CN114542990A - 一种用于原油低温集输的电纺磁性纳米纤维破乳剂及其制备方法 - Google Patents
一种用于原油低温集输的电纺磁性纳米纤维破乳剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114542990A CN114542990A CN202011337881.8A CN202011337881A CN114542990A CN 114542990 A CN114542990 A CN 114542990A CN 202011337881 A CN202011337881 A CN 202011337881A CN 114542990 A CN114542990 A CN 114542990A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stirring
- magnetic
- graphene oxide
- demulsifier
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 title claims description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 60
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 54
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 49
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 38
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 33
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 26
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 26
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 22
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 claims description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 16
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 14
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 14
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims description 9
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 claims description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 9
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 8
- -1 iron ion Chemical class 0.000 claims description 8
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 6
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 claims description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 5
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 3
- 229960002089 ferrous chloride Drugs 0.000 claims description 3
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical compound Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 238000000520 microinjection Methods 0.000 claims description 3
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 229940044631 ferric chloride hexahydrate Drugs 0.000 claims description 2
- NQXWGWZJXJUMQB-UHFFFAOYSA-K iron trichloride hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Cl-].Cl[Fe+]Cl NQXWGWZJXJUMQB-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 abstract description 17
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 abstract description 17
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 8
- 208000005156 Dehydration Diseases 0.000 description 16
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- WSSMOXHYUFMBLS-UHFFFAOYSA-L iron dichloride tetrahydrate Chemical compound O.O.O.O.[Cl-].[Cl-].[Fe+2] WSSMOXHYUFMBLS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- KEUKAQNPUBYCIC-UHFFFAOYSA-N ethaneperoxoic acid;hydrogen peroxide Chemical group OO.CC(=O)OO KEUKAQNPUBYCIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910001447 ferric ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- WOSISLOTWLGNKT-UHFFFAOYSA-L iron(2+);dichloride;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.Cl[Fe]Cl WOSISLOTWLGNKT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
- F17D3/00—Arrangements for supervising or controlling working operations
- F17D3/14—Arrangements for supervising or controlling working operations for eliminating water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G33/00—Dewatering or demulsification of hydrocarbon oils
- C10G33/04—Dewatering or demulsification of hydrocarbon oils with chemical means
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
- D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
- D01F1/10—Other agents for modifying properties
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
- D01F6/44—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds
- D01F6/50—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds of polyalcohols, polyacetals or polyketals
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明提供一种用于原油低温集输的磁性纳米纤维破乳剂及其制备方法，所述破乳剂以四氧化三铁纳米粒子为内层，以磁性氧化石墨烯纳米复合物为中间层，以非离子表面活性剂为外层，所述破乳剂为四氧化三铁纳米粒子、磁性氧化石墨烯纳米复合物和非离子表面活性剂通过静电纺丝法制成的纤维状。本发明的用于原油低温集输的电纺磁性纳米纤维破乳剂，可在多次重复利用的情况下保持很高的脱水率，从而可在显著降低能耗的情况下提高破乳效率。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开采领域，具体为一种用于原油低温集输的磁性纳米纤维破乳剂及其制备方法。
背景技术
能源行业既是能源生产者也是能源消费者，我国能源行业的能耗占全社会能耗总量的1/3左右，在石油工业节能减排背景下，推动节能与绿色发展，是油田高效可持续开发的永恒主题之一。油田地面开展低温集输是进入高含水开发后期节能的一项重要举措，可以实现节气、节电的双重效果。以我国东部油田为例，推广实施的小环低温掺水、单管冷输或季节性不加热等集油工艺在节能降耗方面效果显著。不过，低温集输的应用实施给原油脱水处理带来了新的挑战，以油包水(W/O)或水包油(O/W)形式普遍存在的乳状液，由于采出液集输温度的降低，使得脱水工艺单元在相同运行条件下破乳效率降低、对破乳剂用量的需求增大，如果在脱水过程中进行二次升温则相当于系统整体能耗又向着高位回升。于是，以大罐沉降、化学破乳、电场破乳为代表的原油脱水方法得以不断优化和应用。
以磁化破乳剂为代表的新型破乳剂因其磁性颗粒和功能修饰材料的种类相对集中、体系易于回收重复利用等优势而得以广泛关注。不同于传统的化学破乳剂，磁化破乳剂是一种磁性颗粒(如Fe3O4)表面被一些功能化合物所修饰处理的材料，这类材料能够快速响应外磁场，进而具有在外磁场作用下从复杂多相体系中得以分离的特性。这种特性使得完成破乳后的破乳剂可在磁场的作用下被回收利用，从而实现了节能。但目前的磁化破乳剂的重复回收率还比较低，其节能的性能还没有被充分地发掘出来。
发明内容
本发明提供了一种用于原油低温集输的电纺磁性纳米纤维破乳剂，可在多次重复利用的情况下保持很高的脱水率，从而可在显著降低能耗的情况下提高破乳效率。
本发明的用于原油低温集输的电纺磁性纳米纤维破乳剂，所述破乳剂以四氧化三铁纳米粒子为内层，以磁性氧化石墨烯纳米复合物为中间层，以非离子表面活性剂为外层，所述破乳剂为四氧化三铁纳米粒子、磁性氧化石墨烯纳米复合物和非离子表面活性剂通过静电纺丝法制成的纤维状。
本发明还提供一种用于原油低温集输的磁性纳米纤维破乳剂制备方法，包括以下步骤：
(1)制备四氧化三铁纳米粒子；
(2)制备氧化石墨烯；
(3)制备磁性氧化石墨烯纳米复合物；
(4)制备表面活性修饰物；
(5)制备电纺磁性纳米纤维破乳剂。
作为优选，制备四氧化三铁纳米粒子的方法包括以下步骤：
(1)将除氧去离子水装入通有氮气氛围的烧瓶中，加热至65℃-75℃之间的某一温度T1并保持恒温，边搅拌边依次向除氧去离子水中加入四水合氯化亚铁和六水合氯化铁，获得铁离子混合物；
(2)在恒温T1和氮气氛围中，搅拌铁离子混合物，同时向铁离子混合物中逐滴加入氢氧化钠溶液；
(3)在恒温T1和氮气氛围中，搅拌制备四氧化三铁纳米粒子的方法中的步骤(2)的反应生成物，得到四氧化三铁纳米粒子沉淀；
(4)过滤分离出四氧化三铁纳米粒子，以除氧去离子水充分水洗四氧化三铁纳米粒子，然后在真空干燥箱中以75℃-85℃之间的任一温度烘干四氧化三铁纳米粒子3h-8h。
作为优选，制备氧化石墨烯的方法包括以下步骤：
(1)将浓硫酸装入反应瓶，将反应瓶放在冷却介质的冷浴中并搅拌，加入石墨，获得浓硫酸和石墨混合体系；
(2)边搅拌步骤(1)获得的混合体系边将高锰酸钾缓慢加入该混合体系，保持体系温度不高于20℃；
(3)将步骤(2)获得的混合体系置于温度为35℃-40℃中任一温度的油浴中静置一段10min-50min；
(4)在搅拌下，向步骤(3)获得的混合体系中缓慢加入去离子水至体系温度上升至95℃-100℃，连续搅拌一段时间；
(5)取双氧水及去离子水加入到步骤(4)获得的混合体系中，去除过量未反应的MnO4ˉ，观察体系颜色由深褐色转变为黄色时，获得生成物氧化石墨烯；
(6)用稀盐酸和去离子水先后充分清洗生成物氧化石墨烯，去除任何未反应的残留材料，并在真空干燥箱以50℃-70℃的任一温度烘干3h-8h。
作为优选，制备磁性氧化石墨烯纳米复合物的方法包括以下步骤：
(1)在室温下边搅拌去离子水，边向去离子水内依次加入四氧化三铁纳米粒子和氧化石墨烯并连续搅拌，对氧化石墨烯进行磁化；
(2)过滤分离出黑色产物，并经除氧去离子水水洗后，在真空干燥箱中以50℃-70℃烘干4h-8h得到磁性氧化石墨烯纳米复合物。
作为优选，搅拌为200r/min-600r/min的磁力搅拌。
作为优选，表面活性修饰物为聚乙烯醇溶液，其制备方法为：在恒温60℃-80℃温度下搅拌去离子水，在搅拌过程中将聚乙烯醇干粉加入去离子水内并续搅拌，获得均匀的聚乙烯醇溶液。
作为优选，搅拌为800r/min-1200r/min的磁力搅拌。
作为优选，制备电纺磁性纳米纤维破乳剂的方法包括如下步骤：
(1)边搅拌聚乙烯醇溶液边向聚乙烯醇溶液依次加入四氧化三铁纳米粒子和磁性氧化石墨烯纳米复合物；
(2)将步骤(1)的混合溶液置于超声波反应器中，利用超声波场对四氧化三铁纳米粒子和磁性氧化石墨烯纳米复合物进行充分的超声分散，得到四氧化三铁-磁性氧化石墨烯-聚乙烯醇悬浮液；
(3)将四氧化三铁-磁性氧化石墨烯-聚乙烯醇悬浮液滴入注射器中，用排量恒定的微量注射泵将悬浮液泵出注射器并形成朝向纤维收集器的射流，同时打开可调直流高压电源，在15～25kV的范围内调节电压，进行电纺过程，使悬浮液射流在注射器的注射头与纤维收集器之间形成电纺磁性纳米纤维破乳剂，收集被纤维收集器接收的电纺磁性纳米纤维破乳剂并包装起来。
作为优选，步骤(1)中得到的混合体系中四氧化三铁纳米粒子的质量含量为1％-2.5％，磁性氧化石墨烯纳米复合物的质量含量为0.3％-0.6％。
本发明的用于原油低温集输的磁性纳米纤维破乳剂及其制备方法和现有技术相比，具有以下有益效果：
破乳剂以四氧化三铁纳米粒子作为内层，以磁性氧化石墨烯纳米复合物为中间层，以非离子表面活性剂为外层，所述破乳剂为四氧化三铁纳米粒子、磁性氧化石墨烯纳米复合物和非离子表面活性剂通过静电纺丝法制成的纤维状，可在多次重复利用的情况下保持很高的脱水率，从而可在显著降低能耗的情况下提高破乳效率。
附图说明
图1为本发明的一实施例的制备方法中将四氧化三铁-磁性氧化石墨烯-聚乙烯醇悬浮液通过电纺的方式制成纤维破乳剂的示意图。
图2为50℃时，未投加破乳剂、投加本发明的纤维破乳剂、投加与纤维破乳剂等浓度现有化学破乳剂时中质原油乳状液脱水率随沉降分离时间的变化对比曲线。
图3为本发明的纤维破乳剂回收再利用次数与中质原油乳状液脱水率的关系曲线。
具体实施方式
本发明提供一种用于原油低温集输的磁性纳米纤维破乳剂，添加在进行低温集输的原油中，在不需要加热原油的情况下对原油进行破乳，使油和水分离。本发明的破乳剂以四氧化三铁纳米粒子为内层，以磁性氧化石墨烯纳米复合物为中间层，以非离子表面活性剂为外层，所述破乳剂是通过静电纺丝法将四氧化三铁纳米粒子、磁性氧化石墨烯纳米复合物和非离子表面活性剂制成的纤维状。
本发明的用于原油低温集输的磁性纳米纤维破乳剂是通过静电纺丝法将四氧化三铁纳米粒子、磁性氧化石墨烯纳米复合物和非离子表面活性剂制成纤维状，在对低温集输原油进行破乳后，破乳剂通过磁场很容易回收利用，通过实验证明，多次回收利用后仍具有很好的破乳脱水效果。
本发明还提供一种用于原油低温集输的磁性纳米纤维破乳剂制备方法，包括以下步骤：
(1)制备四氧化三铁纳米粒子；
(2)制备氧化石墨烯；
(3)制备磁性氧化石墨烯纳米复合物；
(4)制备表面活性修饰物；
(5)制备电纺磁性纳米纤维破乳剂。
以下介绍五个步骤的具体实现方法。
关于第(1)步，制备四氧化三铁纳米粒子的方法包括以下步骤：
(1)量取25mL除氧去离子水，装入四口圆底烧瓶中加热至70℃并保持恒温，以400r/min的磁力搅拌速度下，依次向除氧去离子水中加入2.0g四水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)和5.2g六水合氯化铁(FeCl3·6H2O)，获得铁离子混合物，为了防止其它任何铁氧化物的生成，整个过程在氮气氛围中进行；
(2)在恒温70℃条件下和氮气氛围中，以400r/min的磁力搅拌速度，搅拌铁离子混合物2h，同时向铁离子混合物中逐滴加入60g/L氢氧化钠溶液250ml；
(3)在恒温70℃条件下和氮气氛围中，以400r/min的磁力搅拌速度搅拌步骤(2)的反应生成物，得到四氧化三铁纳米粒子黑色沉淀；
(4)过滤分离出四氧化三铁纳米粒子黑色沉淀，以除氧去离子水充分水洗四氧化三铁纳米粒子，然后在真空干燥箱中以80℃温度烘干四氧化三铁纳米粒子6h。
基于集良好时效性和安全性于一体的Hummers法制备氧化石墨烯,具体包括以下步骤：
(1)将70mL98％的浓硫酸装入反应瓶，将反应瓶放在以无水乙醇为冷却介质的冷浴中强力搅拌，向反应瓶加入3.0克石墨，获得浓硫酸和石墨混合体系；在本发明中，强力搅拌就是短时间内实现均匀搅拌，属于化学中的常规术语。实现强力搅拌主要在搅拌机结构上体现，可选用市场上常规的可实现强力搅拌的搅拌机。
(2)边强力搅拌步骤(1)获得的混合体系边将9.0克高锰酸钾缓慢加入该混合体系，同时保持体系温度不高于20℃；
(3)将步骤(2)获得的混合体系置于温度为40℃的油浴中静置0.5h；
(4)在400r/min的磁力搅拌速度条件下，向步骤(3)获得的混合体系中缓慢加入150mL去离子水，至体系温度上升至98℃，连续搅拌15min；
(5)取15mL浓度为30％的双氧水与500mL去离子水加入到步骤(4)获得的混合体系中，去除过量未反应的MnO4ˉ，观察体系颜色由深褐色转变为黄色时，获得生成物氧化石墨烯；
(6)用稀盐酸和去离子水先后充分清洗生成物氧化石墨烯，去除任何未反应的残留材料，并在60℃的真空干燥箱中烘干6h。
制备磁性氧化石墨烯纳米复合物的方法包括以下步骤：
(1)在室温下以400r/min的搅拌速度搅拌50mL去离子水，将0.2g四氧化三铁纳米粒子和0.2g氧化石墨烯依次投加到去离子水中并连续搅拌24h，对氧化石墨烯进行磁化；
(2)过滤分离出黑色产物，并经除氧去离子水充分水洗后，在真空干燥箱中以60℃温度烘干6h得到磁性氧化石墨烯纳米复合物。
以平均分子量为115000的中等粘度聚乙烯醇作为磁性氧化石墨烯纳米复合物的表面活性修饰物，聚乙烯醇溶液的制备方法为：在恒温70℃温度下以1000r/min的搅拌速度搅拌10mL去离子水，在搅拌过程中将聚乙烯醇干粉加入去离子水内并连续续搅拌8h，获得均匀的聚乙烯醇溶液，聚乙烯醇溶液中聚乙烯醇的质量含量为8％-11％，在本实施例中为10％。
制备电纺磁性纳米纤维破乳剂的方法包括如下步骤：
(1)边搅拌聚乙烯醇溶液边向聚乙烯醇溶液依次加入四氧化三铁纳米粒子和磁性氧化石墨烯纳米复合物，得到的混合体系中四氧化三铁纳米粒子的质量含量为1％-2.5％，在本实施例中为2.2％，磁性氧化石墨烯纳米复合物的质量含量为0.3％～0.6％，在本实施例中为0.5％；
(2)将步骤(1)的混合体系置于超声波反应器中，利用超声波频率20kHz、超声波功率500W的超声波场对四氧化三铁纳米粒子和磁性氧化石墨烯纳米复合物进行充分的超声分散，得到四氧化三铁-磁性氧化石墨烯-聚乙烯醇悬浮液；
(3)图1所示为该步骤的示意图，用于将四氧化三铁-磁性氧化石墨烯-聚乙烯醇悬浮液通过电纺的方式制成纤维破乳剂，具体为：将四氧化三铁-磁性氧化石墨烯-聚乙烯醇悬浮液1滴入10mL注射器2中，用排量恒定在0.04mL/min的微量注射泵3将悬浮液泵出注射器并形成朝向纤维收集器6的射流，注射器2的注射头与纤维收集器6之间保持5-10cm的距离，在本实施例中为8cm。同时打开可调直流高压电源4对注射器2的注射头供电，电压可在15-25kV的范围内调节，使射流带电。在本实施例中，射流电纺电压控制在18-20kV，在电纺过程中，使悬浮液射流5在注射器2的注射头与纤维收集器6之间形成电纺磁性纳米纤维破乳剂6，电纺磁性纳米纤维破乳剂被纤维收集器6接收，然后将对电纺磁性纳米纤维破乳剂纤维收集器6除下并进行包装。
对用于原油低温集输的电纺磁性纳米纤维破乳剂(以下简称纤维破乳剂)进行了实验，试验对象为含水率65％的水驱中质原油乳状液，原油密度为0.9009g/cm3，凝点－24℃，30℃时的运动粘度为101.68mm2/s，原油含蜡量和含硫量分别为1.84％和1.52％，集输进站处理温度为50℃。将通过上述实施例的纤维破乳剂投入集输的原油，来评价破乳剂在150mg/L应用浓度下的破乳性能。
图2为50℃时，未投加破乳剂、投加本发明的纤维破乳剂、投加与纤维破乳剂等浓度现有化学破乳剂时中质原油乳状液脱水率随沉降分离时间的变化对比曲线。通过图2可知，显然，在不进行二次升温的条件下，相比于不投加破乳剂和投加等浓度某化学破乳剂，不同沉降分离时间下中质原油乳状液的脱水率明显提高，20min时的脱水率较前者分别高出32.51％和4.71％，且在不到15min时即趋于稳定，表现出优越的破乳脱水效果和破乳脱水效率。
图3为其它条件相同时，通过纤维破乳剂回收再利用次数与中质原油乳状液脱水率的关系曲线，通过图3可知，在循环利用9次时，脱水率依然能保持在90％以上，体现出通过本发明的制备方法获得的破乳剂良好的可复用性能。因此，本发明的用于原油低温集输的电纺磁性纳米纤维破乳剂及其制备方法可实现油田实施低温集输过程中控制破乳剂用量、提高破乳效率、降低能耗、保持原油品质、落实保护环境的目的。
Claims (10)
1.一种用于原油低温集输的磁性纳米纤维破乳剂，其特征在于，所述破乳剂以四氧化三铁纳米粒子为内层，以磁性氧化石墨烯纳米复合物为中间层，以非离子表面活性剂为外层，所述破乳剂为四氧化三铁纳米粒子、磁性氧化石墨烯纳米复合物和非离子表面活性剂通过静电纺丝法制成的纤维状。
2.一种用于原油低温集输的磁性纳米纤维破乳剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备四氧化三铁纳米粒子；
(2)制备氧化石墨烯；
(3)制备磁性氧化石墨烯纳米复合物；
(4)制备表面活性修饰物；
(5)制备电纺磁性纳米纤维破乳剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，制备四氧化三铁纳米粒子的方法包括以下步骤：
(1)将除氧去离子水装入通有氮气氛围的烧瓶中，加热至65℃-75℃之间的某一温度T1并保持恒温，边搅拌边依次向除氧去离子水中加入四水合氯化亚铁和六水合氯化铁，获得铁离子混合物；
(2)在恒温T1和氮气氛围中，搅拌铁离子混合物，同时向铁离子混合物中逐滴加入氢氧化钠溶液；
(3)在恒温T1和氮气氛围中，搅拌制备四氧化三铁纳米粒子的方法中的步骤(2)的反应生成物，得到四氧化三铁纳米粒子沉淀；
(4)过滤分离出四氧化三铁纳米粒子，以除氧去离子水充分水洗四氧化三铁纳米粒子，然后在真空干燥箱中以75℃-85℃之间的任一温度烘干四氧化三铁纳米粒子3h-8h。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，制备氧化石墨烯的方法包括以下步骤：
(1)将浓硫酸装入反应瓶，将反应瓶放在冷却介质的冷浴中并搅拌，加入石墨，获得浓硫酸和石墨混合体系；
(2)边搅拌步骤(1)获得的混合体系边将高锰酸钾缓慢加入该混合体系，保持体系温度不高于20℃；
(3)将步骤(2)获得的混合体系置于温度为35℃-40℃中任一温度的油浴中静置一段10min-50min；
(4)在搅拌下，向步骤(3)获得的混合体系中缓慢加入去离子水至体系温度上升至95℃-100℃，连续搅拌一段时间；
(5)取双氧水及去离子水加入到步骤(4)获得的混合体系中，去除过量未反应的MnO4ˉ，观察体系颜色由深褐色转变为黄色时，获得生成物氧化石墨烯；
(6)用稀盐酸和去离子水先后充分清洗生成物氧化石墨烯，去除任何未反应的残留材料，并在真空干燥箱以50℃-70℃的任一温度烘干3h-8h。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，制备磁性氧化石墨烯纳米复合物的方法包括以下步骤：
(1)在室温下边搅拌去离子水，边向去离子水内依次加入四氧化三铁纳米粒子和氧化石墨烯并连续搅拌，对氧化石墨烯进行磁化；
(2)过滤分离出黑色产物，并经除氧去离子水水洗后，在真空干燥箱中以50℃-70℃烘干4h-8h得到磁性氧化石墨烯纳米复合物。
6.根据权利要求3或5所述的制备方法，其特征在于，搅拌为200r/min-600r/min的磁力搅拌。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，表面活性修饰物为聚乙烯醇溶液，其制备方法为：在恒温60℃-80℃温度下搅拌去离子水，在搅拌过程中将聚乙烯醇干粉加入去离子水内并续搅拌，获得均匀的聚乙烯醇溶液。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，搅拌为800r/min-1200r/min的磁力搅拌。
9.根据权利要求2-5中任一项或权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，制备电纺磁性纳米纤维破乳剂的方法包括如下步骤：
(1)边搅拌聚乙烯醇溶液边向聚乙烯醇溶液依次加入四氧化三铁纳米粒子和磁性氧化石墨烯纳米复合物；
(2)将步骤(1)的混合溶液置于超声波反应器中，利用超声波场对四氧化三铁纳米粒子和磁性氧化石墨烯纳米复合物进行充分的超声分散，得到四氧化三铁-磁性氧化石墨烯-聚乙烯醇悬浮液；
(3)将四氧化三铁-磁性氧化石墨烯-聚乙烯醇悬浮液滴入注射器中，用排量恒定的微量注射泵将悬浮液泵出注射器并形成朝向纤维收集器的射流，同时打开可调直流高压电源，在15～25kV的范围内调节电压，进行电纺过程，使悬浮液射流在注射器的注射头与纤维收集器之间形成电纺磁性纳米纤维破乳剂，收集被纤维收集器接收的电纺磁性纳米纤维破乳剂并包装起来。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中得到的混合体系中四氧化三铁纳米粒子的质量含量为1％-2.5％，磁性氧化石墨烯纳米复合物的质量含量为0.3％-0.6％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011337881.8A CN114542990A (zh) | 2020-11-25 | 2020-11-25 | 一种用于原油低温集输的电纺磁性纳米纤维破乳剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011337881.8A CN114542990A (zh) | 2020-11-25 | 2020-11-25 | 一种用于原油低温集输的电纺磁性纳米纤维破乳剂及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114542990A true CN114542990A (zh) | 2022-05-27 |
Family
ID=81659221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011337881.8A Pending CN114542990A (zh) | 2020-11-25 | 2020-11-25 | 一种用于原油低温集输的电纺磁性纳米纤维破乳剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114542990A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103601899A (zh) * | 2013-11-26 | 2014-02-26 | 哈尔滨工业大学 | 一种制备氧化石墨烯增强磁性水凝胶的方法 |
| CN105618002A (zh) * | 2016-02-18 | 2016-06-01 | 陕西科技大学 | 改性淀粉／氧化石墨烯磁性复合微球及其制备方法 |
| CN108315834A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-07-24 | 渤海大学 | 一种阵列式磁性还原氧化石墨烯-炭纳米纤维的制备方法 |
| CN109056118A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-12-21 | 嘉兴学院 | 一种石墨烯纤维及其制备方法 |
| CN109081331A (zh) * | 2018-10-17 | 2018-12-25 | 青岛科技大学 | 一种具有非对称润湿性的石墨烯基气凝胶、制备方法及其应用 |
| WO2019156635A1 (en) * | 2018-02-08 | 2019-08-15 | Nanyang Technological University | Graphene frameworks membranes for separation of immiscible liquids |
-
2020
- 2020-11-25 CN CN202011337881.8A patent/CN114542990A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103601899A (zh) * | 2013-11-26 | 2014-02-26 | 哈尔滨工业大学 | 一种制备氧化石墨烯增强磁性水凝胶的方法 |
| CN105618002A (zh) * | 2016-02-18 | 2016-06-01 | 陕西科技大学 | 改性淀粉／氧化石墨烯磁性复合微球及其制备方法 |
| CN108315834A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-07-24 | 渤海大学 | 一种阵列式磁性还原氧化石墨烯-炭纳米纤维的制备方法 |
| WO2019156635A1 (en) * | 2018-02-08 | 2019-08-15 | Nanyang Technological University | Graphene frameworks membranes for separation of immiscible liquids |
| CN109056118A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-12-21 | 嘉兴学院 | 一种石墨烯纤维及其制备方法 |
| CN109081331A (zh) * | 2018-10-17 | 2018-12-25 | 青岛科技大学 | 一种具有非对称润湿性的石墨烯基气凝胶、制备方法及其应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105170132A (zh) | 聚氨酯海绵负载银石墨烯二氧化钛纳米粒子复合材料、制备方法及应用 | |
| CN102350354B (zh) | 一种磁载二氧化钛光催化剂及其制备方法 | |
| CN109052596B (zh) | 适用于乳化油废水处理的磁性纳米絮凝剂的制备方法与应用 | |
| CN102923689B (zh) | 一种石墨烯/碳复合材料的制备方法 | |
| CN112121854B (zh) | 自组装四(4-羧基苯基)卟啉/氧掺杂氮化碳纳米片异质结光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN110182894B (zh) | 一种磁性碳纳米管破乳剂的制备方法及其应用 | |
| CN105772077A (zh) | 一种磁性凹凸棒土负载离子液体催化剂及其制备方法 | |
| CN103971942B (zh) | 应用于超级电容器的石墨烯/聚苯胺/氧化铁复合材料及其制备方法 | |
| CN108950736A (zh) | 纳米多孔碳纤维及其制备方法 | |
| CN102657954A (zh) | 一种控水功能材料及其制备方法 | |
| CN104492490B (zh) | 一种具有高效光催化活性的氧化锌-聚苯胺复合光催化材料及其制备方法 | |
| CN114542990A (zh) | 一种用于原油低温集输的电纺磁性纳米纤维破乳剂及其制备方法 | |
| CN103199267B (zh) | 纳米Fe3O4-V2O5-Au掺杂聚萘胺膜修饰网状玻璃碳电极的制备工艺 | |
| CN111253968B (zh) | 一种磁性纳米粒子-微波处理稠油水包油型乳状液的方法 | |
| CN110760297B (zh) | 一种用于稳定乳状液的磁性纳米颗粒的制备方法 | |
| CN111849442B (zh) | 一种超薄型二维纳米材料用于提高石油采收率的方法 | |
| CN111013588B (zh) | 一种类芬顿催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN112864478A (zh) | 一种氧化钒基水系锌离子电池、性能优化方法及正极材料 | |
| CN115028171B (zh) | 一种通过离子交换法制备玄武岩纳米片及制备方法 | |
| CN116083066B (zh) | 二维纳米颗粒的复合驱组合物及二维纳米颗粒的制备方法 | |
| CN115287052A (zh) | 基于界面调控的碳点复配驱油体系及其制备方法和应用 | |
| CN114377702A (zh) | 一种高效污水处理剂及其制备方法和应用 | |
| CN107418616A (zh) | 广谱型老化油破乳剂及其制备方法 | |
| CN115595132A (zh) | 一种采出液的乳化降黏减阻剂及其制备方法 | |
| CN107043647B (zh) | 一种巨电流变液用介电颗粒及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |