结果见表1. 表1志丹原油不同时间(rain)脱水率 破乳剂加4JD6080100120140160180 5.2川口原油 YL40,GGK00,CH一1A,CH一1破乳脱水后,油 和水分为上下两层,脱出水清,油水界面清晰整齐. SP一169,HQ96—1脱水浑浊,油水界面SP一169清 晰整齐而HQ96—1不很整齐.G9681,G9682脱出 水清,油水界面较整齐.实验结果见表2. 6结论 对志丹和川口原油而言,由表1,2可得出如下 结论: (1)YL40和GGK00脱水速度快,脱水率高,脱 出水清,油水分离后界面清晰.而其余破乳剂脱水 速率相对较慢,脱水率相对较低. (2)脱水速率快,脱水率高的YL40和GGK00, 在较短时间内(1h左右)接近最大值,延长时间脱水 率增长不明显. (3)脱水速率慢,脱水率低的破乳剂如G9681 和CH一1,延长时间脱水率增长明显. (4)同一产地的原油,不同破乳剂脱水率,脱水 速率不同;同一破乳剂,对不同产地的原油脱水率, 脱水速率不同. 参考文献 [1]苑世领,徐挂英.日用化学工业[J].200O,(1):36,39 [2]王彪.油田化学[J].1994,11(3):266,272 [3]魏国晟,张宗愚.油田化学[J].12(2):188—190,170 [43郑邦乾.张洁辉.等.油田化学fJ].1993.1o(2):144149