本发明属于污水处理,具体涉及一种油气集输用破除油水过渡带的破乳剂及其制备方法。
背景技术:
1、在油气集输过程中,原油采出液通常以油水乳状液的形式存在。随着油田开采的不断深入,各大油田已相继进入三次采油阶段,采出原油已由一次采油阶段的油包水型乳状液转变为水包油型乳状液,且乳状液体系的稳定性逐渐增强。
2、在油气集输系统中,油水过渡带的处理是一个关键环节。油水过渡带通常包含大量细小、分散的油滴和水滴,这些液滴被一层稳定的界面膜包裹,使得油水分离变得异常困难。这种稳定的界面膜往往由原油中的天然乳化剂成分,如沥青质、胶质、蜡等有机物,以及采油过程中加入的化学驱油剂共同作用形成。
3、随着油田开发的不断深入,原油的组成和性质变得越来越复杂,油水过渡带的处理难度也随之增加。传统的破乳剂在处理这种复杂体系时,往往表现出适应性差、破乳温度高、脱水速度慢等问题。特别是在低温条件下,常规破乳剂难以有效打破油水界面膜,导致油水分离效率低下,影响原油外输质量和下游污水处理站的处理能力。
4、cn101113028a公开了一种破乳净化剂,其特征在于,由以下重量百分比原料组成:污水净2%~68%、聚合硫酸铁2%~37%、聚合氯化铝5%~45%、无水氯化钙6%~57%、三氯化铁19%~47%;其制备方法为:将污水净、聚合硫酸铁和聚合氯化铝到入搅拌机内,再倒入无水氯化钙并投加该四种原料总和的50%水,进行充分搅拌,搅拌速度每分钟60转,保证固体组份彻底溶解,保持时间2-3小时;再加入三氯化铁继续搅拌,搅拌速度每分钟50-80转,时间为半-1小时,停机6-10小时后过滤装入产品包装桶即可。该发明破乳时药剂的使用浓度为300-500mg/l,投加量较大,操作繁琐,而且会产生大量的浮渣,同时把大量的药剂留在水体里面,造成二次污染。
5、cn109575984a公开了一种常低温用原油破乳剂,组分组成:质量分数为10~50%的粘度为200-300mpa·s、hlb值为7-10、闭口闪点大于60℃的硅氧烷聚醚;质量分数为50~90%的一种或几种的混合物作为溶剂。原油破乳剂组成中硅氧烷聚醚具有不同的结构和分子量分布,具有高效的油水破乳作用,硅氧烷具备低表面张力、低内聚能、低温度敏感性,可以实现30℃的低温情况下破乳,并且添加量比单独使用聚醚表面活性剂减少50%以上,脱水速率快,破乳效果好,综合成本降低。该发明破乳剂在120min的原油脱水率只有40%,无法满足生产需要,脱水效果有待提高。
技术实现思路
1、本发明针对目前现有技术的不足而提供一种油气集输用破除油水过渡带的破乳剂及其制备方法。本发明的破乳剂具有破乳效果良好,破乳后的水相清澈,油水界面清晰。
2、本发明目的之一公开了一种油气集输用破除油水过渡带的破乳剂,所述破乳剂的分子式结构式如下:
3、
4、式中:
5、a=5000-50000;
6、b=1000-20000;
7、c=2500-50000;
8、d=2500-50000;
9、n为10-20的正整数。
10、优选地,所述破乳剂的粘均分子量为10000000-20000000。
11、本发明的另一个目的在于提供一种油气集输用破除油水过渡带的破乳剂的制备方法,所述制备方法的具体步骤如下:
12、(1)将第一反应器和管路用氮气吹扫8-10min,加入(3-丙烯酰氧丙基)三(三甲基硅氧基)硅烷、烯丙基丙二酸二乙酯、去离子水、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐、磷酸二氢钠,搅拌成为乳化液,用氢氧化钠溶液调节ph7-8;
13、(2)第二反应器中加入3-[(3-丙烯酰胺基丙基)二甲基铵]丙酸盐、烯丙醇聚氧乙烯醚、去离子水,加热溶解;
14、(3)第一反应器中加入引发剂和亚硫酸氢钠,升温到40-50℃,保温反应,当粘度开始上升时,快速将第二反应器中的混合液倒入,继续反应0.5-2h,升温到60-70℃,继续保温20-30min,用氢氧化钠溶液调节ph7-8,得到粘稠液体;
15、(4)溶液烘干造粒,得到破乳剂。
16、在本发明中,优选地,基于1摩尔份的(3-丙烯酰氧丙基)三(三甲基硅氧基)硅烷,所述的烯丙基丙二酸二乙酯、3-[(3-丙烯酰胺基丙基)二甲基铵]丙酸盐、烯丙醇聚氧乙烯醚的用量分别为0.2-0.4、0.5-1、0.5-1摩尔份。
17、在本发明中,优选地,步骤(1)中,所述的去离子水、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐、磷酸二氢钠与(3-丙烯酰氧丙基)三(三甲基硅氧基)硅烷的质量比为3-5:0.2-0.5:0.1-0.2:0.1-0.2:1。
18、在本发明中,优选地,步骤(2)中,所述的去离子水与(3-丙烯酰氧丙基)三(三甲基硅氧基)硅烷的质量比6-8:1。
19、在本发明中,优选地,步骤(3)中,所述的引发剂、亚硫酸氢钠与(3-丙烯酰氧丙基)三(三甲基硅氧基)硅烷的质量比为0.1-0.2:0.05-0.1:1。
20、在本发明中,优选地,步骤(3)中,所述的引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种。
21、本发明破乳剂合成反应方程式如下:
22、
23、本发明的破乳剂为聚乙烯为主链,各种长链官能团为侧链的高分子破乳剂。阳离子季铵盐与带负电的乳化液滴发生电荷中和,降低液滴间的静电排斥,使油滴相互聚集释放出来形成粒径大的油珠从而达到破乳目的;硅烷、硅氧烷分子在油水界面形成疏水膜,破坏原有的乳化膜,同时通过降低界面张力,促进液滴聚结;聚酯分子吸附在油水界面,破坏界面膜的稳定性从而达到絮凝破乳作用;聚醚段有高度柔韧性,在水中呈卷曲状,在界面上吸附的破乳剂单分子面积增加,影响破乳剂分子在界面上紧密排列,对油水界面粘度、界面弹性的降低能力也随着增加,从而使油水界面膜强度降低,导致油膜寿命变短,膜薄化速度加快,原油乳状液脱水率增加从而破乳。
24、本发明的破乳剂具有破乳效果良好,针对52000mg/l的集输油水过渡带的乳化油,使用浓度为80mg/l时,100ml乳化液90min脱水量达到89ml及以上,破乳后的水相清澈,含油低于100mg/l,油水界面清晰。
1.一种油气集输用破除油水过渡带的破乳剂的制备方法,其特征在于,所述制备方法的具体步骤如下:
2.如权利要求1所述一种油气集输用破除油水过渡带的破乳剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述的去离子水、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐、磷酸二氢钠与(3-丙烯酰氧丙基)三(三甲基硅氧基)硅烷的质量比为3-5:0.2-0.5:0.1-0.2:0.1-0.2:1。
3.如权利要求1所述一种油气集输用破除油水过渡带的破乳剂的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述的去离子水与(3-丙烯酰氧丙基)三(三甲基硅氧基)硅烷的质量比6-8:1。
4.如权利要求1所述一种油气集输用破除油水过渡带的破乳剂的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述的引发剂、亚硫酸氢钠与(3-丙烯酰氧丙基)三(三甲基硅氧基)硅烷的质量比为0.1-0.2:0.05-0.1:1。
5.如权利要求1所述一种油气集输用破除油水过渡带的破乳剂的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述的引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种。
6.一种油气集输用破除油水过渡带的破乳剂,其特征在于,所述破乳剂的分子式结构式如下:
7.根据权利要求6所述的破乳剂,其特征在于,所述破乳剂的粘均分子量为10000000-20000000。