CN112048337B - 一种低温破乳剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种低温破乳剂及其制备方法，所述低温破乳剂为低共熔溶剂；低共熔溶剂的氢键受体为具通式R4NX的化合物，式中R为含有C1～C16的基团中的至少一种；X为卤素；低共熔溶剂的氢键给体为酰胺类物质、有机酸类物质、酚类物质、醇类物质中的至少一种。本申请采用廉价易得原料，通过一步加热的方法制备对稠油具有明显破乳脱水的低共溶溶剂，制备方法简单，绿色环保，克服了传统破乳剂制备工艺存在的原料来源受限、价格昂贵，工艺过程复杂，三废及污染严重等缺点。本申请破乳剂使用温度低、能耗小，适用于多种稠油和超稠油的破乳脱水，能满足工业化应用的需求。

Description

一种低温破乳剂及其制备方法
技术领域
本申请涉及一种低温破乳剂及其制备方法，属于石油化工领域。
背景技术
原油采出时80％以上都会带有不同程度的水，原油如果不及时脱水，会增加泵、管先和贮罐负荷，引起金属表面腐蚀和结垢，而排放的水中含油也会造成环境污染和原油浪费。因此，需要对原油进行破乳去水和污水除油。以往采用的沉降、吸附、离心、真空分离、旋流分离等油水分离技术能够对油液中存在的非乳状水进行很好的分离，是油液净化领域普遍采用的技术手段和方法。然而，很多情况下，油液中的水不以游离形式存在，而是在沥青质、胶质、有机酸皂等界面活性物质的作用下形成稳定的W/O型乳状液滴，由于水滴周围界面膜的存在，水的界面转移行为严重受阻，导致传统的油水分离手段难以使油水分离过程顺利进行。因此，长期以来，破乳脱水一直是油水分离领域需要解决的重点和难点问题之一。原油破乳的方法分为沉降法、加热法、电脱水法和化学法等，采用较多的是化学脱水法，即将破乳剂加入至原油乳液中，在常温或升温的条件下使原油破乳脱水。
目前，各油田普遍采用提高原油处理温度和增加破乳剂加量的方法，势必造成能源浪费和处理成本较高。同时，较多采用聚氧乙烯醚与聚氧丙烯醚的嵌段共聚物或无规共聚物。但聚醚型破乳剂需要在较高温度或外加电场的辅助作用下，大剂量使用且较长时间作用才能达到良好的破乳效果，生产效率低下，且能耗高，不能完全满足工业化应用的需求。保证原油含水达标的前提下，降低脱水温度和破乳剂加量成为各油田亟待解决的难题，因此低温高效脱水技术的研究势在必行。
发明内容
根据本申请的一个方面，提供了一种低温破乳剂，该低温破乳剂为低共熔溶剂在低温下对高稠油具有高乳化脱水效果。
所述低温破乳剂为低共熔溶剂；
所述低共熔溶剂的氢键受体为具有式Ⅰ所示通式的化合物：
R4NX 式Ⅰ
式中，R为含有C1～C16的基团中的至少一种；X为卤素；
所述低共熔溶剂的氢键给体为酰胺类物质、有机酸类物质、酚类物质、醇类物质中的至少一种。
可选地，R为含有C1～C16的烷基基团或/和羟基基团。
可选地，R为羟乙基、甲基、乙基、丙基、辛基、十二烷基、十六烷基中的至少一种。
可选地，具有式Ⅰ所示通式的化合物为氯化胆碱、四甲基氯化铵、四乙基氯化铵、四丙基氯化铵、三乙基甲基氯化铵、三辛基甲基氯化铵、四丁基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的至少一种。
可选地，酰胺类物质为尿素；
有机酸类物质为甲酸、乙酸、草酸、丙二酸、丁二酸、己二酸、葵酸、乳酸、柠檬酸、苯甲酸、苯乙酸、3-苯丙酸、乙酰丙酸中的至少一种；
酚类物质为苯酚；
醇类物质为乙二醇、丙三醇、1,2-丁二醇中的至少一种。
用于原油破乳脱水的材料制备方法已有较多，这些方法中要么破乳脱水的温度高、要么对高稠油效果不佳、要么原料自制备或来源受限或成本较高、要么工艺复杂，因而不宜工业化生产或大规模应用推广。
低共熔溶剂通常是由2种或3种物质按一定化学计量比，通过分子间氢键相互缔合熔融而形成的稳定溶剂。选取季铵盐作为氢键受体，酰胺、羧酸和醇等化合物作为氢键给体。低共熔溶剂制作方法简单，只需要将一定摩尔比的氢键受体和氢键给体混合并于一定温度下加热搅拌直至形成均一的液体，无需纯化就可获得纯度较高的产品。
低共熔溶剂物理化学性质与离子液体极为相似。相比离子液体，低共熔溶剂原料价格低廉、易生物降解、制备过程中不产生废弃物，环境相容性更优，低共熔溶剂具有电化学窗口宽、溶解性和导电性好、蒸汽压低以及良好的物理化学稳定性等优点，是一种新型的绿色溶剂，在有机合成、电化学、材料化学、生物催化、分离提纯等诸多领域中得到应用。
根据本申请的又一个方面，提供了上述的低温破乳剂的制备方法。
可选地，所述方法至少包括：
将低共熔溶剂的氢键受体和氢键给体混合后，加热搅拌反应，形成均一稳定的液体物，即得到所述低温破乳剂。
可选地，氢键受体与氢键给体的摩尔比为1：1-1：20。
具体地，氢键受体与氢键给体的摩尔比下限可独立选自1：1、1：1.5、11：20、1：2、1：5；氢键受体与氢键给体的摩尔比下限可独立选自1：7、1：10、1：15、1：18、1：20。
可选地，加热方式为油浴加热。
可选地，搅拌转速为50-400rpm。
优选地，采用机械搅拌。
具体地，搅拌转速的下限可独立选自50rpm、100rpm、150rpm、200rpm、250rpm；搅拌转速的上限可独立选自300rpm、330rpm、350rpm、3700rpm、400rpm。
可选地，反应的温度为40-200℃，反应时间为1-10h。
具体地，反应温度的下限可独立选自40℃、50℃、60℃、80℃、90℃；反应温度的上限可独立选自100℃、120℃、150℃、170℃、200℃。
具体地，反应时间的下限可独立选自1h、2h、3h、4h、5h；反应时间的上限可独立选自6h、7h、8h、9h、10h。
本申请中，“C1～C16的基团”，是指含有碳元素为个数为1～16的基团。
本申请能产生的有益效果包括：
1)本申请低温破乳剂在15～30℃的低温下具有良好的稠油乳化脱水效果。
2)本申请采用廉价易得原料，通过一步加热的方法制备对稠油具有明显破乳脱水的低共溶溶剂，制备方法简单，绿色环保，克服了传统破乳剂制备工艺存在的原料来源受限、价格昂贵，工艺过程复杂，三废及污染严重等缺点。
3)相比传统破乳剂的原油电脱水工艺，需要在较高温度或外加电场的辅助作用下，大剂量使用且较长时间作用才能达到良好的破乳效果，生产效率低下，且能耗高；本申请中的低共溶溶剂使用温度低、能耗小，操作方式简单，适用于多种稠油和超稠油的破乳脱水，使其从油包水的状态变成水包油的状态，能满足工业化应用的需求。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
如无特别说明，本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买。
氯化胆碱(分析纯)、3-苯丙酸(分析纯)、尿素(分析纯)、四甲基氯化铵(分析纯)，丙酸(分析纯)、丙二酸(分析纯)、柠檬酸(分析纯)均购买自国药集团化学试剂有限公司。
实施例1
将摩尔比1：2的氯化胆碱和3-苯丙酸在90℃油浴中搅拌加热，搅拌转速150rpm，加热时间3h，至反应混合物呈透明液体为止，得到低温共熔物类稠油降粘剂，即低温破乳剂。
实施例2
将摩尔比1：2的氯化胆碱和尿素在80℃油浴中搅拌加热，搅拌转速200rpm，加热时间5h，至反应混合物呈透明液体为止，得到低温共熔物类稠油降粘剂，即低温破乳剂。
实施例3
将摩尔比1：10的氯化胆碱和丙酸在60℃油浴中搅拌加热，搅拌转速100rpm，加热时间2h，至反应混合物呈透明液体为止，得到低温共熔物类稠油降粘剂，即低温破乳剂。
实施例4
将摩尔比11：20的氯化胆碱和丙二酸在80℃油浴中搅拌加热，搅拌转速250rpm，加热时间3h，至反应混合物呈透明液体为止，得到低温共熔物类稠油降粘剂，即低温破乳剂。
实施例5
将摩尔比2：3的氯化胆碱和柠檬酸在90℃油浴中搅拌加热，搅拌转速250rpm，加热时间5h，至反应混合物呈透明液体为止，得到低温共熔物类稠油降粘剂，即低温破乳剂。
对实施例得到的低温破乳剂的乳化脱水效果评价：
对胜利油田特稠油、金家8稠油、孤岛中二北Ng5稠油和陈家庄373稠油在室温下(10～30℃)进行瓶试法破乳试验。该瓶试法参照中国石油天然气行业标准SY/T5281-2000《原油破乳剂使用性能检测方法(瓶试法)》，具体为：
将准备好的原油产出液样品倒入脱水试瓶中，用注射器向预定的脱水试瓶中注入一定量的破乳剂，脱水试瓶的振荡采用人工振荡法。人工振荡法：旋紧瓶盖后，将脱水试瓶颠倒2～5次，缓慢松动瓶盖放气后，重新旋紧瓶盖，用手工方式直接振荡，也可将试瓶放置在人工振荡箱内，水平振荡50～200次，振幅应大于20cm，充分混合均匀后，松动瓶盖，并重新将脱水试瓶置于恒温水浴中静置沉降。目测记录不同时间的脱出水量，终止沉降时，观察记录污水颜色和油水界面状况。
各破乳剂的破乳效果，结果如下表所示：
Figure BDA0002661233350000051
Figure BDA0002661233350000061
从上表可以看出，本申请低温破乳剂，在30℃下，对于普通稠油(金家8稠油)脱水率达到99％；对于高稠油(也叫特稠油)，如孤岛中二北Ng5稠油和胜利油田特稠油，脱水率可达95.5％以上；同时对于超稠油(陈家庄373稠油)也具有良好的脱水效果。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (5)

1.一种稠油低温破乳的方法，其特征在于，所述方法利用低温破乳剂破乳脱水；
所述低温破乳剂为低共熔溶剂；
所述低共熔溶剂的氢键给体为酰胺类物质、酚类物质、醇类物质中的至少一种；
所述低共熔溶剂的氢键受体为氯化胆碱、四甲基氯化铵、四乙基氯化铵、四丙基氯化铵、三乙基甲基氯化铵、三辛基甲基氯化铵、四丁基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的至少一种；
所述氢键受体与所述氢键给体的摩尔比为1：1-1：20；
所述酰胺类物质为尿素；
所述酚类物质为苯酚；
所述醇类物质为乙二醇、丙三醇、1,2-丁二醇中的至少一种；
所述低温破乳剂在15~30℃下对稠油破乳脱水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法至少包括：
将低共熔溶剂的氢键受体和氢键给体混合后，加热搅拌反应，形成稳定的液体物，即得到所述低温破乳剂。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述加热方式为油浴加热。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述搅拌转速为50-400rpm。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述反应的温度为40-200℃，反应时间为1-10h。
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