CN109289253A - 一种运用纳米技术制备新型破乳剂的工艺 - Google Patents

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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
    • B01D17/04—Breaking emulsions
    • B01D17/047—Breaking emulsions with separation aids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F283/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G
    • C08F283/06—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G on to polyethers, polyoxymethylenes or polyacetals

Abstract

本发明涉及一种运用纳米技术制备新型破乳剂的工艺。由纳米氧化物颗粒与聚醚破乳剂混合改性复配而成。按质量百分比计算，由50‑60%乙醇水溶液、30‑40%聚醚破乳剂、2‑8%纳米颗粒、2‑3%偶联剂和1%阻聚剂改性复配而成。该制备方法省时简单，过程容易控制，生成的破乳剂稳定性好，长时间存放无沉淀。并且该产品能将脱水率提高20%左右，大幅缩短破乳时间，脱出水更为清澈。

Description

一种运用纳米技术制备新型破乳剂的工艺
技术领域
本发明涉及一种运用纳米技术制备一种新型原油破乳剂的方法，属于油田化学领域。
背景技术
随着对油藏的不断开采，大多数早期开发的油田已进人了高含水期，目前由于石油的减少以及开采技术的原因，采出的原油乳液中含水不断增加，江苏油田的采出液的平均含水以达到90%。然而原油中的水和无机盐会增加泵和管道的负荷，加大运输和油水分离过程中的能量损耗，引起金属管道和设备的结构与腐蚀，还会对炼油加工过程产生不良影响。因此，原油脱水是石油生产中非常重要的一环。原油破乳脱水的方法有很多，主要包括物理破乳法、化学破乳法、微生物破乳法以及多种方法复合等，目前应用最广泛的是化学破乳法（破乳剂）。
纳米技术目前在很多领域都取得了成功，因其粒子尺寸小、比表面积大、表面原子数多、表面能和表面张力随粒径下降会急剧增大，因而具有量子尺寸效应，表面效应、体积效应、宏观量子隧道效应等。纳米粒子的粒径小，具有较高的BET表面，因而表现出很强的表面特异活性。而纳米材料的表面能和特异活性会增强破乳剂的破乳效应，将无机纳米材料与有机聚合破乳剂结合将是一个崭新的应用。
发明内容
本发明用纳米氧化物颗粒的高表面能和反应活性对常规聚醚破乳剂进行改性，采用表面接枝聚合法合成一种新型高效纳米破乳剂。
为此本发明解决其技术问题采用的方案是：一种运用纳米技术制备新型破乳剂的工艺，按原料重量计算，第一份溶液是纳米粒子水溶液；第二份溶液为偶联剂溶液，通过对纳米粒子改性完成对长链破乳剂分子的连接。
具体的该制备步骤为：
步骤一：第一份溶液中，2-8份纳米氧化物颗粒加入到30-40份水中，加入1份阻聚剂，均匀搅拌30min；
步骤二：第二份溶液中，1-2份烷基偶联剂加入到20-30份乙醇溶液中，均匀搅拌1h；
步骤三:第二份溶液偶联剂水解完成后，缓慢滴加第一份溶液，加入10%浓度盐酸酸溶液调节PH保持在5，滴加完毕后搅拌2h，然后加入30-40份聚醚破乳剂，搅拌1h后反应结束。
所述的纳米氧化物优选自Fe3O4、Al2O3、SiO2、ZnO纳米颗粒，粒子直径在10-40nm之间。
所述阻聚剂为二甲基二甲氧基硅烷DMDMOS。
所述烷基偶联剂为甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷KH-510，要完成纳米氧化物的表面修饰改性，需要酸性条件。
所述聚醚破乳剂为TA-1031。
具体的说：该纳米破乳剂的制备方法，份数按原材料的质量计，将1份KH-570放在20份乙醇溶液中搅拌1h，使其均匀分散在乙醇溶液中。在制备过程中，KH-570起到了将单体纳米粒子接枝在聚合物链上，将无机纳米粒子和有机聚合物破乳剂复合。在酸性乙醇溶液中，偶联剂分解成多个自由基，这些基团紧密吸附比表面积大的纳米粒子，与破乳剂聚合物发生交联。破乳剂分子在纳米粒子高表面特异活性作用下，起到更好的破乳油水分离作用。
本发明将纳米粒子的强表面吸附性会促使纳米粒子不断聚集在一起，阻聚剂DMDMOS会很好地保持纳米粒子在水溶液中保持均匀分散。
具体实施方式
以下为用本发明提供的方法制备纳米改性聚醚破乳剂的实施例，实施例中的各原料均按质量百分比计。
实例1：
选用Fe3O4纳米颗粒作为无机纳米材料，将4份Fe3O4颗粒放在43份去离子水中，加入1份DMDMOS搅拌30min得到纳米粒子溶液；将2份KH-570加入到20份乙醇溶液中，搅拌1h后加入制备好的纳米粒子溶液，加入盐酸调节PH=5，搅拌2h后加入30份TA-1031，搅拌30min即得到纳米改性聚醚破乳剂。
实例2：
选用Al2O3纳米颗粒作为无机纳米材料，将4份Al2O3颗粒放在43份去离子水中，加入1份DMDMOS搅拌30min得到纳米粒子溶液；将2份KH-570加入到20份乙醇溶液中，搅拌1h后加入制备好的纳米粒子溶液，加入盐酸调节PH=5，搅拌2h后加入30份TA-1031，搅拌30min即得到纳米改性聚醚破乳剂。
实例3：
选用SiO2纳米颗粒作为无机纳米材料，将4份SiO2颗粒放在43份去离子水中，加入1份DMDMOS搅拌30min得到纳米粒子溶液；将2份KH-570加入到20份乙醇溶液中，搅拌1h后加入制备好的纳米粒子溶液，加入盐酸调节PH=5，搅拌2h后加入30份TA-1031，搅拌30min即得到纳米改性聚醚破乳剂。
实例4：
选用ZnO纳米颗粒作为无机纳米材料，将4份ZnO颗粒放在43份去离子水中，加入1份DMDMOS搅拌30min得到纳米粒子溶液；将2份KH-570加入到20份乙醇溶液中，搅拌1h后加入制备好的纳米粒子溶液，加入盐酸调节PH=5，搅拌2h后加入30份TA-1031，搅拌30min即得到纳米改性聚醚破乳剂。
具体检测数据
参照中国石油天然气行业标准SY/T5218-2000《原油破乳剂使用性能检测方法（试瓶法）》对江苏油田真二站点原油进行试瓶法破乳实验。
该实验原油含水40%，现场脱水温度45℃，破乳剂的加药量为100ppm，观察记录120min内脱水情况及120min后油水界面情况和脱出水情况，具体实验结果如表1所示。
表1
从表中可以看出，采用本发明的纳米改性聚醚破乳剂在脱水速率和脱水率上与原有聚醚破乳剂相比，均有大幅提高，能将脱水率提高20%-40%。并且实验中发现，经过Fe3O4和SiO2纳米粒子改性的的破乳剂在破乳脱水时，脱水速度更快，脱出水更为干净，且油水界面也较为清晰。

Claims (6)

1.一种运用纳米技术制备新型破乳剂的工艺，其特征在于，按原料重量计算，第一份溶液是纳米粒子水溶液；第二份溶液为偶联剂溶液，通过对纳米粒子改性完成对长链破乳剂分子的连接。
2.根据权利要求1所述的一种运用纳米技术制备新型破乳剂的工艺，其特征在于，该制备步骤为：
步骤一：第一份溶液中，2-8份纳米氧化物颗粒加入到30-40份水中，加入1份阻聚剂，均匀搅拌30min；
步骤二：第二份溶液中，1-2份烷基偶联剂加入到20-30份乙醇溶液中，均匀搅拌1h；
步骤三:第二份溶液偶联剂水解完成后，缓慢滴加第一份溶液，加入10%浓度盐酸酸溶液调节PH保持在5，滴加完毕后搅拌2h，然后加入30-40份聚醚破乳剂，搅拌1h后反应结束。
3.根据权利要求1或2所述的一种运用纳米技术制备新型破乳剂的工艺，其特征在于，所述的纳米氧化物优选自Fe3O4、Al2O3、SiO2、ZnO纳米颗粒，粒子直径在10-40nm之间。
4.根据权利要求1或2所述的一种运用纳米技术制备新型破乳剂的工艺，其特征在于，所述阻聚剂为二甲基二甲氧基硅烷DMDMOS。
5.根据权利要求1或2所述的一种运用纳米技术制备新型破乳剂的工艺，其特征在于，所述烷基偶联剂为甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷KH-510，要完成纳米氧化物的表面修饰改性，需要酸性条件。
6.根据权利要求1或2所述的一种运用纳米技术制备新型破乳剂的工艺，其特征在于，所述聚醚破乳剂为TA-1031。
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