CN105084447A - 一种用于泡沫排水采气的消泡剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于泡沫排水采气的消泡剂及其制备方法。以重量百分比计，该消泡剂的组成包括聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅球：8-25％；增粘剂：1-4％；乳化剂：1-4％；抗霉剂：0.1-0.4％；余量为去离子水；其中，所述增粘剂包括羧甲基纤维素钠、羟甲基纤维素或羟乙基纤维素，所述乳化剂包括MOA-3和MOA-5，所述抗霉剂包括甲醛。本发明还提供了一种制备该消泡剂的方法，其包括：将聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅球、增粘剂和乳化剂加入到反应容器中，再加入去离子水，得到混合物，对所述混合物进行加热并搅拌；将上述混合物冷却至预定温度，再向其中加入甲醛，得到消泡剂。该消泡剂具有优异的消泡性和抑泡性。

Description

一种用于泡沫排水采气的消泡剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于泡沫排水采气的消泡剂及其制备方法，属于天然气开采领域。

背景技术

泡沫排水中，许多场合使用了高效泡排剂，其泡沫再生能力很强，它们的水溶液经气流带至地面管线、分离设备时，反复不断地受到搅动，或多或少有泡沫在分离器里聚积。特别是泡排剂过量或产生的泡沫过于稳定时，这种现象尤为严重，大量的泡沫会被带到集输管线，引起堵塞，导致集输压力升高。因此，针对此种现象，需研发高效消泡剂，在分离器入口处将其注入，与气水混合物进入分离器，达到消泡和抑制泡沫再生，便于气水分离的目的。

目前国内消泡剂可以分为三大类：第一种消泡剂是以矿物油，脂肪酸及脂肪酸脂等有机物为主体的一类物质，这类消泡剂只能在液体剪切力较小，所含表面活性剂的发泡能力较温和的条件下使用，对致密型泡沫的消除能力较差；第二种消泡剂是聚醚类消泡剂，这类消泡剂的缺点在于只有当发泡体系的温度超过浊点温度时，聚醚消泡剂才能发挥消泡作用；第三种消泡剂是有机硅类消泡剂，这类消泡剂的消泡效率很高，但有机硅分散性差，易凝聚成没有消泡活性的、粒度过大的油珠，而纯硅油对水溶液的泡沫无消泡作用。

因此，提供一种适用于泡沫排水采气的消泡剂成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于泡沫排水采气的消泡剂，该消泡剂具有优异的消泡性和抑泡性，且成本低廉、制备简单、稳定易储存，能够用于泡沫排水采气中的消泡处理。

为达到上述目的，本发明提供了一种用于泡沫排水采气的消泡剂，其中：以重量百分比计，该消泡剂的组成包括：聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅球：8-25％；增粘剂：1-4％；乳化剂：1-4％；抗霉剂：0.1-0.4％；余量为去离子水；其中，所述增粘剂包括羧甲基纤维素钠、羟甲基纤维素或羟乙基纤维素，所述乳化剂包括由江苏省海安石油化工厂提供的MOA-3(脂肪醇聚氧乙烯(3)醚)和MOA-5(脂肪醇聚氧乙烯(5)醚)；优选地，所述MOA-3与MOA-5的重量之比为1:2-5；所述抗霉剂包括甲醛。

在上述消泡剂中，优选地，所述聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅球的原料组成包括：二氧化硅球：1-3g；去离子水：10-20mL；甲醇：80-100mL；聚二甲基硅氧烷：0.5-1mL；更优选地，所述二氧化硅球的直径为8-30nm(二氧化硅球的直径>30nm时，制备过程中容易发生沉积，直径<8nm时，制备比较困难不易制得聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅球)。

本发明还提供了一种制备上述消泡剂的方法，其包括以下步骤：

步骤一：将聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅球、增粘剂和乳化剂加入到反应容器中(该反应容器包括搪瓷反应釜)，再加入溶剂-去离子水，得到混合物，对所述混合物进行加热并搅拌；

步骤二：将上述混合物冷却至预定温度，再向其中加入甲醛，得到消泡剂。

在上述方法中，优选地，在步骤一中，所述加热的温度为180-200℃；所述搅拌的速度为800-1200r/min，搅拌的时间为100-140min(采用这一搅拌速度和搅拌时间能够使乳化反应充分，增粘剂分散充分)。

在上述方法中，优选地，在步骤二中，将混合物冷却至预定温度时，还包括对所述混合物进行搅拌的步骤；更优选地所述预定温度为50-80℃；所述搅拌的速度为5000-7000r/min，搅拌的时间为8-13min。

在上述方法中，优选地，在步骤二中，加入甲醛后，还包括搅拌的步骤；更优选地，所述搅拌的速度为500-800r/min，搅拌的时间为2-6min。

在上述方法中，优选地，所述聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅球是由以下步骤制备的：

a、依次将二氧化硅球、去离子水、甲醇、聚二甲基硅氧烷加入到反应容器中，混合均匀，得到混合物，对所述混合物进行加热；

b、对上述加热后的混合物进行离心，洗涤，干燥，得到聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅球。

在上述方法中，优选地，在步骤a中，对混合物进行加热时，还包括边加热边搅拌的步骤；更优选地，所述加热的温度为50-60℃，加热的时间为90-120min；所述搅拌的速度为600-1000r/min。

在上述方法中，优选地，在步骤b中，所述洗涤包括采用无水乙醇洗3-5次。

在上述方法中，优选地，在步骤b中，所述干燥的温度为40-60℃，干燥的时间为12-14h。

本发明的有益效果：

本发明提供的消泡剂制备方法简单，原料来源广泛，成本低廉，稳定且易储存，无毒低刺激，在泡沫排水采气中的消泡处理中能够发挥出优异的消泡性与抑泡性。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供一种聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅球。

该聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅球的原料组成包括：15nm的二氧化硅球：1g；去离子水：10mL；甲醇：90mL；聚二甲基硅氧烷：0.6mL；

其制备方法包括：按照上述比例，依次将二氧化硅球、去离子水、甲醇、聚二甲基硅氧烷加入到单口瓶中，混合均匀，以700r/min的转速搅拌并加热至50℃，反应90min。经过离心收集后用无水乙醇洗3次，常温干燥12h，得聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅球。

实施例2

本实施例提供了一种聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅球。

该聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅球的原料组成包括：20nm的二氧化硅球：1.4g；去离子水：15mL；甲醇：95mL；聚二甲基硅氧烷：0.8mL。

其制备方法包括：按照上述比例，依次将二氧化硅球、去离子水、甲醇、聚二甲基硅氧烷加入到单口瓶中，混合均匀，以800r/min的转速搅拌并加热至55℃，反应100min。经过离心收集后用无水乙醇洗4次，常温干燥14h，得聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅球。

实施例3

本实施例提供了一种用于泡沫排水采气的消泡剂。

以重量百分比计，该消泡剂的原料组成包括：实施例1制备的聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅球：15％；增粘剂(羧甲基纤维素钠)：1.5％；乳化剂(MOA-3和MOA-5；两者重量比为1:3)：1.8％；抗霉剂(甲醛)：0.2％；余量为去离子水。

所述消泡剂的制备方法如下：

按照上述比例，将聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅球、增粘剂和乳化剂加入到搪瓷反应釜中，再加入溶剂-去离子水，加热到185℃，以850r/min的转速将此混合物搅拌120min，将此混合物冷却至60℃时，用高速剪切机以5000r/min的转速将此混合物搅拌9min，最后向混合物中按比例加入甲醛，以600r/min的转速将此混合物搅拌3min以将其均匀分散，得到消泡剂。

实施例4

本实施例提供了一种用于泡沫排水采气的消泡剂。

以重量百分比计，该消泡剂的原料组成包括：实施例2制备的聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅球：20％；增粘剂(羧甲基纤维素钠)：2.2％；乳化剂(MOA-3和MOA-5；两者重量比为1:3)：2％；抗霉剂(甲醛)：0.3％；余量为去离子水。

所述消泡剂的制备方法如下：

按照上述比例，将聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅球、增粘剂和乳化剂加入到搪瓷反应釜中，再加入溶剂-去离子水，加热到190℃，以900r/min的转速将此混合物搅拌130min，将此混合物冷却至70℃时，用高速剪切机以6000r/min的转速将此混合物搅拌10min，最后向混合物中按比例加入甲醛，以700r/min的转速将此混合物搅拌5min以将其均匀分散，得到消泡剂。

对上述消泡剂进行了性能测试并与国内市售泡排剂进行对比，测试用设备为循环泵(鼓泡装置)，测试的温度为25℃，具体测试方法如下所述：

(1)消泡性能测试：

向500mL的量筒中加入100mL质量浓度为0.5％的十二烷基苯磺酸钠水溶液，启动循环泵鼓泡至150mm，加入0.5mL质量百分比浓度为0.1％的消泡剂(本发明提供)水溶液，记录泡沫从150mm降至20mm所用的时间，重复测试三次，取平均值记为本发明消泡剂的消泡时间。

(2)抑泡性能测试：

向500mL的量筒中加入100mL质量浓度为0.5％的十二烷基苯磺酸钠水溶液和0.5mL质量百分比浓度为0.1％的消泡剂(本发明提供)水溶液，启动循环泵保持匀速连续鼓泡，记录泡沫从0mm升至150mm所用时间，重复测试三次，取平均值记为本发明消泡剂的抑泡时间。

(3)离心稳定性测定：

取3mL消泡剂(本发明提供)于离心管中，在转速为3000r/min的高速离心机中离心，每隔5min停机观察一次，记录分层时间，若连续离心30min不分层，表明消泡剂的性能稳定。

测试结果如表1所示。

表1测试结果

消泡剂种类	消泡时间/s	抑泡时间/s	分层时间/min	贮存时间/月
					实施例3	25	175	50	12
实施例4	20	160	55	12
					国内某市售消泡剂1	44	95	42	9
国内某市售消泡剂2	50	105	45	10

表1中的国内某市售消泡剂1和2均是由南京四新科技应用研究所有限公司提供的，从表1可以看出，本发明提供的消泡剂具有较高的消泡性、抑泡性与稳定性。其性能远高于国内外其他产品，能更广泛并有效的应用于泡沫排水采气中。

Claims (10)

1.一种用于泡沫排水采气的消泡剂，其中：以重量百分比计，该消泡剂的组成包括：

聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅球：8-25％；

增粘剂：1-4％；

乳化剂：1-4％；

抗霉剂：0.1-0.4％；

余量为去离子水；

其中，所述增粘剂包括羧甲基纤维素钠、羟甲基纤维素或羟乙基纤维素，所述乳化剂包括MOA-3和MOA-5，所述抗霉剂包括甲醛；

优选地，所述MOA-3与MOA-5的重量之比为1:2-5。

2.根据权利要求1所述的消泡剂，其中：所述聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅球的原料组成包括：

二氧化硅球：1-3g；

去离子水：10-20mL；

甲醇：80-100mL；

聚二甲基硅氧烷：0.5-1mL；

优选地，所述二氧化硅球的直径为8-30nm。

3.一种制备权利要求1或2所述的消泡剂的方法，其包括以下步骤：

步骤一：将聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅球、增粘剂和乳化剂加入到反应容器中，再加入去离子水，得到混合物，对所述混合物进行加热并搅拌；

步骤二：将上述混合物冷却至预定温度，再向其中加入甲醛，得到消泡剂。

4.根据权利要求3所述的方法，其中：在步骤一中，所述加热的温度为180-200℃；

优选地，所述搅拌的速度为800-1200r/min，搅拌的时间为100-140min。

5.根据权利要求3所述的方法，其中：在步骤二中，将混合物冷却至预定温度时，还包括对所述混合物进行搅拌的步骤；

优选地，所述预定温度为50-80℃；更优选地，所述搅拌的速度为5000-7000r/min，搅拌的时间为8-13min。

6.根据权利要求3所述的方法，其中：在步骤二中，加入甲醛后，还包括搅拌的步骤；

优选地，所述搅拌的速度为500-800r/min，搅拌的时间为2-6min。

7.根据权利要求3所述的方法，其中：所述聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅球是由以下步骤制备的：

a、依次将二氧化硅球、去离子水、甲醇、聚二甲基硅氧烷加入到反应容器中，混合均匀，得到混合物，对所述混合物进行加热；

b、对上述加热后的混合物进行离心，洗涤，干燥，得到聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅球。

8.根据权利要求7所述的方法，其中：在步骤a中，对混合物进行加热时，还包括边加热边搅拌的步骤；

优选地，所述加热的温度为50-60℃，加热的时间为90-120min；所述搅拌的速度为600-1000r/min。

9.根据权利要求7所述的方法，其中：在步骤b中，所述洗涤包括采用无水乙醇洗3-5次。

10.根据权利要求7所述的方法，其中：在步骤b中，所述干燥的温度为40-60℃，干燥的时间为12-14h。