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破乳劑原理深入分析
發(fā)表時(shí)間：2014-02-26
1、破乳過(guò)程。
破乳劑的破乳過(guò)程一般分為 3個(gè)階段: ①破乳劑加入原油乳狀液后, 讓它分散在整個(gè)油相中, 并能進(jìn)入被乳化的水珠上; ②破乳劑滲入到乳化水珠的保護(hù)層, 并使保護(hù)層脆弱變皺破壞, 保護(hù)層破壞后, 被乳化的水珠互相接近并接觸; ③水珠聚結(jié), 被乳化的水珠從連續(xù)相分離出來(lái)。
2、 破乳機(jī)理。
盡管存在許多穩(wěn)定原油乳狀液的因素, 但是從熱力學(xué)觀點(diǎn)看, 乳狀液是不穩(wěn)定體系, 即使最穩(wěn)定的乳狀液其最終的平衡都應(yīng)是兩相分離, 破乳是必然結(jié)果, 只是方式和時(shí)間的差別而已。根據(jù) Stokes定律, 對(duì)于W /O型原油乳狀液,增大油水密度差或減小分散介質(zhì)的粘度均有利于水滴沉降, 而沉降速度與水滴半徑的平方成正比。所以在原油脫水過(guò)程中要盡量控制各種因素, 創(chuàng)造條件使微小的水滴聚結(jié)變大, 加速水滴沉降的油水分離過(guò)程。例如, 增大水滴尺寸和油水密度差、減小原油密度等。其主要方法有: 加熱乳狀液 (熱處理)、加入破乳劑 (化學(xué)處理 )、施加電場(chǎng) (電處理) 等, 還有混合、振動(dòng)、微波、超聲、離心、過(guò)濾以及加入微生物等。原油破乳過(guò)程一般要同時(shí)采用上述兩種或數(shù)種方法。
近些年來(lái), 原油乳狀液的破乳機(jī)理的研究多集中在液滴聚結(jié)過(guò)程的精細(xì)考察和破乳劑對(duì)界面流變性質(zhì)的影響等方面, 但由于破乳劑對(duì)乳狀液的作用非常復(fù)雜, 盡管在這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行了大量的研究工作, 目前對(duì)破乳機(jī)理尚無(wú)統(tǒng)一論斷。一般認(rèn)為, 乳狀液的壞需經(jīng)歷分油、絮凝、膜排水、聚結(jié)等過(guò)程。破乳劑加入后朝油水界面擴(kuò)散, 由于破乳劑的界面活性高于原油中成膜物質(zhì)的界面活性, 能在油水界面上吸附或部分置換界面上吸附的天然乳化劑, 并且與原油中的成膜物質(zhì)形成具有比原來(lái)界面膜強(qiáng)度更低的混合膜, 導(dǎo)致界面膜破壞, 將膜內(nèi)包復(fù)的水釋放出來(lái), 水滴互相聚結(jié)形成大水滴沉降到
底部, 油水兩相發(fā)生分離, 達(dá)到破乳的目的。Kotsari dou等認(rèn)為, 水溶性破乳劑是通過(guò)取代界面粗乳化劑, 破壞乳液界面膜, 或改變界面層的潤(rùn)濕性, 產(chǎn)生界面非活性配合物而引起破乳; 而油溶性破乳劑除取代天然粗膠體外, 其機(jī)理是基于通過(guò)加入破乳劑的中和作用, 造成界面膜破壞, 從而使乳液破壞。H artland等人采用對(duì)稱平面平行膜模型描述了破乳劑的作用。在無(wú)破乳劑的體系內(nèi)液滴界面膜吸附瀝青質(zhì)等天然乳化劑, 兩個(gè)液滴的聚結(jié)膜發(fā)生薄化使天然乳化劑分子在界面上的濃度分布不均形成負(fù)的界面張力梯度, 這種狀況使膜排水作用降低; 加入破乳劑后, 破乳劑擴(kuò)散到界面上空缺的地
方, 由于相同界面濃度下, 破乳劑降低界面張力的能力高于天然乳化劑, 使膜中的界面張力降低, 阻止瀝青質(zhì)的轉(zhuǎn)移, 形成正的界面張力梯度, 加速膜排水過(guò)程。
根據(jù)研究結(jié)果, 目前公認(rèn)的破乳機(jī)理有以下幾點(diǎn): ①相轉(zhuǎn)移 反向變形機(jī)理; ②碰撞擊破界面膜機(jī)理; ③增溶機(jī)理; ④褶皺變形機(jī)理。
化學(xué)破乳的機(jī)理比較復(fù)雜, 總結(jié)起來(lái)有如下幾點(diǎn): ①化學(xué)破乳劑較乳化劑具有更高活性, 分散到油-水界面上, 可將乳化劑排掉, 自已構(gòu)成一個(gè)新的易破裂的界面膜。這種膜在重力沉降和電場(chǎng)作用下, 更易破裂, 便于油、水分離成層; ②化學(xué)破乳劑具有反相作用, 可使W /O型乳狀液反相成 O /W型。在反相過(guò)程中, 乳化膜破裂; ③化學(xué)破乳劑對(duì)
乳化膜有很強(qiáng)的溶解作用, 通過(guò)溶解使乳化膜破裂; ④化學(xué)破乳劑可以中和油 - 水界面膜上的電荷, 破壞受電荷保護(hù)的界面膜。
在 80年代中期, 我國(guó)油田上常用的破乳劑品牌有 AE型、AR型、SP型、TA型、DP A 型和 PE型等。從 80年代中期到現(xiàn)在, 我國(guó)油田工作者在破乳劑的研制、合成方面做了大量的工作, 針對(duì)油田的各自特點(diǎn), 研制出了一系列破乳劑, 包括: ①聚氨酯原油破乳劑; ②磷酸酯型原油破乳劑; ③烷基酚醛樹脂型原油低溫破乳劑; ④反相破乳劑; ⑤超高分子量聚醚原油破乳劑。
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