一种破乳剂及其制备方法和应用 |
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| 申请号 | CN202210736669.1 | 申请日 | 2022-06-27 | 公开(公告)号 | CN114957079B | 公开(公告)日 | 2024-04-23 |
| 申请人 | 长江大学; | 发明人 | 米远祝; 叶泛; 敖艺灵; 张泽俊; 颜学敏; 杨莹; 冯雪柠; 申利伟; 袁怀奎; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种破乳剂及其制备方法和应用。该制备方法包括：将甘醇类物质卤化；通过卤化甘醇链接酰亚胺类物质；用 烷基磺酸 或苯磺酸类物质 离子化 反应，得到以烷基磺酸根或苯磺酸根为反离子的双季铵盐。该方法制备流程简单，方法易于实施。本发明还提供了通过该方法得到的破乳剂。本发明提供的破乳剂具有破乳剂用量少，破乳 温度 较低、破乳效率高、时间短，无毒 副作用 等优点，能适用于强酸和强 碱 环境且具有高 耐盐性 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种破乳剂，其特征在于，具有如下的结构： |
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| 说明书全文 | 一种破乳剂及其制备方法和应用技术领域[0001] 本发明涉及油田化学品，具体涉及一种破乳剂及其制备方法和应用。 背景技术[0002] 一般来说，从油藏中提取的原油中含有一些杂质，如水和泥沙。此外，它由一系列烃类如烯烃、环烷烃和芳香族化合物以及酚类、羧酸和金属离子组成。其中一些组分如沥青质、树脂、蜡和环烷酸可能会在水‑油界面处积聚，并在液滴周围形成一层稳定的薄膜，阻碍水滴聚结并导致形成稳定的油包水乳液。乳液的稳定性取决于几个因素，包括原油中的重质物质、固体(例如粘土、水垢和腐蚀产物)、温度、pH、水滴大小和油盐比。粘度、界面张力和两相之间的密度差被认为是其中的重要因素。油中水的存在会在处理和加工阶段引起若干问题，例如腐蚀管道、设备结垢以及炼油过程中催化剂的中毒。因此，有必要破坏乳液稳定性并从原油中分离水。化学破乳是利用破乳剂使乳液失稳的常用方法。 [0003] 常见用于油水乳液破乳的化学品由不同类型的非离子表面活性剂混合物配制而成。它们的化学结构主要基于聚氧乙烯等亲水部分和基于聚氧丙烯的疏水部分。这些表面活性剂有着很大的吸附油滴或水滴的趋势，而且可以取代存在于油水界面的沥青质膜。然而，这些化学品均存在着有毒、昂贵而且不环保等诸多问题。近年来，由于原油脱水仍然采用常规破乳剂，致使原油脱水温度居高不下。目前，各种类型的原油破乳剂合成技术很多，但是制得的破乳剂絮凝能力、聚结能力、脱水效果均不够理想，对原油油品适应性较差。而且，各油田使用的破乳剂都是针对不同的原油物性而研发的，针对性很强，对原油低温脱水效果差。 发明内容[0004] 本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种破乳剂及其制备方法和应用，以解决现有技术中破乳性能较差、破乳剂原料成本高，适应性差等问题。本发明将甘醇类物质卤化；通过卤化甘醇链接酰亚胺类物质；用烷基磺酸或苯磺酸类物质离子化反应，制得所述破乳剂。 [0005] 本发明的目的通过以下技术方案实现： [0006] 一种破乳剂的制备方法，包括如下步骤： [0007] 在冰水浴条件下，将甘醇类物质与卤化试剂混合反应后，减压蒸馏除去卤化试剂，得到两端都卤化的反应物1；将反应物1、酰亚胺类物质和有机溶剂混合均匀后加入碱，然后于40～150℃下反应后，过滤除去不溶物，得到反应物2；将反应物2与烷基磺酸混合均匀后，于40～150℃下反应后，减压蒸馏除去有机溶剂，即制得所述破乳剂。 [0008] 优选的，甘醇类物质与卤化试剂的摩尔比为1：(2‑4)。 [0009] 优选的，反应物1、酰亚胺类物质与碱的摩尔比为1:(2‑3):(2‑4)。 [0010] 优选的，反应物2与烷基磺酸的摩尔比为1:(1‑2)。 [0011] 优选的，甘醇类物质与卤化试剂混合反应的时间为2～10h。 [0012] 优选的，甘醇类物质为三甘醇、四甘醇、五甘醇、六甘醇和十甘醇中的至少一种。 [0013] 优选的，卤化试剂为氯化试剂、溴化试剂和碘化试剂中的至少一种。 [0014] 优选的，氯化试剂为五氯化磷和二氯亚砜中的至少一种。 [0016] 优选的，碘化试剂为三碘化磷和氢碘酸中的至少一种。 [0018] 优选的，有机溶剂为乙腈、二氧六环、甲苯和二甲苯中的至少一种。 [0019] 优选的，有机溶剂与酰亚胺类物质的质量比为(1‑15)：1 [0020] 优选的，于40～150℃下反应5～24h后，过滤除去不溶物，得到反应物2。 [0021] 优选的，碱为有机碱和无机碱中的至少一种。 [0022] 优选的，无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾和氢化钠中的至少一种。 [0023] 优选的，有机碱为三乙胺和吡啶中的一种。 [0024] 优选的，反应物2与烷基磺酸混合均匀后，于40～150℃下反应10～24h。 [0025] 上述一种破乳剂的制备方法制备得到的破乳剂。 [0026] 上述破乳剂在制备原油破乳剂中的应用。 [0027] 上述破乳剂在制备原油破乳剂中的应用，包括如下步骤：将所述破乳剂溶解于溶剂中得到溶液，然后将溶液与原油乳液在50～70℃下混合静置0.5h‑2h后得到破乳结束。破乳结束后的油水界面清晰，水相清澈，油相中含水率少。 [0028] 优选的，溶剂为水、酒精和二甲苯中的至少一种。 [0029] 优选的，溶液的质量分数为0.2wt％～0.5wt％。 [0030] 优选的，溶液与原油乳液的体积比为1：10～20。 [0031] 与现有技术相比，本发明的有益效果包括： [0032] 本发明通过简单的合成步骤得到的原油破乳剂，所述原油破乳剂具有双季铵盐结构，反离子为烷基苯磺酸根，具有优异的界面活性和强的界面张力降低能力，能够快速地迁移到油水界面降低油水界面张力，进而破坏由沥青质组成的界面膜，促进破乳过程的发生。 [0034] 图1为实施例1所制备的破乳剂合成原理图。 [0035] 图2为实施例1所制备的破乳剂的红外光谱图。 具体实施方式[0036] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 [0037] 实施例1 [0038] 本实施例提供了一种破乳剂，该破乳剂通过以下步骤得到： [0039] 在冰水浴中将2.5mol二氯亚砜滴加到1mol四甘醇中，然后回流反应4h，反应结束后减压蒸馏除去未反应的二氯亚砜，得到反应物1；将1mol反应物1，2mol琥珀酰亚胺和500mL的二甲苯混合均匀后，加入2mol氢氧化钠，升温至135℃反应12h，反应结束后过滤除去未反应的氢氧化钠和生成的氯化钠，得到反应物2。将1mol反应物2与1mol十二烷基苯磺酸混合均匀后在40℃反应12小时后，减压蒸去二甲苯，得到所述破乳剂。 [0040] 图1为实施例1所制备的破乳剂合成原理图。 [0041] 图2为实施例1所制备的破乳剂的红外光谱图。由图1可知在2952cm‑1和2868cm‑1处‑1 ‑1的峰值是由‑CH2的伸缩振动引起的。1711cm 处的峰为C＝O伸缩振动峰。1459cm 处的峰归‑1 ‑1 属于芳香环C＝C基团。1365cm 处的峰值是C‑N的面内弯曲振动引起的。在1171cm 和‑1 1036cm 处的峰值是C‑O‑C伸缩振动引起的。这些结果表明成功合成了目标产物。 [0042] 实施例2 [0043] 本实施例提供了一种破乳剂，该破乳剂通过以下步骤得到： [0044] 在冰水浴中将2.5mol二氯亚砜滴加到1mol四甘醇中，然后回流反应4h，反应结束后减压蒸馏除去未反应的二氯亚砜，得到反应物1，将1mol反应物1，2mol领苯二甲酰亚胺和500mL的二甲苯混合均匀后，加入2mol氢氧化钠，升温至135℃反应12h，反应结束后过滤除去未反应的氢氧化钠和生成的氯化钠，得到反应物2.将1mol反应物2与1mol十二烷基苯磺酸混合均匀后在40℃反应12小时后，减压蒸去二甲苯，得到所述破乳剂。 [0045] 实施例3 [0046] 本实施例提供了一种破乳剂，该破乳剂通过以下步骤得到： [0047] 在冰水浴中将2.5mol二氯亚砜滴加到1mol三甘醇中，然后回流反应4h，反应结束后减压蒸馏除去未反应的二氯亚砜，得到反应物1；将1mol反应物1，2mol琥珀酰亚胺和500mL的二甲苯混合均匀后，加入2mol氢氧化钠，升温至135℃反应12h，反应结束后过滤除去未反应的氢氧化钠和生成的氯化钠，得到反应物2.将1mol反应物2与1mol十二烷基苯磺酸混合均匀后在40℃反应12小时后，减压蒸去二甲苯，得到所述破乳剂。 [0048] 实施例4 [0049] 本实施例提供了一种破乳剂，该破乳剂通过以下步骤得到： [0050] 在冰水浴中将2.5mol二氯亚砜滴加到1mol三甘醇中，然后回流反应4h，反应结束后减压蒸馏除去未反应的二氯亚砜，得到反应物1；将1mol反应物1，2mol领苯二甲酰亚胺和一定体积500mL的二甲苯混合均匀后，加入2mol氢氧化钠，升温至135℃反应12h，反应结束后过滤除去未反应的氢氧化钠和生成的氯化钠，得到反应物2.将1mol反应物2与1mol十二烷基苯磺酸混合均匀后在40℃反应12小时后，减压蒸去二甲苯，得到所述破乳剂。 [0051] 实施例5 [0052] 本实施例提供了一种破乳剂，该破乳剂通过以下步骤得到： [0053] 在冰水浴中将2.5mol二氯亚砜滴加到1mol十甘醇中，然后回流反应4h，反应结束后减压蒸馏除去未反应的二氯亚砜，得到反应物1；将1mol反应物1，2mol琥珀酰亚胺和500mL的二甲苯混合均匀后，加入2mol氢氧化钠，升温至135℃反应12h，反应结束后过滤除去未反应的氢氧化钠和生成的氯化钠，得到反应物2.将1mol反应物2与1mol十二烷基苯磺酸混合均匀后在40℃反应12小时后，减压蒸去二甲苯，得到所述破乳剂。 [0054] 实施例6 [0055] 基于实施例1～实施例5所制备的破乳剂，用于表征破乳剂在原油乳液中的破乳性能。 [0056] 将150重量份的原油(原油来源：长庆油田，中国西安，25℃时密度:0.862g/cm3,25℃时粘度:7.6mPa·s，沥青质:14wt％，树脂:6.03wt％，蜡:15.46％，水:1.6wt％)加入到350重量份的去离子水中搅拌混合，加热到60℃，然后以11000r/min的转速搅拌20分钟，重复这个过程三次直至得到稳定的油包水乳液。 [0057] 将实施例1～实施例5所制备的破乳剂加入到二甲苯中，分别配制成质量分数为0.4％的破乳剂溶液，即实验组1‑5。 [0058] 将1体积份的上述破乳剂溶液加入到20体积份的原油乳液中然后用震荡机在2500rpm下震荡2min使其混合均匀，再转移至60℃水浴锅中静置1h，通过测量其脱水率表征破乳效率(参考中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5281‑2000)，结果如表1所示。 [0059] 表1实验组1‑5的破乳结果 [0060] [0061] 注：表中“原油破乳剂(mg/L)”指的是破乳剂在原油乳液中的浓度。 [0062] 由表1可知实施例1‑5中所制备的原油破乳剂都具有非常好的破乳性能。且实施例1的破乳效率最高。 [0063] 实施例7 [0064] 基于实施例1所制备的破乳剂，制备不同浓度的破乳剂溶液，用于表征不同浓度原油破乳剂在原油乳液中的破乳性能。 [0065] 将150重量份的原油加入到350重量份的去离子水中搅拌混合，加热到60℃，然后以11000r/min的转速搅拌20分钟，重复这个过程三次直至得到稳定的油包水乳液。 [0066] 将不同重量份的实施例1制备的原油破乳剂加入到二甲苯中，配制成质量分数分别为0.5％，0.4％，0.3％，0.2％，0.1％的原油破乳剂溶液，得到的样品分别记作实验组6‑10；空白组为0％，样品记作实验组11。 [0067] 将1体积份的上述实验组6‑11加入到20体积份的原油乳液中然后用震荡机在2500rpm下震荡2min使其混合均匀，再转移至60℃水浴锅中静置1h，测量其脱水率，结果如表2所示。 [0068] 表2实验组6‑11的破乳结果 [0069] [0070] 注：表中“原油破乳剂(mg/L)”指的是破乳剂在原油乳液中的浓度。 [0071] 由表2可知，本发明提供的破乳剂具有良好的破乳性能，用100mg/L的原油破乳剂即可达到95.6％的破乳效率，浓度为150mg/L的时候，破乳效率达到99.8％，当浓度为200mg/L的时候，破乳效率为100％。 [0072] 实施例8 [0073] 基于实施例1制备的破乳剂，依次建立实验组12‑15，用于表征破乳剂在不同温度和时间下的破乳性能。 [0074] 将150重量份的原油加入到350重量份的去离子水中搅拌混合，加热到60℃，然后以11000r/min的转速搅拌20分钟，重复这个过程三次直至得到稳定的油包水乳液。 [0075] 将实施例1所制备的破乳剂加入到二甲苯中，配制成质量分数为0.4％的溶液。 [0076] 将1体积份的上述原油破乳剂溶液加入到20体积份的原油乳液中然后用震荡机在2500rpm下震荡2min使其混合均匀，再分别转移至设定不同温度的水浴锅中静置1h，测量其脱水率，结果如表3所示。 [0077] 表3实验组12‑15的破乳结果 [0078] [0079] [0080] 由表3可知：本发明提供的原油破乳剂在50℃下静置1h可达到88％的破乳效率，在60℃下30min就达到100％破乳效率。 [0081] 实施例9 [0082] 基于实施例1制备的破乳剂，依次建立实验组16‑21，用于表征破乳剂在不同pH条件下的破乳性能。 [0083] 将150重量份的原油加入到350重量份的去离子水中搅拌混合，通过添加盐酸或者氢氧化钠调节pH值，加热到60℃，然后以11000r/min的转速搅拌20分钟，重复这个过程三次直至得到稳定的油包水乳液。 [0084] 将实施例1所制备的原油破乳剂加入到二甲苯中，配制成质量分数为0.4％的溶液。 [0085] 将1体积份的上述原油破乳剂溶液加入到20体积份的不同pH的原油乳液中然后用震荡机在2500rpm下震荡2min使其混合均匀，再分别转移至60℃水浴锅中静置1h，测量其脱水率，结果如表4所示。 [0086] 表4实验组16‑21的破乳结果 [0087]组别 pH 破乳效率(％) 实验组16 2 99.5 实验组17 4 99.8 实验组18 6 100 实验组19 7 100 实验组19 8 100 实验组20 10 99.8 实验组21 12 99.5 [0088] 由表4可知：本发明提供的原油破乳剂在强酸强碱能够有较高的破乳效率。 [0089] 实施例10 [0090] 基于实施例1制备的破乳剂，依次建立实验组22‑27，用于表征破乳剂在盐度条件下的破乳性能。 [0091] 将150重量份的原油加入到350重量份的去离子水中搅拌混合，通过添加氯化钠调节盐度，加热到60℃，然后以11000r/min的转速搅拌20分钟，重复这个过程三次直至得到稳定的油包水乳液。 [0092] 将实施例1所制备的原油破乳剂加入到二甲苯中，配制成质量分数为0.4％的溶液。 [0093] 将1体积份的上述原油破乳剂溶液加入到20体积份的不同pH的原油乳液中然后用震荡机在2500rpm下震荡2min使其混合均匀，再分别转移至60℃水浴锅中静置1h，测量其脱水率，结果如表5所示。 [0094] 表5实验组22‑27的破乳结果 [0095]组别 盐度(mg/L) 破乳效率(％) 实验组22 0 99.8 实验组23 10000 100 实验组24 20000 100 实验组25 30000 100 实验组26 40000 100 实验组27 50000 100 [0096] 由表5可知：本发明提供的破乳剂的在高盐度条件下能够有更高的破乳效率，说明该破乳剂有着高抗盐性。 [0097] 本发明提供一种原油破乳剂适用于原油乳液的破乳，且具有制备方法简单、破乳时间短，破乳温度较低，破乳性能优良等特点。 |
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