分离油样中界面活性组分的方法
【专利摘要】本发明公开了一种分离油样中界面活性组分的方法，具体是在碱液存在的条件下，使油样与碱液的混合物高速旋转，从而使油样中的界面活性组分扩散至水相。与现有技术相比，本发明采用特殊高径比或径高比的样品管、并限定油样和碱液的体积比，使油样在样品管中有足够大的空间进行拉伸扩散；在低界面张力和离心力的作用下，油滴被显著拉长，更大大增加了油相与水相的接触面；受界面张力的影响，界面活性组分在油水界面上发生富集；另一方面，由于水相与界面上的浓度差，界面活性组分会扩散到水相，再结合离心力的作用，更进一步促进了界面活性组分从油相至水相的扩散，加强了界面性质的作用效果，实现油中界面活性组分的分离。
【专利说明】分离油样中界面活性组分的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种分离油样中界面活性组分的方法。
【背景技术】
[0002]目前普遍认为，界面活性组分是指原油中能与碱反应而产生具有较高界面活性的物质，它包括酸类和其它一些极性物质。在生产中通常需要将这些极性物质从油相中分离出来。
[0003]目前对于石油及其产品等油样中界面活性组分的分离方法主要有两种:
[0004]一种是溶剂萃取法，主要是针对原油中的酸性组分进行分离，具体是采用碱性溶液和有机溶剂组成混合溶剂(如碱醇溶液)对油相中的界面活性组分进行萃取分离(如林梅钦等报道的大庆原油中活性组份的分离与分析，油田化学，1998，15(1):67-69)，其中所用的碱性溶液包括K0H、Na0H或氨等。这种方法需要采用碱醇溶液进行多次反复萃取，才可实现较好的分离，然后再将萃取后的物质混合后才能得到萃取的界面活性物质，操作较为繁琐。
[0005]另一种是乳化法，即将油相与水相在一些混合设备如球形磨的作用下，使其乳化，然后分离水相中的油分，并采用色谱的方法分离得到的界面活性组分。可以分离出一部分界面活性物质，但是对于稠油来说，原油的乳化及油水的分离比较困难，且对界面活性物质的分离没有层次，只能得到一个界面活性物质的混合物。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种分离油样中界面活性组分的方法。该方法简单易操作，并可获得较好的分离效果。
[0007]本发明所述的分离油样中界面活性组分的方法为:在碱液存在的条件下，使油样与碱液的混合物高速旋转，从而使油样中的界面活性组分扩散至水相。所述的高速旋转是指在大于或等于500rpm的速度下旋转。
[0008]更具体的分离油样中界面活性组分的方法为:先取部分碱液置于样品管中，加入油样，然后再添加碱液至充满整个样品管以排出气体，密封样品管，然后将密封的样品管进行高速旋转，以使油样中的界面活性组分分离到水相中，然后对油相和水相进行分离；其中，
[0009]所述样品管的高径比彡20，或其径高比彡20 ；
[0010]所述油样的体积为能使其在样品管中自由移动的体积，且所述油样和碱液的体积比的比值介于0.02?0.1之间；
[0011]当样品管为高径比> 20的样品管时，所述样品管在旋转时呈水平放置并沿其水平轴心线旋转；当样品管为径高比> 20的样品管时，所述样品管在旋转时呈垂直放置并沿其垂直轴心线旋转；
[0012]所述样品管在旋转时的速度彡500rpm。
[0013]上述技术方案中，优选采用高径比为30?100，或径高比为30?100的样品管进行分离操作。
[0014]上述技术方案中，在确保油样能够在样品管中自由移动(可以是在样品管的径向截面上自由移动，也可以是在样品管的轴向截面上自由移动)的前提条件下，所述油样和碱液的体积比的比值优选为0.01?0.07，更优选为0.02?0.05。
[0015]上述技术方案中，所述旋转的时间通常彡1min,优选为20?60min,更优选为30 ?50mino
[0016]上述技术方案中，所述样品管在旋转时的速度优选控制在500?lOOOOrpm。
[0017]上述技术方案中，所述的碱液为有机碱或无机碱的水溶液，也可以是它们中任意两种以上的混合物，混合的比例可以是任意比例。具体地，所述的有机碱可以是乙醇胺或甲胺等；所述的无机碱可以是氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸钠或氨水等。
[0018]上述技术方案中，所述碱液的质量浓度通常需要大于0.05%，优选采用质量浓度为0.05?I %的碱液。
[0019]为了进一步提高界面活性组分的分离效果，可以向样品管中加入含有表面活性剂的碱液，所述表面活性剂在碱液中的浓度大于等于50ppm，优选表面活性剂在碱液中的浓度为100?lOOOppm。所述的表面活性剂可以是现有技术中常用的表面活性剂，具体可以是选自阴离子表面活性剂(如LAS、AEC、OEP或AOS等)、阳离子表面活性剂(如PN321、PN321或CTAC等)或非离子表面活性剂(如QP10，、0S15、AE010或M0A-7等)中的一种或两种以上的组合，当表面活性剂为上述两种以上的选择时，它们之间的配比可以为任意配比。
[0020]本发明所述技术方案中，所述的油样可以是原油、馏分油、渣油或食用油(如大豆油、花生油)等。
[0021 ] 本发明所述技术方案中，判定油样中的界面活性组分是否已分离到水相中的方法与现有技术相同，通常情况下，当油相中的组分扩散到水相中去，如果量较少(如果非常少的话可能看不到或者看不清楚)，会看到油滴周围的边界逐渐模糊，周围有乳白色的物质向水相扩散；如果颜色较深(分离出的量多)，可以看到棕色的物质扩散到水相，分离出的越多，颜色越深，也就说明分离出的活性组分越来越重。另外，可以通过测定分离前后水相的与油的界面张力或者是测定水相的表面张力即可证明是否有界面活性组分扩散至水相:利用分离后的水相来测定其油水界面张力，比旋转前的油水界面张力值低，则证明水相中的界面活性物质多了，而这些物质只能是从油相中分出来的。
[0022]本发明所述技术方案中，当旋转停止后，由于离心力的丧失，油滴会形成一个或者若干个油滴，并浮于水相的上方(由于油的密度比水小)，此时可用现有常规方法将油滴取出，如用一根金属丝与油滴接触慢慢将所有的油滴分离出来。
[0023]本发明所述技术方案中，分离所得水相中界面活性组分的浓度采用现有常规方法进行测定，具体可采用下述方法进行测定:
[0024]I)首先测定配置的碱液或者是含表面活性剂的碱液中的总的有机碳的含量，包括:
[0025]Ia)先测定碱液或者是含表面活性剂的碱液中的总的碳含量；
[0026]lb)再测定碱液或含表面活性剂的碱液的总的无机碳的碳含量(如碳酸盐等)；
[0027]Ic) 二者相减得到碱液或者是含表面活性剂的碱液中初始的有机碳的含量TOCl ；
[0028]2)测定停止旋转后，分离出油相，测定分离后所得的水相中的总的有机碳的含量，包括:
[0029]2a)先测定分离后水相中的总的碳含量；
[0030]2b)再测定分离后水相中的总的无机碳的碳含量(如碳酸盐等)；
[0031]2c) 二者相减得到分离后水相中的有机碳的含量T0C2 ;
[0032]3)T0C2与TOCl的差值即为从油相扩散到水相的界面活性组分中的碳含量；
[0033]4)根据界面活性物质中的平均碳含量，计算水相中扩散出的界面活性组分的浓度。
[0034]上述测定方法中，测定溶液中碳含量的方法参照国家环境保护标准HJ/T71-2001，水质总有机碳的测定燃烧氧化-非分散红外吸收法。
[0035]与现有技术相比，本发明采用特殊高径比或径高比的样品管、并限定油样和碱液的体积比，使油样在样品管中有足够大的空间进行拉伸扩散；在低界面张力和离心力的作用下，油滴被显著拉长，更大大增加了油相与水相的接触面；受界面张力的影响，界面活性组分在油水界面上发生富集；另一方面，由于水相与界面上的浓度差，界面活性组分会扩散到水相，再结合离心力的作用，更进一步促进了界面活性组分从油相至水相的扩散，加强了界面性质的作用效果，实现油中界面活性组分的分离。
【具体实施方式】
[0036]下面以具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
[0037]实施例1
[0038]以一内径为0.2cm、高度为1cm的玻璃管作为样品管，向其中加入0.2mL浓度为0.2wt%的氢氧化钠水溶液,然后再将一滴原油(体积为0.0lmL)滴入玻璃管中,其在样品管中可以自由的移动；再向玻璃管中加入适当体积的浓度为0.2wt%的氢氧化钠水溶液直至氢氧化钠水溶液充满整个玻璃管，盖上塞子，确保玻璃管中无气泡，然后水平置于旋转滴界面张力仪上，使之沿其水平轴心线在5000rpm的转速下旋转30min，停止旋转，取出玻璃管竖直放置，油滴上浮至溶液表面，取出油滴，得到分离后的水相。
[0039]采用前述说明书的方法对所得水相中界面活性组分的浓度进行测定，结果为200ppmo
[0040]实施例2
[0041]重复实施例1，不同的是，将旋转的时间更改为lOmin。
[0042]测得所得水相中界面活性组分的浓度为80ppm。
[0043]实施例3
[0044]重复实施例1，不同的是，将放入玻璃管中的原油体积增大一倍。
[0045]测得所得水相中界面活性组分的浓度为375ppm。
[0046]实施例4
[0047]以一内径为0.15cm、高度为1cm的玻璃管作为样品管，向其中加入样品管总容量80%的含表面活性剂(CS460) 300ppm的浓度为0.5wt %的碳酸钠水溶液，然后再将一滴原油(体积为0.0lmL)滴入玻璃管中，其在样品管中可以自由的移动；再向玻璃管中添加适当体积的含表面活性剂(CS460) 300ppm的浓度为0.5wt %的碳酸钠水溶液，直至含有表面活性剂的碳酸钠水溶液充满整个玻璃管，盖上塞子，确保玻璃管中无气泡，然后水平置于旋转滴界面张力仪上，使之沿其水平轴心线在3000rpm的转速下旋转40min，停止旋转，取出玻璃管竖直放置，油滴上浮至溶液表面，取出油滴，得到分离后的水相。
[0048]测得所得水相中界面活性组分的浓度为为350ppm。
[0049]实施例5
[0050]重复实施例4，不同的是，将旋转速度更改为500rpm。
[0051]测得所得水相中界面活性组分的浓度为lOOppm。
[0052]实施例6
[0053]重复实施例4，不同的是，将表面活性剂更改为0AS。
[0054]测得所得水相中界面活性组分的浓度为238ppm。
【权利要求】
1.分离油样中界面活性组分的方法，其特征在于:在碱液存在的条件下，使油样与碱液的混合物高速旋转，从而使油样中的界面活性组分扩散至水相。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:先取部分碱液置于样品管中，加入油样，然后再添加碱液至充满整个样品管以排出气体，密封样品管，然后将密封的样品管进行高速旋转，以使油样中的界面活性组分分离到水相中，然后对油相和水相进行分离；其中， 所述样品管的闻径比> 20,或其径闻比> 20 ； 所述油样的体积为能使其在样品管中自由移动的体积，且所述油样和碱液的体积比的比值介于0.02?0.1之间； 当样品管为高径比> 20的样品管时，所述样品管在旋转时呈水平放置并沿其水平轴心线旋转；当样品管为径高比> 20的样品管时，所述样品管在旋转时呈垂直放置并沿其垂直轴心线旋转； 所述样品管在旋转时的速度> 500rpm。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:所述样品管的高径比为30?100，或其径高比为30?100。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:所述油样和碱液的体积比的比值为0.01 ?0.07:lo
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:所述旋转的时间为>1min0
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:所述样品管在旋转时的速度为500?1000rpm0
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:所述的碱液为有机碱或无机碱的水溶液。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:所述碱液的质量浓度为0.05?I %。
9.根据权利要求2?8中任一项所述的方法，其特征在于:向样品管中加入含有表面活性剂的碱液，所述表面活性剂在碱液中的浓度大于等于50ppm。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于:所述表面活性剂在碱液中的浓度为100 ?100ppm0
【文档编号】B01D17/00GK104258599SQ201410513192
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】张海燕 申请人:钦州学院