CN112370817A - 一种纳米SiO2-TA162824复合破乳剂及其制备方法 - Google Patents

一种纳米SiO2-TA162824复合破乳剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及原油破乳技术领域，具体涉及一种纳米SiO2‑TA162824复合破乳剂及其制备方法。利用纳米材料改性嵌段聚醚型破乳剂。通过破乳实验证实，本发明方法得到的改性破乳剂具有更好的破乳脱水性能，相比于原聚醚型破乳剂，破乳性能有很大的提高。

Description

一种纳米SiO2-TA162824复合破乳剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及原油破乳技术领域，具体涉及一种纳米SiO2-TA162824复合破乳剂及其制备方法。
背景技术
石油炼制中，电脱盐是原油加工的第一道工序，是将原油中所含的盐分、水分、机械杂质脱除，为常减压蒸馏装置提供符合要求的净化原油，为提高电脱盐效率，需要加入破乳剂。随着原油开采技术的不断翻新，采出液乳化状态不断变化，因此对原油破乳脱水的破乳剂的要求也越来越高，现用破乳剂破乳脱水存在用量大、污水含油和悬浮物多等问题，需要通过合成和复配等方法寻找新破乳剂以解决这些问题。
无机物与有机物的复合已经研究了很多年，纳米材料因其具有独特的物理与化学性质在石油工业领域受到广泛的关注，将无机纳米材料与有机聚合物破乳剂复合是一个崭新的应用，是破乳剂的一个发展方向。
破乳剂的破乳机理：乳状液的破乳经历分层、絮凝、膜排水、聚结四个过程。向原油乳状液中加入破乳剂后，破乳剂分子会吸附在界面上，逐步取代了原来的天然乳化剂，形成低强度的界面膜，这样就破坏了界面膜，界面膜中的水也被不断的释放出来，小水滴不断碰撞聚结形成大水滴，沉降到乳状液底部，使得油水分离，导致破乳。
原油开采技术不断翻新，采出液含水量不断提高，造成油井产出液脱水难度不断加大，传统的破乳剂存在破乳效率不高，破乳时间过长等问题。目前对原油破乳剂的要求越来越高，对现有聚合物破乳剂进行改性及研发新型破乳剂也变得越来越困难。
发明内容
针对现有技术问题，本发明提供了一种纳米SiO2-TA162824复合破乳剂及其制备方法，利用纳米材料改性嵌段聚醚型破乳剂。通过破乳实验证实，本发明方法得到的改性破乳剂具有更好的破乳脱水性能，相比于原聚醚型破乳剂，破乳性能有很大的提高。
本发明一种纳米SiO2-TA162824复合破乳剂，其制备方法包括如下步骤：
将TA162824溶于无水乙醇和去离子水中得到TA162824溶液，改性纳米SiO2分散于无水乙醇和去离子水中得到改性纳米SiO2溶液，将改性纳米SiO2溶液用超声波均匀分散于TA162824溶液中，得到纳米SiO2-TA162824复合破乳剂。
所述的改性纳米SiO2为KH570改性纳米SiO2，其改性方法具体为：将纳米 SiO2分散于H2O，加热至70℃，在搅拌的情况下加入γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KH570)的乙醇溶液，反应3h，反应完成后，离心，弃上层清液，60℃下真空干燥，得到改性纳米SiO2。
优选的，TA162824溶液制备过程中：TA162824、乙醇、去离子水的质量比为1～8:10:10，
优选的，改性纳米SiO2溶液中SiO2含量为25～100mg/mL。
优选的，改性纳米SiO2与TA162824的质量比为1:1～8，优选为1:4。
本发明中所述的TA162824结构式为RN[(PO)m(EO)n(PO)yH]，其中R为总碳原子数为12的支链烷基，PO为(CH2OCH2CH2)，EO为(OCH2CH2)，m、n、y 均为正整数，m为10～20，n为10～25，y为5～10。
纳米SiO2优选的采用溶胶凝胶法制备，溶胶凝胶法是以正硅酸乙酯为硅源，醇为溶剂，碱溶液作为催化剂，通过正硅酸乙酯的水解，缩聚，形成SiO2凝胶、再经过洗涤、干燥得到纳米SiO2粉体。
由于单分散纳米SiO2的粒径小、比表面积大、表面活性高，颗粒之间容易相互团聚。同时，纳米SiO2表面存在大量的羟基，亲水性很强，在有机介质中难以均匀分散，限制了纳米效应的发挥，使复合材料性能降低。经过表面改性的纳米SiO2，可以较好的在有机介质中分散。
硅烷偶联剂是一类具有双反应功能的有机硅化合物，通过水解反应后生成硅羟基与纳米SiO2表面的的羟基缩合形成硅氧键，实现有机硅化合物对纳米SiO2的表面烷基处理。硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅的反应方程式如下：
Figure BDA0002741938720000021
式中R代表氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基及甲基丙烯酰氧基等基团。
由于纳米粒子活性较高，而且亲水性强，与纳米粒子结合的有机高分子破乳剂的亲水性会得到增强，可以将有机高分子破乳剂分子的亲水端比较容易地引入到油水界面膜，并替代原来油水界面膜上的乳化剂分子，从而降低油水界面张力，破坏原界面膜的结构，从而使界面膜越来越薄，直到最后界面膜破裂。综上所述，改性纳米SiO2与TA162824的混合，大大提高了其破乳性能。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容做进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属
于本发明的范围。除特殊说明外，以下实施例中均采用常规技术操作完成。
以下实施例中改性纳米SiO2均采用以下方法制备得到：将纳米SiO2分散于 H2O，加热至70℃，在搅拌的情况下加入γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷 (KH570)的乙醇溶液，反应3h，反应完成后，离心，弃上层清液，60℃下真空干燥，得到改性纳米SiO2。
实施例1
将1g破乳剂TA162824溶于10g乙醇，10gH2O，配置成TA162824溶液，再将1g KH570改性纳米SiO2分散于10ml乙醇，10mlH2O中，将改性纳米SiO2溶液超声均匀分散于TA162824溶液中，得到1#复合破乳剂。
实施例2
将4g破乳剂TA162824溶于10g乙醇，10gH2O，配置成TA162824溶液，再将2g KH570改性纳米SiO2分散于10ml乙醇，10mlH2O，将改性纳米SiO2溶液超声均匀分散于TA162824溶液中，得到2#复合破乳剂。
实施例3
将4g破乳剂TA162824溶于10g乙醇，10gH2O，配置成TA162824溶液，再将1g KH570改性纳米SiO2分散于10ml乙醇，10mlH2O，将改性纳米SiO2溶液超声均匀分散于TA162824溶液中，得到3#复合破乳剂。
实施例4
将4g破乳剂TA162824溶于10g乙醇，10gH2O，配置成TA162824溶液，再将0.5gKH570改性纳米SiO分散于10ml乙醇，10mlH2O 2，将改性纳米SiO2溶液超声均匀分散于TA162824溶液中，得到4#复合破乳剂。
实验例1
将原油和水分别加热到60℃后，按油与水3:2的比例(体积比)用混调器混合均匀制成W/O型乳状液，用以检测实施例1-4以及TA161824的破乳效果。
实验中破乳条件为:每组W/O型乳状液用量为40mL，破乳温度65℃，破乳剂用量100mg/L，手摇120次使乳状液和破乳剂混合均匀，结果如下表：
Figure BDA0002741938720000031
本发明方法制备的复合破乳剂，脱水率均有很大地提高，复合破乳剂的破乳性能与纳米粒子的含量有关，纳米粒子的含量增大，反应产物的脱水性能先是增强，增强到一定程度后又开始下降。当纳米材料(氧化硅)与破乳剂质量比为1：4时，破乳效果最好，能将破乳脱水率提高20％左右，脱去相同体积的水时，时间可以加快30分钟。
实验例2
因为SiO2与破乳剂质量比为1：4时，破乳效果最好，选择实施例3相同方法制备的复合破乳剂进行中试，破乳剂加注在原油输送泵出口和原油换热器前，加注温度约50℃，加注量100mg/L，结果如下表(注：要求脱后含盐≤10mg/L)。
破乳剂类型 脱前含盐/mg/L 脱后含盐/mg/L
TA161824 38.9 11.5
SiO<sub>2</sub>:TA161824＝1:4 38.9 2.21
由结果可以看出，复合破乳剂的破乳效果较好，明显优于现有技术，且复合脱后含盐要求。

Claims (8)

1.一种纳米SiO2-TA162824复合破乳剂，其特征在于，其制备方法包括如下步骤：将TA162824溶于无水乙醇和去离子水中得到TA162824溶液，改性纳米SiO2分散于无水乙醇和去离子水中得到改性纳米SiO2溶液，将改性纳米SiO2溶液用超声波均匀分散于TA162824溶液中，得到纳米SiO2-TA162824复合破乳剂。
2.根据权利要求1所述的一种纳米SiO2-TA162824复合破乳剂，其特征在于，所述的改性纳米SiO2为KH570改性纳米SiO2。
3.根据权利要求1或2所述的一种纳米SiO2-TA162824复合破乳剂，其特征在于，改性纳米SiO2的改性方法具体为：将纳米SiO2分散于H2O，加热至70℃，在搅拌的情况下加入γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KH570)的乙醇溶液，反应3h，反应完成后，离心，弃上层清液，60℃下真空干燥，得到改性纳米SiO2。
4.根据权利要求1所述的一种纳米SiO2-TA162824复合破乳剂，其特征在于，所述的TA162824溶液制备过程中：TA162824、乙醇、去离子水的质量比为1～8:10:10。
5.根据权利要求1所述的一种纳米SiO2-TA162824复合破乳剂，其特征在于，所述的改性纳米SiO2溶液中SiO2含量为25～100mg/mL。
6.根据权利要求1所述的一种纳米SiO2-TA162824复合破乳剂，其特征在于，改性纳米SiO2与TA162824的质量比为1:1～8。
7.根据权利要求1或6所述的一种纳米SiO2-TA162824复合破乳剂，其特征在于，改性纳米SiO2与TA162824的质量比为1:4。
8.根据权利要求1所述的一种纳米SiO2-TA162824复合破乳剂，其特征在于，所述的TA162824结构式为RN[(PO)m(EO)n(PO)yH]，其中R为总碳原子数为12的支链烷基，PO为(CH2OCH2CH2)，EO为(OCH2CH2)，m、n、y均为正整数，m为10～20，n为10～25，y为5～10。
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