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            破乳劑的原理及其用途

            發表時間:2024-05-11 訪問量:4304

            破乳劑

            由于一些固體難溶于水,當這些固體一種或幾種大量存在于水溶液中,在水力或者外在動力的攪動下,這些固體可以以乳化的狀態存在于水中,形成乳濁液。理論上講這種體系是不穩定的,但如果存在一些表面活性劑(土壤顆粒等)的情況下,使得乳化狀態很嚴重,甚至兩相難于分離,最典型的是在油水分離中的油水混合物以及在污水處理中的水油混合物,在此兩相中形成比較穩定的油包水或者水包油結構,其理論基礎是“雙電層結構”。

            在此情況下,投入一些藥劑,以破壞穩定的雙電層結構,以及穩定乳化體系,從而達到兩相分離的目的。使用的這些為了達到破壞乳化作用的藥劑稱之為破乳劑。

            主要用途

            破乳劑是一種表面活性物質,它能使乳化狀的液體結構破壞,以達到乳化液中各相分離開來的目的。原油破乳是指利用破乳劑的化學作用將乳化狀的油水混合液中油和水分離開來,使之達到原油脫水的目的,以保證原油外輸含水標準。

            有機相與水相的有效分離,一種最簡單的有效方法是采用破乳劑,消除乳化形成具有一定強度的乳化界面,達到兩相分離。然而不同的破乳劑對有機相破乳能力是不同的 ,破乳劑的性能直接影響兩相分離效果。青霉素生產過程中,一個重要程序是用有機溶劑(如醋酸丁酯)從青霉素發酵液中萃取青霉素,由于發酵液中含有蛋白質、糖類、菌絲體等的復雜物,萃取時有機相與水相的界面不清,呈一定強度的 乳化區,對成品得率影響很大。為此必須使用破乳劑破乳,消除乳化現象,達到兩相快速有效分離。

            常見破乳劑——目前油田中常用的非離子型破乳劑主要有以下幾種:

            1. SP型破乳劑

            SP型破乳劑的主要組分為聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚,理論結構式為R(PO)x(EO)y(PO)zH,式中:EO-聚氧乙烯;PO-聚氧丙烯;R-脂肪醇;x、y、z-聚合度。SP型破乳劑外觀呈淡黃色膏狀物質,HLB值為10~12,溶于水。SP型非離子型破乳劑對石蠟基原油具有較好的破乳效果。其疏水部分由碳12~18烴鏈組成,其親水基是通過分子中的羥基(-OH)、醚基(-O-)與水作用形成氫鍵而達到親水的目的。由于羥基、醚基親水性較弱,所以只靠一兩個羥基或醚基不能把碳12~18烴鏈疏水基拉入水中,必須有多個這樣的親水基,才能達到水溶的目的。非離子型破乳劑的分子量越大,分子鏈越長,所含的羥基和醚基越多,它的拉力越大,對原油乳狀液的破乳能力越強。SP型破乳劑適應于石蠟基原油的另一個原因是石蠟基原油不含或極少含膠質和瀝青質,親油性表面活性劑物質較少,相對密度較小。對含膠質和瀝青質較高(或含水大于20%)的原油,SP型破乳劑的破乳能力較弱,原因是分子結構單一,無支鏈結構和芳香結構。

            2. AP型破乳劑

            AP型破乳劑是以多乙烯多胺為引發劑的聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚,是一種多枝型的非離子型表面活性劑分子結構式為:D(PO)x(EO)y(PO)z H,式中:EO-聚氧乙烯;PO-聚氧丙烯;R-脂肪醇;D-多乙烯胺:x、y、z-聚合度。

            AP型結構的破乳劑用于石蠟基原油乳狀液的破乳,效果好于SP型破乳劑,它更適合于原油含水率高于20%的原油破乳,并能在低溫條件下達到快速破乳的效果。如SP型破乳劑在55~60℃、2h內沉降破乳的話,AP型破乳劑只需在45~50℃、1.5h內沉降破乳。這是由于AP型破乳劑分子的結構特點所致。引發劑多乙烯多胺決定了分子的結構形式:分子鏈長且支鏈多,親水能力高于分子結構單一的SP型破乳劑。多支鏈的特點決定了AP型破乳劑具有較高的潤濕性能和滲透性能,當原油乳狀液破乳時,AP型破乳劑的分子能迅速的滲透到油水界面膜上,比SP型破乳劑分子的直立式單分子膜排列占有更多的表面積,因而用量少,破乳效果明顯。目前該類破乳劑是大慶油田使用較好的非離子型破乳劑。

            3. AE型破乳劑

            AE型破乳劑是以多乙烯多胺為引發劑的聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚,是一種多枝型的非離子型表面活性劑。與AP型破乳劑相比,所不同的是AE型破乳劑是一種二段型的聚合物,其分子小,支鏈短。分子結構式為:D(PO)x(EO)yH,式中:EO-聚氧乙烯:PO-聚氧丙烯:D-多乙烯多胺;x、y -聚合度。雖然AE型破乳劑和AP型破乳劑的分子相貌存在很大的差異,但分子成分是相同的,只是在單體用量和聚合順序上有所差別。

            (1)兩種非離子型破乳劑在設計合成時,其頭、尾的用料量不同,產生聚合分子的長短也不同。

            (2)AP型破乳劑的分子為二段式的,以多乙烯多胺為引發劑,與聚氧乙烯、聚氧丙烯聚合形成嵌段共聚物:AE型破乳劑的分子為二段式的,以多乙烯多胺為引發劑,與聚氧乙烯、聚氧丙烯聚合形成兩段共聚物,因此,設計出的AP型破乳劑的分子應比AE型破乳劑的分子長。

            AE型是兩段多支結構的原油破乳劑,同樣適應于瀝青質原油乳狀液的破乳。瀝青基原油中親油的表面活性劑含量越多,粘滯力越強,油水密度差小,不易破乳。而采用AE型破乳劑破乳速度快,同時,AE型破乳劑又是較好的防蠟降粘劑。由于其分子的多支結構,極易形成微小的網絡,使原油中已形成的石蠟單晶落入這些網絡,阻礙石蠟單晶體自由運動,不能相互連接,形成石蠟的網狀結構,降低原油的粘度和凝固點,防止蠟晶聚結,從而達到防蠟的目的。

            4. AR型破乳劑

            AR型破乳劑由烷基酚醛樹脂(AR樹脂)與聚氧乙烯、聚氧丙烯聚和而成的新型油溶性的非離子型破乳劑,HLB值在4~8左右,破乳溫度低達35~45℃。分子結構式為:AR(PO)x(EO)y H,式中:EO-聚氧乙烯;PO-聚氧丙烯;AR-樹脂;x、y、z-聚合度。

            AR樹脂在合成破乳劑的過程中,既起引發劑的作用,又進入破乳劑的分子中成為親油基。AR型破乳劑的特點是:分子不大,在原油凝固點高于5℃的情況下有較好的溶解、擴散、滲透效應,促使乳化水滴絮凝、聚結,能在45℃以下,45 min內把含水率在50 %~70 %的原油中的水脫出80 %以上,這是SP型、AP型破乳劑所不能比的。




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