以壬基酚、壬基酚醛树脂、壬基酚胺树脂为起始剂合成破乳剂.doc
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1、 摘 要论文分别以壬基酚、壬基酚醛树脂、壬基酚胺树脂为起始剂合成了一系列起始剂头-EO两嵌段及起始剂头-EO-PO三嵌段聚醚类破乳剂产品,通过破乳性能测试得到合适的合成配比。实验结果表明,以壬基酚为起始剂的破乳剂合适的合成条件为:起始剂头中壬基酚:PO=1:59,起始剂头: EO=3:2,起始剂头:尾PO=2:3;以壬基酚醛树脂为起始剂的破乳剂合适的合成条件为:起始剂头中壬基酚醛树脂:PO=1:159,起始剂头:EO=2:1,起始剂头:尾PO=1:1;以壬基酚胺树脂为起始剂的破乳剂合适的合成条件为:起始剂头中壬基酚胺树脂:PO=1:59,起始剂头:EO=3:2,起始剂头:尾PO=2:1。三嵌段
2、破乳剂的脱水率优于两嵌段,以壬基酚胺树脂为起始剂的破乳剂产品的脱水率优于以壬基酚醛树脂为起始剂的产品,而以壬基酚醛树脂为起始剂产品的脱水率又优于以壬基酚为起始剂的产品。通过瓶试法筛选出性能较好的六个产品,选用永一油、坨二油,分别考察了破乳温度、破乳剂加量、破乳时间对破乳效果的影响,结果表明:永一油和坨二油的合适的破乳温度分别为55 oC、65 oC;合适的投加量都为125 mg/L;合适的破乳时间分别为120 min、240 min。采用红外光谱法对性能较好的破乳剂进行表征,并测定了产品的浊点。研究了浊点与起始剂头、EO含量的关系,结果表明,浊点随着起始剂头中PO增加而降低,随着EO含量增加而
3、增大。关键词:破乳剂,壬基酚,酚醛树脂,酚胺树脂,破乳性能word文档 可自由复制编辑AbstractThe crude oil demulsifiers of this paper are synthesized with different initiators. The initiators are Nonylphenol、Nonylphenolic resin、Nonylphenol-amine resin. The optimum conditions of preparation for Nonylphenol demulsifier are found that Nonylphe
4、nol:PO=1:59, initiator head:EO=3:2, initiator head:end PO=2:3; the optimum conditions of preparation for Nonylphenolic resin demulsifier are found that Nonylphenol:PO=1:159, initiator head:EO=2:1, initiator head:end PO=1:1; the optimum conditions of preparation for Nonylphenol-amine resin demulsifie
5、r are found that Nonylphenol:PO=1:59, initiator head:EO=3:2, initiator head:end PO=2:1. The dehydration rate of triblocks demulsifiers is superior to which of the di-block demulsifiers. Generally, the dehydration rate of Nonylphenol-amine resin demulsifiers is superior to Nonylphenolic resin demulsi
6、fiers, the dehydration rate of which is superior to Nonylphenol demulsifiers.We select six preferable demulsifiers by the bottle testing method with the oil of YongYi and TuoEr. The effects of demulsification temperature, demulsifier dosage, demulsification time on the demulsification performance ar
7、e studied. A 120 min better dehydration rate of the oil of YongYi is observed at 55 oC and dosage 1 mg/L; A 240 min better dehydration rate of the oil of TuoEr is observed at 65 oC and dosage 125 mg/L. The structures of preferable demulsifiers are characterized by IR. We also measure the cloud point
8、s of all these demulsifiers. The results show that the cloud point decreases with the increasing of initiator/head PO and the decreasing of EO content.Key words: Demulsifier, Nonylphenol, Phenolic resin, Phenol-amine resin, Demulsification performance目 录摘 要IABSTRACTII第一章 绪 论11.1 引言11.2 原油11.2.1 原油的组
9、成及性质11.2.1.1 原油的组成11.2.1.2 原油的性质21.2.2 原油的类型21.3 原油乳状液31.3.1 原油乳状液的形成31.3.2 原油乳状液的类型31.3.2.1 原油乳状液的类型31.3.2.2 乳状液类型的鉴别方法41.3.3 原油乳状液中主要乳化剂41.3.4 原油乳状液稳定性研究61.3.4.1 油水界面膜类型61.3.4.2原油乳状液稳定性的影响因素61.3.5 原油乳状液的破乳81.3.5.1 原油乳状液的危害81.3.5.2 原油乳状液的破乳方法81.3.5.3 原油破乳剂性质101.3.5.4 破乳机理111.4 破乳剂研究概况131.4.1 破乳剂的发展
10、历史131.4.2 国内外破乳剂进展状况141.4.2.1 国外破乳剂进展状况141.4.2.2 国内破乳剂进展状况151.4.3 破乳剂的合成研究181.5 本文研究内容19第二章 壬基酚类原油破乳剂的合成、性能研究202.1实验试剂和仪器202.2 性能测定方法212.2.1 模拟原油乳状液的配制212.2.2 破乳剂溶液的配制212.2.3 破乳性能测试212.3以壬基酚为起始剂的破乳剂合成212.3.1 反应原理(以二嵌段为例)212.3.2 实验步骤222.3.2.1 二嵌段聚醚的合成222.3.2.2 三嵌段聚醚的合成222.4以壬基酚为起始剂的破乳剂的合成性能研究222.4.1
11、影响合成因素222.4.1.1 起始剂头的确定222.4.1.2 起始剂头与EO比例的确定232.4.1.3 起始剂头与尾PO比例的确定242.5以壬基酚醛树脂为起始剂的破乳剂的合成262.5.1 起始剂酚醛树脂的合成262.5.1.1 反应原理262.5.1.2 实验步骤262.5.2 酚醛树脂类破乳剂的合成262.5.2.1 反应原理(以二嵌段为例)262.5.2.2 实验步骤262.6以壬基酚醛树脂为起始剂的破乳剂的合成性能研究272.6.1 影响合成因素272.6.1.1 起始剂头的确定272.6.1.2 起始剂头与EO比例确定282.6.1.3 起始剂头与尾PO比例的确定292.7以
12、壬基酚胺树脂为起始剂的破乳剂的合成302.7.1 起始剂酚胺树脂的合成302.7.1.1 反应原理302.7.1.2 实验步骤302.7.2 酚胺树脂类破乳剂的合成312.7.2.1 反应原理(以二嵌段为例)312.7.2.2 实验步骤312.8以壬基酚胺树脂为起始剂的破乳剂的合成性能研究312.8.1 影响合成因素312.8.1.1 起始剂头的确定312.8.1.2 起始剂头与EO比例的确定322.8.1.3 起始剂头与尾PO比例的确定332.9小结34第三章 壬基酚类原油破乳剂的破乳条件研究363.1破乳温度的影响363.2破乳剂加量的影响373.3破乳时间的影响383.4小结39第四章
13、壬基酚类原油破乳剂的表征及破乳性能研究404.1产品结构表征404.1.1 壬基酚醛树脂的红外光谱404.1.2 壬基酚胺树脂的红外光谱414.1.3 8号破乳剂产品的红外光谱414.1.4 13号破乳剂产品的红外光谱424.1.5 25号破乳剂产品的红外光谱434.1.6 28号破乳剂产品的红外光谱434.1.7 40号破乳剂产品的红外光谱444.1.8 43号破乳剂产品的红外光谱454.2浊点的测定464.2.1 实验步骤464.2.2 结果与讨论464.2.2.1 起始剂头不同的两嵌段破乳剂浊点464.2.2.2 EO含量不同的两嵌段破乳剂浊点474.2.2.3 尾PO含量不同的三嵌段破
14、乳剂浊点48第五章 结论与建议505.1结论505.2建议50参考文献51致谢56第一章 绪 论1.1 引言石油是一个国家国民经济赖以运转的血液,是重要的战略能源。随着石油开采技术的发展,我国大部分油田已经进入三次采油阶段,它采用了注水、碱液驱油、聚合物驱油等措施,因而产出的原油含水量高,这不仅给原油开采带来一系列麻烦,还给油气集输等造成不利的影响。国内多数油田原油综合含水率都很高,因此对原油乳状液进行破乳成为原油开采过程中的一个重要的环节,一直受到相关人员的重视。虽然原油破乳方法很多,但国内一般采用化学破乳法,即通过加入化学破乳剂的方法实现油水分离。聚醚型非离子破乳剂是一类常用的破乳剂,它是
15、利用起始剂分子中含有的活泼氢与环氧丙烷、环氧乙烷发生聚合反应得到的一类嵌段聚合物。这类破乳剂分子的结构有着丰富的可设计性,在合成中可控制起始剂、PO、EO的含量,各链的长度、嵌段数等,所以就可以根据改变合成参数找到适合于特定原油的破乳剂。1.2 原油一般将直接从油井中开采出来未加工的石油称作原油。它是由各种烃类组成的黑褐色或暗绿色粘稠液态或半固态的可燃物质,可溶于多种有机溶剂,不溶于水,但可与水形成乳状液。原油是成分十分复杂的混合物,不同产区、不同地层原油的物理化学性质可能有很大差别,这种差异反映了原油组成的多样性与复杂性。1.2.1 原油的组成及性质1.2.1.1 原油的组成原油是不同的碳和
16、氢化合而成的烃类,但烃类的结构和所占比例相差很大,主要包括各种烷烃、环烷烃、芳香烃,其次是数量不多的非烃组分,如含氧化合物、含氮化合物、含硫化合物、胶质和沥青质。组成原油的化学元素主要是碳(83%87%)、氢(11%14%),其次是硫(0.06%0.8%)、氮(0.02%1.7%)、氧(0.08%1.82%)及微量金属元素(镍、钒、铁等)。1.2.1.2 原油的性质原油的色泽因产地和成分而异,一般有黄褐色、褐色、深棕色和黑色,通常比重越大颜色越深1。原油中纯粹的烃类为无色物质,其颜色是由石油中含有的其它物质造成的。原油相对密度一般为0.750.95,只有少数大于0.95或小于0.75。相对密度
17、为0.91.0的称为重质原油,小于0.9的称为轻质原油。原油能溶于普通的有机溶剂,如苯、氯仿、酒精、乙醚、四氯化碳等。虽然原油几乎不能和水相溶,但仍有少量水分会“包溶”于原油中,一定条件下可自然析出。原油粘度是指原油在流动时所引起的内部摩擦阻力,其范围在1100 MPas之间。粘度大小取决于化学组成、温度、压力和溶解气量等。轻质油组分增加、温度增高、压力降低或溶解气量增加粘度降低,反之亦然。粘度大的原油称为稠油,一般粘度大的原油密度也大。原油由液体变为固体的温度称为凝固点,其凝固点大约在 -5035 oC之间。凝固点的高低与原油组分含量有关,轻质组分含量高,凝固点低,重质组分(尤其是石蜡)含量
18、高,凝固点高。含硫量是指原油中所含硫(硫化物或单质硫分)的百分数。原油中含硫量较小,一般小于1%,但对原油性质的影响很大且对管线有腐蚀作用,对人体有害。含蜡量是指在常温常压下原油中所含石蜡和地蜡的百分比。石蜡是一种白色或淡黄色固体,由高级烷烃组成,熔点为3776 oC,其在地下以胶体状态溶于原油中,当温度和压力降低时,可以从石油中析出。含胶量是指原油中含胶质的百分数,原油的含胶量一般在5%20%之间。胶质是指原油中分子量较大(3001000)的含有氧、氮、硫等元素的多环芳香烃化合物,其易溶于石油醚、润滑油、汽油、氯仿等有机溶剂,通常呈半固态分散状溶解于原油中。 原油从油井采出后会含有大量的盐分
19、,通常原油含盐量在0.02%0.055%,它们多为钠、钙、镁和氯化物的混合物。1.2.2 原油的类型根据烃类成分的不同,可将原油分为石蜡基原油、环烷基原油和中间基原油,石蜡基原油含烷烃较多,是由轻质原油和一定量的高沸点和高含蜡量原油组成,一般粘度低,含硫量也低;环烷基原油主要含环烷烃、芳香烃,正构加异构烷烃的含量低于20%,仅有少数原油属于此类;中间基原油介于两者之间,一般由重质油组成。根据硫含量可将原油分为超低硫原油、低硫原油、含硫原油和高硫原油。根据比重可将其分为轻质原油、中质原油和重质原油。1.3 原油乳状液1.3.1 原油乳状液的形成Becher在他的专著乳状液:理论与实践书中罗列了九
20、种乳状液的定义2。总的来说,乳状液就是至少有一种液体以一定的大小分散在另一种与它不相溶、不起化学反应的液体中,形成的相对稳定的分散体系,其中分散介质称为连续相或外相,被分散的物质称为分散相或内相,分散相液滴的大小通常在0.250 mm之间。一般来说,一个稳定的原油乳状液必须具备以下三个条件:(1) 存在互不相溶的两相,即油和水。在原油生产、运输、加工过程中,原油乳状液中的水相为地层水、地表水和水溶液。地层水是指油气储层中的水;地表水是指江、河、湖水,在原油开采中常常将地表水注入到油层以其驱替原油,与地层水相比,地表水中各种离子含量较少,矿化度较低;水溶液来自水驱后的化学驱,即以碱溶液、表面活性
21、剂溶液、聚合物溶液或多种化学剂的混合溶液驱替原油3。(2) 存在乳化剂,以形成和稳定乳状液。原油中含有天然乳化剂,这些表面活性剂会吸附在油水界面上,形成一定强度的粘弹性膜,给乳滴聚并造成不同程度的动力学阻碍,使乳状液具有了稳定性4,5。(3) 存在使油水混合物中一种液体分散到另一种液体充足的混合能。原油在地层是油水分离的6,乳状液是在开采过程中形成的7,原油在油井节流口、阀门、油泵及输油管线等处,与水经强烈的摩擦、混合而形成乳状液。此外,油水在地下经过多孔岩石时产生的混合作用、石油天然气的搅拌作用8、抽空等现象也会造成油水的乳化。1.3.2 原油乳状液的类型1.3.2.1 原油乳状液的类型常见
22、的乳状液有两类,其中以水为分散介质,油为分散相的称为水包油(O/W)型乳状液;以油为分散介质,水为分散相的称为油包水(W/O)型乳状液。如果乳化剂在油中的润湿性、溶解性或分散性比在水中的高,则油相容易形成连续相,有利于形成油包水型乳状液。反之,则有利于形成水包油型乳状液9。此外,在油田开发过程中,由于各个生产环节添加的化学剂不同,如注稠化水中的稠化剂,压裂酸化中的各种化学助剂,各种防蜡剂、缓蚀剂、防垢剂等也会影响所形成的乳状液的类型和稳定性10。在某些条件下,当油水比相当时或由于原油与水的多次混合和搅拌,将引起多重乳化现象。多重乳状液中两种类型同时存在,即水相中有一个油珠,而此油珠中又含有一个
23、水珠,因此可用W/O/W表示此种类型,同样也存在O/W/O型乳状液。1.3.2.2 乳状液类型的鉴别方法掌握乳状液类型的鉴别方法对于乳状液的试验研究及配制很重要,有时一种鉴别方法往往得不出可靠的结论。常用的方法有:(1) 稀释法乳状液能与其外相(分散介质)相混溶,所以能与乳状液混合的液体应与其外相相同。具体方法是:在一块玻璃板的两处滴两滴乳状液,于其中一滴中加一滴水,另一滴中加一滴油,轻轻搅拌,若滴加水的能很好混合则为O/W型,反之为W/O型。(2) 染色法将少量油溶性染料(如苏丹)加入乳状液中,若只是液珠带色则为O/W型,若乳状液整体带色为W/O型。用水溶性染料(如一品红),则情况相反。(3
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