Химические методы борьбы с эмульсиями классификация деэмульгаторов и их основные свойства реферат

Обновлено: 08.07.2024

Для разрушения нефтяных эмульсий широко применяются раз личные деэмульгаторы — поверхностно-активные вещества, обла дающие большей активностью, чем эмульгаторы.

Основное назначение деэмульгаторов — вытеснить с поверх ностного слоя капель воды эмульгаторы — естественные поверх ностно-активные вещества, содержащиеся в нефти (асфальтены, нафтены, смолы, парафин и мехпрпмесн) . Вытеснив с поверхностного слоя капель воды природные эмуль гирующие вещества, деэмульгатор образует гидрофильный адсорб ционный слой, в результате чего капельки воды при столкновении коалесцируют (сливаются) в более крупные капли и оседают.

Деэмульгаторы, применяемые для разрушения эмульсий типа В/Н, делятся на две группы: на ионогенные (образующие ионы в водных растворах) и неионогенные (не образующие ионов в вод ных растворах).

По типу гидрофильных групп различают ионогенные и неионогенные деэмульгаторы (ДЭ).

Ионогенные – диссоциируют в растворе на ионы, один из которых поверхностно-активен, а другой – нет. В зависимости от знака заряда иона ПАВ делят на анионные, катионные и амфотерные. Первыми деэмульгаторами были соли карбоновых кислот, позднее – сульфопроизводные: НЧК – нейтрализованный черный контакт. Это соли водорастворимых сульфокислот; НКГ – нейтрализованный кислый гудрон. Расход таких деэмульгаторов составляет 3-7 кг/т (нефти).

Неионогенные – молекулы ПАВ не диссоциируют в растворе и сохраняют электрическую нейтральность. Их получают присоединением окиси этилена CH ₂ OCH ₂ к органическим веществам с подвижным атомом водорода: кислоты, спирты, фенолы и др.

Неионогенные деэмульгаторы можно получить с любыми свойствами, изменяя соотношение между гидрофобной и гидрофильной частями деэмульгатора, в т.ч. будет изменяться и его поверхностная активность. Она также зависит от соотношения гидрофильной и гидрофобной частей деэмульгатора.

Замена окиси этилена окисью пропилена может повысить растворимость деэмульгатора в нефти, не нарушая его гидрофильных свойств. Расход неионогенных деэмульгаторов составляет 40-50 г/т.

Множество технологических процессов основывается на деэмульгировании – разрушении эмульсий, например, обезвоживание сырой нефти, очистка сточных вод и другие процессы.

Существует два способа разрушения эмульсий, которые сопровождаются явлениями седиментации и коалесценции.

По экспериментальным данным на реальных объектах (например, отделение сливок от молока), не происходит полного разрушения эмульсии, а образуются две эмульсии, одна из которых богаче дисперсной фазой.

Капля радиусом r и плотностью ρ будет всплывать в более тяжелой жидкости с плотностью ρ₀ и вязкостью η со скоростью U_сед по уравнению Стокса:

При ρ > ρ₀ капля опустится на дно под действием силы тяжести. Таким образом, осаждение капель в эмульсии – следствие образования больших капель и большого различия в плотностях жидкостей. Для ускорения процесса седиментации применяют центрифугирование.

2. Коалесценция. Полное разрушение эмульсии с выделением компонентов в чистом виде называется коалесценцией. Этот процесс происходит в две стадии, которые представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Стадии процесса коалесценции

капли дисперсной фазы образуют агрегаты, легко распадающиеся при слабом перемешивании.

капли в агрегате сливаются в одну большую каплю; процесс необратим, так как для разрушения больших капель на малые и воссоздания эмульсии требуется сильное перемешивание.

Техника разрушения эмульсий. В промышленности эмульсии разрушают:

• осаждением под действием силы тяжести или центробежных сил.

Используют и несколько методов одновременно.

Термические методы разрушения:

а) повышение температуры;

Многие эмульсии можно разделить на составляющие их компоненты нагреванием до высокой температуры с последующим отстаиванием. Предполагается, что нагревание ускоряет химические реакции, могущие протекать в эмульсиях, изменяет природу поверхностного слоя, уменьшает вязкость. Таким образом, создаются условия, благоприятные для распада эмульсии.

б) понижение температуры.

В процессе замораживания зарождаются кристаллы льда, которые растут, захватывая воду. Масляные капли (эмульсия Ι рода) сжимаются. Кроме того, может кристаллизоваться в отдельных участках эмульсии любая растворенная соль. При этом разрываются оболочки, которые предотвращают коалесценцию. Замораживанию противостоят только эмульсии, в которых капли окружены жесткой оболочкой (например, молочные сливки), но и они являются неустойчивыми при длительном хранении в условиях низкой температуры.

Химические методы разрушения:

Действие методов заключается в удалении барьеров, препятствующих коалесценции. Химические вещества – деэмульгаторы – нейтрализуют действие защитного слоя (например, растворяют защитные пленки). Прямые эмульсии, стабилизированные эмульгаторами, можно разрушить добавлением электролитов с поливалентными ионами, которые не только сжимают ДЭС, но и переводят эмульгатор в малорастворимую в воде форму.

б) обращение эмульсий.

Эмульгатор можно нейтрализовать другим эмульгатором, способствующим образованию эмульсии обратного типа. Можно добавить вещество более поверхностно-активное, чем эмульгатор, само по себе не образующее прочных плёнок. Так, спирты (пентиловый, амиловый и т.д.) вытесняют эмульгаторы, растворяют их пленки и способствуют коалесценции. Для каждой эмульсии выбирают деэмульгатор, оказывающий оптимальное действие.

Электрические методы разрушения. Применение данного метода возможно в двух случаях:

• когда капли заряжены;

• когда они электронейтральны, но приобретают дополнительный дипольный момент, индуцируемый в постоянном или переменном электрическом поле. Происходит коалесценция диполей. Разрушение эмульсий электрическими методами осуществляется специальными аппаратами.

Осаждение под действием силы тяжести или центробежных сил

Таблица 3 – Виды осаждения.

грубые эмульсии, содержащие капли больших размеров (например, нефтяные) выдерживают в отстойнике, но при этом капли мелких размеров остаются во взвешенном состоянии; время отстаивания – около 1 часа.

в них более тяжелая жидкость выталкивается к периферии и отводится, а более легкая жидкость собирается вблизи центра; продолжительность операции – несколько минут, данный метод является наиболее эффективным.

Вывод: проблема деэмульгирования в промышленности также важна, как и проблема получения эмульсии. При производстве масла и сливок из молока важны стабилизаторы, улучшающие процесс эмульгирования, тогда как очистка сточных вод, очищение от эмульсий трущихся механических частей оборудования ставит проблему разрушения эмульсий, и технологческое решение этих задач требует грамотного подхода, основанного на теории строения и свойств дисперсных систем.

Список используемой литературы и источников

Транспортировка и хранение скоропортящихся пищевых продуктов. Данилин В.Н., Петрашев В.А., Боровская Л.В.// Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 1996. № 1-2. С. 7

Способ очистки подмыльных щелоков. Данилин В.Н., Доценко С.П., Косачев В.С., Боровская Л.В. Патент на изобретение RUS 2103339 29.12.2008.

Исследование студней на основе каррагинана и пектина методом дифференциальной сканирующей калориметрии./Барашкина Е.В., Тамова М.Ю., Боровская Л.В., Миронова О.П. /Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2003. № 4. С. 85-86.

Щукин Е.Д., Перцов А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия. М.: Высш. шк., 1992. 414 с.

Вы здесь: Добыча и подготовка нефти Деэмульгаторы, применяемые для разрушения нефтяных эмульсий

Деэмульгаторы, применяемые для разрушения нефтяных эмульсий

Рейтинг: / 30

Для предотвращения образования, а так же для разрушения уже образовавшихся нефтяных эмульсий широко применяются деэмульгаторы - поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые в отличие от природных эмульгаторов способствуют значительному снижению стойкости нефтяных эмульсий.

Воздействие деэмульгатора на нефтяную эмульсию основано на том, что деэмульгатор, адсорбируясь на поверхности раздела фаз нефть – вода, вытесняет и замещает менее активные поверхностно-активные природные эмульгаторы.

Природные эмульгаторы – естественные поверхностно-активные вещества, содержащиеся в нефти (асфальтены, нафтены, смолы, парафины) и в пластовой воде. Деэмульгаторы должны обладать большей активностью, чем эмульгаторы. Пленка, образуемая деэмульгатором, менее прочна. По мере накопления деэмульгатора на поверхности капелек воды между последними возникают силы взаимного притяжения. В результате этого мелкие диспергированные капельки воды образуют большие капли (хлопья), в которых пленки вокруг глобул воды обычно сохраняются. Процесс образования больших хлопьев из мелкодиспергированных капелек воды в результате воздействия деэмульгатора называется флоккуляцией (хлопьеобразованием). В процессе флоккуляции поверхностная пленка глобул воды становится достаточно ослабленной, происходит ее разрушение и слияние глобул воды. Процесс слияния капелек воды называется коалесценцией. Хорошие деэмульгаторы должны обеспечивать не только сближение диспергированных капелек воды в эмульсии, но также и разрушать окружающие их пленки и способствовать коалесценции.

Проксамины - продукты последовательного оксипропилирования, затем
оксиэтилирования этилендиамина:

H-(C2H4О)n - (C3H6 О )m(СзН6О)-(С2Н4О) -Н
NCH2CH2N
H-(C2H4 О )n-(C3H6 О )m(С3Н6О)-(С2Н4О) -Н

Проксанолы 146 и 186 при обычной температуре светло-желтые пасты, при легком
нагревании переходят в вязкие жидкости, растворимые в воде, применяются в виде 2-3%-ных
водных растворов.
Проксанол 305 - маслянистая жидкость светло-коричневого цвета, плотностью
1,036г/см3, слаборастворимая в воде, керосине, хорошо растворимая в спирте, толуоле и др.
органических растворителях.
Дипроксамин 157 - продукт последовательного оксиэтилирования, затем
оксипропилирования этилендиамина:
Н-(С3Н6О)m-(С2Н4О)n(С2Н4О)n-(С3Н6О) m -Н
NCH2CH2N
Н-(С3Н6О) m -(С2Н4О)n(С2Н4О)n-(С3НбО) m –Н

Класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76 - 3-й, ПДК в воздухе рабочей зоны - 300,0 мг/м3.
Температура самовоспламенения - 400оС (по метанолу);
Температура вспышки – 15оС;
Пределы взрываемости: нижний – 5,5 об. %; верхний – 36,6 об. %.
Плотность реагента (при 20оС) - 940-980 кг/м3.
Вязкость кинематическая (при 20 С), 30-60 мм2/с
Температура застыавания – минус 50°С.
Внешний вид – однородная жидкость от бесцветного до светло- коричневого цвета;
(Технические условия на деэмульгатор "Рекорд -118" , предназначенный для промысловой подготовке нефти).

Твердотопливные котлы в Украине котлы в Украине

Полное описание первых признаков и выраженных симптомов при гепатите В здесь

2.1 Условия реакции. Осуществление синтеза реагента-деэмульгатора.

2.2 Характеристики нефти Усинского месторождения. Аппарат Дина-Старка.

Список использованной литературы

В последние годы добыча нефти становится все труднее, потому что эксплуатационные объекты некоторых месторождений, как правило, находятся в поздней стадии, которая характеризуется высокой выработанностью залежей нефти и значительным обводнением продукции скважин, вследствие закачки в пласт воды для поддержания внутрипластового давления. При постоянном повышении добычи нефти методом заводнения существует проблема постепенного изменения группового химического состава сырой нефти на скважинах, что способствует изменению типа водонефтяной эмульсии при эксплуатации месторождения. В связи с этим требуются дополнительные расходы на исследование, тестирование, разработку и закуп новых реагентов, т.к. эффективность определенного реагента различна и зависит от состава нефти. Смешивание нефти и сопутствующих ей пластовых вод способствует образованию устойчивых нефтяных эмульсий обратного типа с высоким содержанием солей. Часто эти эмульсии нежелательны, так как они могут привести к ряду проблем, включая: производство некачественной сырой нефти (с высоким содержанием твердых частиц и воды); отравлению катализаторов и коррозии труб и оборудования для отстаивания воды; экологические проблемы при разливах нефти в реках и океанах. Образование эмульсии при добыче нефти является дорогостоящей проблемой, вследствие спроса на дорогие химические продукты и оборудование, а иногда и неэффективного разделения. Простые гравитационные или электро-коалесцентные процессы разделения довольно дороги и отнимают много времени. Следовательно, химическая деэмульсация с добавлением поверхностно-активных деэмульгаторов по-прежнему является одним из наиболее часто применяемых промышленных методов, разрушающих водонефтяные эмульсии. Заводнение нефти щелочью, поверхностно-активным веществом и полимером может повысить нефтеотдачу и снизить издержки по добыче. Тем не менее, дозировки реагента со временем становятся все большими, а подбор необходимого реагента остается методом проб и ошибок. Дозирование в эмульсию деэмульгатора в больших концентрациях может привести и к обратному эффекту – повысить устойчивость эмульсии в результате образования устойчивых ассоциатов. Поэтому исследование и выбор наиболее эффективного деэмульгатора и его оптимального количества для продукции скважин является сложной задачей. Нефти различных месторождений имеют различные физико-химические характеристики.

Читайте также: