CN106587245B - 用于稠油热采污水处理的除油剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于油田污水处理技术领域，具体涉及一种用于稠油热采污水处理的除油剂，该除油剂是由N‑甲基丙烯酰胺、N‑苄基‑N‑乙基丙烯酰胺和环己基甲酸乙烯酯通过自由基胶束聚合方法制得，分子量为8000～60000，优选为15000～25000，所述的N‑甲基丙烯酰胺、N‑苄基‑N‑乙基丙烯酰胺和环己基甲酸乙烯酯的摩尔比为1∶0.2～4∶0.5～1.5，优选为1∶2.5∶0.75。本发明的除油剂具有制备简单、耐温耐盐性能强、成本低，除油率高可达到96％以上；且分离产生的回收油不影响后续原油脱水。因此，本发明可广泛地应用于油田稠油热采污水的除油工艺中。

Description

用于稠油热采污水处理的除油剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种污水处理的除油剂，特别适用于稠油热采出污水处理的除油剂及其制备方法。
背景技术
稠油的粘度大，开采产生的污水处理一直是制约其发展的重要环节之一。原油经过脱水过程的热化学沉降处理一段时间后，泥沙及其它机械杂质一同进入污水系统，使污水中的悬浮物总量达到20000mg/L左右。给污水处理造成较大难度。同时，为了使超稠油能被举升到地面，在采油过程中添加了一些表面活性剂，比如磺酸盐等物质，使得采出液需要破乳脱水，造成大量的化学药剂残留在污水中，造成污水不仅含油量高，而且乳状液的稳定性强，使得污水除油及净化处理更为复杂。
目前常规的处理工艺(自然沉降-混凝沉降-过滤)很难使稠油热采污水得到有效处理。去除油田产出污水中原油的另一个方法是化学法，即采用除油剂方法。除油剂大体分为以下两类，一类成分多样，除油效果好，但存在着制备工艺复杂、抗盐性能差、成本较高的缺点；另一类除油剂成分单一，制备方法和工艺较为简单，对水质的要求较低，但是存在除油效果差的缺点。目前针对稠油污水处理方面的专利较少。
专利ZL201410254042.8“一种用于含油污水处理的复合絮凝除油剂”采用了硫酸铝、氯化镁、氢氧化镁、膨润土和聚丙烯酰胺复合而成，该除油剂具有用量少，除油效率高，制备简单，成本低等特点，但是该除油剂需要用到具有腐蚀性的氢氧化镁，该化合物对设备具有较强的腐蚀作用。
发明内容
针对目前用于稠油污水除油效果不理想等问题，本发明提出一种工艺简单，成本低廉，且除油效果好的适用于稠油热采出污水处理的除油剂及其制备方法。
本发明公开了用于稠油热采出污水处理的除油剂，该除油剂是由N-甲基丙烯酰胺、N-苄基-N-乙基丙烯酰胺和环己基甲酸乙烯酯通过自由基胶束聚合方法制得，分子量为8000～60000，分子式如下：
其中：n＝40～450，优选为200～350；
m＝10～300，优选为50～75；
p＝25～280，优选为120～180。
其中，所述的N-甲基丙烯酰胺、N-苄基-N-乙基丙烯酰胺和环己基甲酸乙烯酯的摩尔比为1:0.2～4:0.5～1.5，优选为1:2.5:0.75。
优选地，所述的除油剂分子量为15000～25000。
本发明的另一个目的是提供用于稠油热采污水处理的除油剂的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：
(1)在装有温度计、搅拌棒的三口烧瓶中加入去离子水和上述比例的N-苄基-N-乙基丙烯酰胺，在300～400rpm搅拌速率下升温至30～35℃，恒温30～50min；
(2)将上述比例的N-甲基丙烯酰胺加入到上述三口烧瓶中，并将温度升至40～50℃，加入疏水基团增溶剂，搅拌20～30min，搅拌速率为500～600rpm，搅拌结束后，温度升至60～70℃，恒温30～50min得到混合物；
(3)用6mol/L的氢氧化钠溶液调节混合物的pH值，使pH值在7～8之间，将上述比例的环己基甲酸乙烯酯加入到调整pH值后的混合物中，调节搅拌速率为200～300rpm，恒温40～50℃，搅拌20～30min后，加入引发剂，温度升至70～80℃，搅拌速率为500～800rpm，恒温反应2～8h，停止搅拌，自然降温得到聚合物溶液；
(4)将聚合物溶液转移至圆底烧瓶中，减压蒸馏，得到胶状产物，用丙酮洗涤3～5次，然后放入干燥箱中干燥24～48h，最终得到N-甲基丙烯酰胺/N-苄基-N-乙基丙烯酰胺/环己基甲酸乙烯酯聚合物。
所述的去离子水的用量为N-甲基丙烯酰胺单体质量的10～15倍；所述的疏水基团增溶剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠，用量为N-甲基丙烯酰胺单体质量的1.0～2.0％；所述的引发剂为K2S2O8或NaHSO3，用量为N-甲基丙烯酰胺单体质量的1.0～3.0％。
所述的反应方程式如下：
本发明提供用于油田稠油热采产出污水处理的除油剂，其属于两亲聚合物分子，该聚合物分子上含有酰胺、叔胺、酯基、苄基等极性基团以及非极性的嵌段聚合长链；两亲聚合物分子中的疏水链是以嵌段的形式分布的，可以与污水中的油吸附，而侧链上的苄基、酯基等极性基团则易于深入到油污中，可与稠油中的胶质沥青质发生络合作用，促使油污的絮凝，进而达到对稠油污水除油处理的目的。此外，本发明在设计除油剂分子时，引入了N-甲基丙烯酰胺单体，该单体上的带有甲基的酰胺基团，由于甲基和氧的供电子作用，使得N上的孤对电子较为活泼，易于与油污中的杂化dsp空轨道形成配位键而发生络合作用，从而促进了油污与聚合物的结合；同时本发明属于两亲非离子型表面活性剂，具有较强的耐盐特性和抗温性能。
本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的除油剂的原料来源广泛，合成工艺简单，产物易于获得和运输保存；
(2)本发明的除油剂适应性强，用量少，可满足环境保护和油田发展的需要；
(3)本发明的除油剂具有抗温耐盐性能，可耐温达220℃，耐矿化度达到210000mg/L。
(4)本发明的除油剂对稠油热采污水处理具有除油效率高的特点，稠油污水处理的除油率达96％以上，较现有的药剂提高45％以上，满足了稠油污水的除油预处理的要求。
(5)本发明的除油剂对环境无污染，除油可被回收利用。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
实施例1：除油剂B1及其制备方法
(1)除油剂B1的组成、组份及分子量如下：
除油剂B1由N-甲基丙烯酰胺、N-苄基-N-乙基丙烯酰胺和环己基甲酸乙烯酯按照1:0.2:0.5摩尔比通过自由基胶束聚合方法制得，平均分子量为8500。
(2)除油剂B1的制备方法如下：
①在装有温度计、搅拌棒的三口烧瓶中加入851.2g去离子水和0.2mol的N-苄基-N-乙基丙烯酰胺，在360rpm搅拌速率下升温至32℃，恒温50min；
②将1mol的N-甲基丙烯酰胺加入到上述三口烧瓶中，并将温度升至40℃，加入0.85g十二烷基硫酸钠，搅拌26min，搅拌速率为500rpm，搅拌结束后，温度升至63℃，恒温35min得到混合物；
③用6mol/L的氢氧化钠溶液调节混合物的pH值，使pH值在7，将0.5mol的环己基甲酸乙烯酯加入到调整pH值后的混合物中，调节搅拌速率为300rpm，恒温40℃，搅拌26min后，加入0.85g NaHSO3，温度升至75℃，搅拌速率为500rpm，恒温反应6h，停止搅拌，自然降温得到聚合物溶液；
④将聚合物溶液转移至圆底烧瓶中，减压蒸馏，得到胶状产物，用丙酮洗涤3次，然后放入干燥箱中干燥48h，最终得到N-甲基丙烯酰胺/N-苄基-N-乙基丙烯酰胺/环己基甲酸乙烯酯聚合物B1。
实施例2：除油剂B2及其制备方法
(1)除油剂B2的组成、组份及分子量如下：
除油剂B2由N-甲基丙烯酰胺、N-苄基-N-乙基丙烯酰胺和环己基甲酸乙烯酯按照1:2.5:0.75摩尔比通过自由基胶束聚合方法制得，平均分子量为20000。
(2)除油剂B2的制备方法如下：
①在装有温度计、搅拌棒的三口烧瓶中加入1276.8g去离子水和2.5mol的N-苄基-N-乙基丙烯酰胺，在400rpm搅拌速率下升温至35℃，恒温40min；
②将1mol的N-甲基丙烯酰胺加入到上述三口烧瓶中，并将温度升至50℃，加入1.7g十二烷基磺酸钠，搅拌20min，搅拌速率为560rpm，搅拌结束后，温度升至70℃，恒温30min得到混合物；
③用6mol/L的氢氧化钠溶液调节混合物的pH值，使pH值在8，将0.75mol的环己基甲酸乙烯酯加入到调整pH值后的混合物中，调节搅拌速率为200pm，恒温50℃，搅拌30min后，加入2.55g K2S2O8，温度升至80℃，搅拌速率为600rpm，恒温反应8h，停止搅拌，自然降温得到聚合物溶液；
④将聚合物溶液转移至圆底烧瓶中，减压蒸馏，得到胶状产物，用丙酮洗涤4次，然后放入干燥箱中干燥24h，最终得到N-甲基丙烯酰胺/N-苄基-N-乙基丙烯酰胺/环己基甲酸乙烯酯聚合物B2。
实施例3：除油剂B3及其制备方法
(1)除油剂B3的组成、组份及分子量如下：
除油剂B3由N-甲基丙烯酰胺、N-苄基-N-乙基丙烯酰胺和环己基甲酸乙烯酯按照1:4:1.5摩尔比通过自由基胶束聚合方法制得，平均分子量为58000。
(2)除油剂B3的制备方法如下：
①在装有温度计、搅拌棒的三口烧瓶中加入1021.4g去离子水和4mol的N-苄基-N-乙基丙烯酰胺，在300rpm搅拌速率下升温至30℃，恒温30min；
②将1mol的N-甲基丙烯酰胺加入到上述三口烧瓶中，并将温度升至45℃，加入1.2g十二烷基硫酸钠，搅拌30min，搅拌速率为600rpm，搅拌结束后，温度升至60℃，恒温50min得到混合物；
③用6mol/L的氢氧化钠溶液调节混合物的pH值，使pH值在7.5，将1.5mol的环己基甲酸乙烯酯加入到调整pH值后的混合物中，调节搅拌速率为250rpm，恒温45℃，搅拌20min后，加入1.5g K2S2O8，温度升至70℃，搅拌速率为800rpm，恒温反应2h，停止搅拌，自然降温得到聚合物溶液；
④将聚合物溶液转移至圆底烧瓶中，减压蒸馏，得到胶状产物，用丙酮洗涤5次，然后放入干燥箱中干燥36h，最终得到N-甲基丙烯酰胺/N-苄基-N-乙基丙烯酰胺/环己基甲酸乙烯酯聚合物B3。
实施例4除油剂B1的现场应用
联合站H5的来水为稠油热采污水，试验处理规模为70m3/d，来水含油量765mg/L，污水矿化度9786mg/L，利用本发明的除油剂B1对联合站H5的污水进行除油处理，投加除油剂后污水中除油剂的浓度为75mg/L，处理后含油量降低到13.0mg/L，含油量降低98.3％，达到工艺要求。
实施例5除油剂B2的现场应用
联合站H10的来水为稠油热采污水，试验处理规模为60m3/d，来水含油量632mg/L，污水矿化度7850mg/L，利用本发明的除油剂B2对联合站H10的污水进行除油处理，投加除油剂后污水中除油剂的浓度为52mg/L，处理后含油量降低到9.48mg/L，含油量降低98.5％，达到工艺要求。
实施例6除油剂B3的现场应用
联合站H21的来水为稠油热采污水，试验处理规模为80m3/d，来水含油量525mg/L，污水矿化度12532mg/L，利用本发明的除油剂B3对联合站H21的污水进行除油处理，投加除油剂后污水中除油剂的浓度为45mg/L，处理后含油量降低到12.6mg/L，含油量降低97.6％，达到工艺要求。

Claims (8)

1.一种用于稠油热采出污水处理的除油剂，该除油剂是由N-甲基丙烯酰胺、N-苄基-N-乙基丙烯酰胺和环己基甲酸乙烯酯通过自由基胶束聚合方法制得，分子量为8000～60000，分子式如下：
其中：n＝40～450；
m＝10～300；
p＝25～280。
2.根据权利要求1所述的用于稠油热采出污水处理的除油剂，其特征在于，所述的N-甲基丙烯酰胺、N-苄基-N-乙基丙烯酰胺和环己基甲酸乙烯酯的摩尔比为1:0.2～4:0.5～1.5。
3.根据权利要求2所述的用于稠油热采出污水处理的除油剂，其特征在于，所述的N-甲基丙烯酰胺、N-苄基-N-乙基丙烯酰胺和环己基甲酸乙烯酯的摩尔比为1:2.5:0.75。
4.根据权利要求1或2所述的用于稠油热采出污水处理的除油剂，其特征在于，所述的除油剂分子量为15000～25000。
5.根据要求1所述的用于稠油热采出污水处理的除油剂的制备方法，其特征在于，该制备方法的具体包括以下步骤：
(1)在装有温度计、搅拌棒的三口烧瓶中加入去离子水和上述比例的N-苄基-N-乙基丙烯酰胺，在300～400rpm搅拌速率下升温至30～35℃，恒温30～50min；
(2)将上述比例的N-甲基丙烯酰胺加入到上述三口烧瓶中，并将温度升至40～50℃，加入疏水基团增溶剂，搅拌20～30min，搅拌速率为500～600rpm，搅拌结束后，温度升至60～70℃，恒温30～50min得到混合物；
(3)用6mol/L的氢氧化钠溶液调节混合物的pH值，使pH值在7～8之间，将上述比例的环己基甲酸乙烯酯加入到调整pH值后的混合物中，调节搅拌速率为200～300rpm，恒温40～50℃，搅拌20～30min后，加入引发剂，温度升至70～80℃，搅拌速率为500～800rpm，恒温反应2～8h，停止搅拌，自然降温得到聚合物溶液；
(4)将聚合物溶液转移至圆底烧瓶中，减压蒸馏，得到胶状产物，用丙酮洗涤3～5次，然后放入干燥箱中干燥24～48h，最终得到N-甲基丙烯酰胺/N-苄基-N-乙基丙烯酰胺/环己基甲酸乙烯酯聚合物。
6.根据权利要求5所述的用于稠油热采出污水处理的除油剂的制备方法，其特征在于，所述的去离子水的用量为N-甲基丙烯酰胺单体质量的10～15倍。
7.根据权利要求5或6所述的用于稠油热采出污水处理的除油剂的制备方法，其特征在于，所述的疏水基团增溶剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠，其用量为N-甲基丙烯酰胺单体质量的1.0～2.0％。
8.根据权利要求5或6所述的用于稠油热采出污水处理的除油剂的制备方法，其特征在于，所述的引发剂为K2S2O8或NaHSO3，其用量为N-甲基丙烯酰胺单体质量的1.0～3.0％。
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