专利名称：用于相分离的高产出实验方法
技术领域：
本发明大体上涉及油包水和水包油破乳剂化学品的测试，并且具体而言，涉及使用适合在其中同时使用少量反应材料进行化学反应以有效和经济地筛选多种化学材料的高产出实验程序中使用的反应组件的测试方法。
背景技术：
诸如原油的液态烃相天然地含有各种污染物，它们对处理设备并且在精炼操作中具有不利影响。将这些污染物宽泛地分类为盐、底部沉淀物、水、固体和金属。这些污染物的类型和量根据特定的烃相而变化。另外，在液态烃相中作为小滴而存在的同生(native)水可覆盖有诸如浙青、环烷酸盐、树脂等的自然出现的表面活性剂，或有包括但不限于氧化铁、硅石、碳、碳酸盐或磷酸盐的固体。从原油去除水对原油生产设施来说是关键的，因为其影响原油的价值及其经济地运输。盐，尤其是元素周期表的第I组元素和第II组元素 的氯化物的存在导致油处理设备的腐蚀。为了减轻腐蚀作用，有利的是在油的运输和处理之前将原油的盐浓度减小到Ippm至5ppm或更小的范围并将含水量减小到约O. 10wt%至lwt% (按重量计)。用于去除固体和底部沉淀物的小颗粒、盐、水和金属的标准处理是通常称为“脱水”或“脱盐”的相分离操作。将范围典型为4%至15%(体积百分比)的净水洗涤剂喷射到原油中。原油和洗涤水经历切变而将水和原油完全混合以形成乳剂并将污染物从原油转移到净水中。通常还向乳剂添加化学破乳剂，并且乳剂通常经历静电场，使得在原油、洗涤水和化学破乳剂的混合物中的水滴在电极之间的静电场中聚结。聚结的水滴沉淀到油质原油相以下并被去除。经处理的原油从分离器的上部去除。脱水和脱盐所遭遇的一个问题是一些原油在脱盐设备容器内的水-油相分界线处形成包括稳定的油-水乳剂和固体的不希望有的“杂质”层。杂质层常保留在容器内，但它可被去除用于存储或用于进一步的处理。在水-油相分界线处的杂质层导致油损失和下降的处理能力。含有高浓度的浙青、树脂、腊和环烧(napthenic)酸的重原油呈现形成杂质层的高倾向性。可添加添加剂以改善烃相的聚结和脱水、提供更快的水分离、改善盐或固体提取，并生成无油的排放废水。通常将也称为反乳化剂的这些添加剂供给至烃相以改变油/水界面。也可将这些材料供给至洗涤水或油和水两者。这些添加剂允许水滴更容易聚结并允许固体的表面被水浸润。添加剂减少了油、固体和水的良好分离所需的有效时间。典型地已在被称为“瓶试”的工艺中使用玻璃瓶或玻璃管来进行新型化学反乳化剂的开发。在最简单的实施例中，将油样品和处理化学品添加至瓶并摇动。然后通过以目测方式观察收集在瓶底的“游离”水的数量来监视随时间变化的破乳(除水)的速度。该方法已被证实有用但耗时，且常常无法一致地复制试验参数以便可充分地比较不同化学反乳化剂的效力。希望改进高容积测试方法和设备使得技术人员可选择最有效的化学品以优化破乳工艺。
发明内容
一方面，本发明涉及一种用于测试反乳化添加剂对油包水或水包油乳剂的效力的方法。该方法包括向多个伸长反应瓶(vial)添加包含油、水和反乳化剂的不同组合的样品，其中每个伸长反应瓶都具有从其底部延伸到其边沿的纵向轴线。将多个反应瓶安放在安装在振动器的平台上的反应组件中，其中反应瓶在竖直定向上被接纳在反应组件的位置中，使得每个反应瓶的纵向轴线都垂直于平台。使反应组件枢转使得每个反应瓶的纵向轴线都与在水平定向上的平台平行。该方法还包括在反应瓶处于水平定向上时使用振动器摇晃反应瓶以在每个反应瓶中同时形成油/水乳剂，并且然后使反应组件枢转以使反应瓶回到竖直定向。在反应瓶处于竖直定向上的情况下观察多个反应瓶中的油/水乳剂的破乳。在一个实施例中，该方法还包括使用成像装置来记录油/水乳剂的破乳。本发明的另一方面涉及一种用于测试反乳化添加剂对油/水乳剂的效力的设备。该设备包括多个伸长反应瓶，其用于将包含油、水和反乳化剂的不同组合的样品接纳到多·个反应瓶中，其中每个伸长反应瓶都具有从其底部延伸到其边沿的纵向轴线。该设备还包括构造成接纳多个反应瓶的反应组件和具有用于以可枢转构型接纳反应组件的平台的振动器。反应瓶在竖直定向被接纳在反应组件上的位置中，使得每个反应瓶的纵向轴线都垂直于平台，并且反应组件枢转使得每个反应瓶的纵向轴线都与处于水平定向中的平台平行，同时使用振动器来摇晃反应瓶以在每个反应瓶中同时形成油/水乳剂。反应组件然后枢转回来以便对处于竖直定向上的反应瓶监视油/水乳剂的破乳。在一个实施例中，该设备还包括用于记录油/水乳剂的破乳的成像装置。在参照附图阅读以下详细说明和所附权利要求后，本发明及其对于现有技术的优点将变得显而易见。
通过参考结合附图的本发明的实施例的以下描述，本发明的上述和其它特征将变得更加明显并且将更好地理解本发明本身，在附图中
图I是用于测试反乳化添加剂对油/水乳剂的效力的设备的透视 图2是图I的设备的透视图，其中反应组件枢转到水平定向；以及 图3是图I的设备的透视图，其中反应组件枢转到其水平定向以用于摇晃。全部附图中对应的附图标记表示对应的零部件。
具体实施例方式现将参照附图在以下详细描述中描述本发明，其中详细描述了优选实施例以使得能够实施本发明。虽然参考了这些特定优选实施例描述了本发明，但将会理解的是，本发明并不限于这些优选的实施例。相反，本发明包括许多备选方案、改型和等价物，如通过考虑以下详细说明将变得显而易见的那样。现参照图1，示出了用于同时测试用于破坏油/水乳剂的多种反乳化剂的效力的测试设备。测试设备10包括构造成接纳多个反应瓶或管14的反应组件12。反应组件12被示出合并安装在大致平坦的平台17上并且构造成在位置18的阵列中接纳反应瓶14的组件主体16。反应瓶14是当反应组件12处于图I中所示的定向上时竖直地布置在组件主体16内的伸长管状结构。竖直地布置是指反应瓶的纵向轴线大致垂直于平台17的平面。每个位置18理想而言构造成使得其利用合适的夹具(未示出)或通过摩擦配合可靠地保持所插入的反应瓶14，以便阻止反应瓶14在测试过程中意外地从反应组件12掉出。在图示的实施例中，反应组件12的位置18排列在具有矩形3X8格式的24个位置18阵列中，或其中每行有8个位置18的三行20。然而，应当明显的是，本发明可采用不同于3X8格式的各种阵列中的任何阵列，并且阵列格式甚至不需要是矩形的。应该理解的是，每个位置18都可包含不同的原油和反乳化剂成分以有利于不同处理的比较。因此，使用若干不同的破乳剂化学品和浓度可进行对特定原油成分的测试，以看出哪一种组合提供最有效的处理。替代地，可对不同的原油成分测试特定的破乳剂，或者可在反应组件12中的多个反应瓶14中同时测试原油和破乳剂的任何组合。反应组件12首先将反应瓶14保持在堆叠的或竖直的定向上。如图2中最佳可见地，反应组件12中的每行20位置18都与其它行20偏离以有利于将反应瓶14装载在反应 组件12中。反应组件12可通过传统的喷射模塑法一体地形成，其中注射材料是聚丙烯塑料。然而，将显而易见的是，其它模塑和加工工艺也是可行的生产工艺。对于本领域技术人员而言还将显而易见的是，反应组件12也可由其它热塑性塑料以及由其它充分惰性的材料，例如玻璃、金属和其它类型的树脂形成。组件12也可由永久地或可移除地接合或配合在一起的材料的组合形成。每个反应瓶14都包括伸长管孔24，管孔24的长度或高度从瓶底25向上并且到瓶边沿28确定。每个位置18都具有窗口 30，使得管孔24沿其纵向轴线是可视的，以便可监视反应瓶14中的油/水分离。虽然将反应瓶14示出为具有柱形形状(即，圆形截面)，但应该理解的是,可使用具有其它形状的反应瓶。在一个实施例中，反应瓶14的底部26具有锥形或V形部分以增加瓶的该部分中的测试结果的精度。在图示的实施例中，每个反应瓶14都具有约5ml的容积。然而,应该显而易见的是,本发明可采用具有各种容积中的任何容积，例如100 ml的瓶14而不脱离本发明的范围。理想而言，每个反应瓶14都具有折边(crimp)盖32和不同于螺帽的涂有Teflon 的隔膜(s印ta)(未示出)，该隔膜可在加热和摇动期间松动并泄漏。在一个实施例中，将绝缘电极安放在瓶14的外部以提供可达100至10，000伏特的电压的电场。理想而言，该电极构造成垂直于瓶14的纵向轴线延伸。反应组件还包括加热器34，该加热器34用于控制反应瓶14的温度，使得可在电场中可见的实际温度附近测试样品。加热器34的具体设计不是关键的。在一个实施例中，加热器34可使用与反应组件12的每个位置18热连通的盒式加热元件(例如，电阻加热元件)。备选地，加热器34可使用热气体或液体来加热反应瓶14或者可在限定被加热的环境的封罩(例如，炉)中使用反应组件12。加热器理想而言在测试过程中将反应瓶的温度维持在约100°C与200°C之间，并且更优选而言约120°C _130°C之间。本领域的技术人员将会理解的是，合适的温度控制器36和传感器(未示出)与加热器34联用，这视应用而定。理想而言，反应组件12上安装有表面安装的热电偶、RTD或热敏电阻温度传感器。在图示的实施例中，使用数字温度控制器36来独立地控制反应组件中的每行20的温度，使得存在三个温区38A、38B和38C。
反应组件12安装在作为摇晃装置或振动器40的一部分的平台上。摇晃装置40用于使在各反应瓶14中的油和水样品乳化。摇晃装置40的具体设计不是关键的且如本领域中已知的那样可以是轨道或线性振动器。使反应组件12经受摇晃在被保持在反应组件12中的全部反应瓶14中提供了更一致的乳剂产生，使得可在每个瓶之间进行有效的试验比较。根据本发明，反应组件12安装在平台17上使得其可从图I中所示的大致竖直装载和观察阵列定向枢转约90度至如图2和3中所示的大致水平定向用于振动和乳剂形成。水平定向指的是反应组件12枢转以便其保持反应瓶14使得反应瓶14的纵向轴线与平台17的平面大致平行。在一个实施例中，振动器40具有用于将反应组件12固定到平台17上的枢转部件42。这可例如如图3中最佳所示地通过为振动器40提供固定在振动器40的平台17上或与振动器40的平台17成一体的保持装置44，例如L形凸缘来实现。L形凸缘44使用枢转部件42来保持反应组件12的第一端46以便允许反应组件相对于平台17枢转。然而，本领域的技术人员将会理解的是，可利用声工程判断来使用将反应组件12枢转地安装到平台17上的其它装置而不脱离本发明的范围。 本发明还包括使用该测试设备以同时且一致的方式来测试用于油/水乳剂的有效处理的反乳化添加剂的方法。在反应组件12处于其竖直定向上的情况下将容纳油/水混合物和反乳化剂的反应瓶14装载到反应组件12中。替代地，反应瓶14可在位于反应组件12中时进行充填。使用加热器34来维持期望的温度参数。为了在反应瓶14中同时形成乳剂，使反应瓶12枢转到大致水平定向，并且在处于水平定向上时使用振动器40摇晃反应组件12。在不局限于任何特定推理的情况下，已发现当反应瓶14在水平定向上被摇动时比在它们正好在竖直定向上被摇动的情况下形成更好的乳剂。在形成乳剂后，使反应组件12回到竖直定向，并且对反应瓶14中的破乳进行目测观察。在一个实施例中，使用成像装置50来如图I中所示地那样记录破乳。成像装置50可以是数码相机或用于记录反应瓶14中的油水分离的其它记录装置。数码相机50可以手动操作或者通过使用控制器(未示出)来操作，以在期望的时间间隔记录图像，使得在分离乳剂所需的整个时期期间无需存在操作人员。因此，可使用照片和图像分析而不是目测来收集数据。这允许理想地在相同时间间隔评估全部反应瓶14，因为反应瓶全部具有同时形成的乳剂。理想而言，将合适背景52安放在反应组件12的后面或反应组件12的背面上。虽然已在典型实施例中示出和描述了本公开内容，但其并非旨在受限于所示的细节，因为可以在不以任何方式脱离本公开内容的精神的前提下作出各种改型和替代。因此，仅利用常规的实验，本领域的技术人员可想到本文中公开的公开内容的更多改型和等效装置，并且认为所有此类改型和等效装置在如所附权利要求所限定的本公开内容的范围之内。
权利要求
1.一种用于测试反乳化添加剂对油/水乳剂的效力的方法，所述方法包括 向多个伸长反应瓶添加包含油、水和反乳化剂的不同组合的样品，其中，每个所述伸长反应瓶都具有从其底部延伸到其边沿的纵向轴线； 将所述多个反应瓶安放在安装在振动器的平台上的反应组件中，其中，所述反应瓶在竖直定向上被接纳在所述反应组件的位置中，使得每个反应瓶的纵向轴线都垂直于所述平台； 使所述反应组件枢转，使得每个反应瓶的纵向轴线与处于水平定向上的所述平台平行； 在所述反应瓶处于水平定向上时，使用所述振动器摇晃所述反应瓶以在每个反应瓶中同时形成油/水乳剂； 使所述反应组件枢转，以使所述反应瓶回到竖直定向；以及 观察所述多个反应瓶中的油/水乳剂的破乳。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使用成像装置来记录所述油/水乳剂的破乳。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述成像装置是数码相机并且在不同时间拍摄多幅照片以在所述多个瓶之间比较破乳效力。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，以具有多行的阵列将所述反应瓶安放在所述反应组件中，其中，每一行都具有多个位置。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，向所述反应瓶添加包含小于约5ml样品的样品。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述样品加热到至少120。。。
7.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，每个样品都包含不同的反乳化剂或不同浓度的反乳化剂。
8.一种用于测试反乳化添加剂对油/水乳剂的效力的设备，所述设备包括 多个伸长反应瓶，其用于将包含油、水和反乳化剂的不同组合的样品接纳到多个反应瓶中，其中，每个所述伸长反应瓶都具有从其底部延伸到其边沿的纵向轴线； 构造成接纳所述多个反应瓶的反应组件；以及 振动器，其具有用于以可枢转的构型接纳反应组件的平台，其中，所述反应瓶在竖直定向上被接纳在所述反应组件的位置中，使得每个反应瓶的纵向轴线都垂直于所述平台，并且所述反应组件被枢转使得在使用所述振动器摇晃所述反应瓶以在每个反应瓶中同时形成油/水乳剂时，每个反应瓶的纵向轴线都与处于水平定向上的平台平行，并且所述反应组件然后枢转回来以便对处于竖直定向上的反应瓶监视所述油/水乳剂的破乳。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述设备还包括用于记录所述油/水乳剂的破乳的成像装置。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述成像装置为数码相机。
11.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述反应组件具有多行，其中，每一行都具有用于接纳反应瓶的多个位置。
12.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述反应瓶具有约5ml的容积。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，利用折卷在所述瓶上的隔膜和金属盖封闭所述反应瓶。
14.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述设备还包括构造成将所述反应瓶加热到至少120°C的加热器。
15.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述设备还包括绝缘电极，其安放在所述瓶的外部以提供可达100至10，000伏特的电压的电场。
16.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，将样品安放在具有约IOOml或更小的容积的反应瓶中。
17.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，将样品安放在具有约5ml或更小的容积的反应瓶中。
全文摘要
一种用于测试反乳化剂对油/水乳剂的效力的方法，该方法包括向多个伸长反应瓶添加包含油、水和反乳化剂的不同组合的样品，其中，每个伸长反应瓶都具有从其底部延伸到其边沿的纵向轴线。将多个反应瓶安放在安装在振动器的平台上的反应组件中，其中反应瓶在竖直定向上被接纳在反应组件的位置中，使得每个反应瓶的纵向轴线都垂直于平台。使反应组件枢转，使得每个反应瓶的纵向轴线都与处于水平定向上的平台平行。该方法还包括在反应瓶处于水平定向上时使用振动器摇晃反应瓶以在每个反应瓶中同时形成油/水乳剂，并且然后使反应组件枢转以使反应瓶回到竖直定向。在反应瓶处于竖直定向上的情况下观察多个反应瓶中的油/水乳剂的破乳。在一个实施例中，该方法还包括使用成像装置来记录油/水乳剂的破乳。
文档编号G01N33/28GK102918391SQ201180028250
公开日2013年2月6日 申请日期2011年5月12日 优先权日2010年6月7日
发明者D.B.恩格尔, C.R.麦丹尼尔, A.E.戈利亚塞夫斯基 申请人:通用电气公司