破乳劑原理深入分析
發表時間：2014-02-26
1、破乳過程。
破乳劑的破乳過程一般分為 3個階段: ①破乳劑加入原油乳狀液后, 讓它分散在整個油相中, 并能進入被乳化的水珠上; ②破乳劑滲入到乳化水珠的保護層, 并使保護層脆弱變皺破壞, 保護層破壞后, 被乳化的水珠互相接近并接觸; ③水珠聚結, 被乳化的水珠從連續相分離出來。
2、 破乳機理。
盡管存在許多穩定原油乳狀液的因素, 但是從熱力學觀點看, 乳狀液是不穩定體系, 即使最穩定的乳狀液其最終的平衡都應是兩相分離, 破乳是必然結果, 只是方式和時間的差別而已。根據 Stokes定律, 對于W /O型原油乳狀液,增大油水密度差或減小分散介質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。所以在原油脫水過程中要盡量控制各種因素, 創造條件使微小的水滴聚結變大, 加速水滴沉降的油水分離過程。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 (化學處理 )、施加電場 (電處理) 等, 還有混合、振動、微波、超聲、離心、過濾以及加入微生物等。原油破乳過程一般要同時采用上述兩種或數種方法。
近些年來, 原油乳狀液的破乳機理的研究多集中在液滴聚結過程的精細考察和破乳劑對界面流變性質的影響等方面, 但由于破乳劑對乳狀液的作用非常復雜, 盡管在這個領域進行了大量的研究工作, 目前對破乳機理尚無統一論斷。一般認為, 乳狀液的壞需經歷分油、絮凝、膜排水、聚結等過程。破乳劑加入后朝油水界面擴散, 由于破乳劑的界面活性高于原油中成膜物質的界面活性, 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形成具有比原來界面膜強度更低的混合膜, 導致界面膜破壞, 將膜內包復的水釋放出來, 水滴互相聚結形成大水滴沉降到
底部, 油水兩相發生分離, 達到破乳的目的。Kotsari dou等認為, 水溶性破乳劑是通過取代界面粗乳化劑, 破壞乳液界面膜, 或改變界面層的潤濕性, 產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, 其機理是基于通過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等人采用對稱平面平行膜模型描述了破乳劑的作用。在無破乳劑的體系內液滴界面膜吸附瀝青質等天然乳化劑, 兩個液滴的聚結膜發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, 阻止瀝青質的轉移, 形成正的界面張力梯度, 加速膜排水過程。
根據研究結果, 目前公認的破乳機理有以下幾點: ①相轉移 反向變形機理; ②碰撞擊破界面膜機理; ③增溶機理; ④褶皺變形機理。
化學破乳的機理比較復雜, 總結起來有如下幾點: ①化學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, 自已構成一個新的易破裂的界面膜。這種膜在重力沉降和電場作用下, 更易破裂, 便于油、水分離成層; ②化學破乳劑具有反相作用, 可使W /O型乳狀液反相成 O /W型。在反相過程中, 乳化膜破裂; ③化學破乳劑對
乳化膜有很強的溶解作用, 通過溶解使乳化膜破裂; ④化學破乳劑可以中和油 - 水界面膜上的電荷, 破壞受電荷保護的界面膜。
在 80年代中期, 我國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年代中期到現在, 我國油田工作者在破乳劑的研制、合成方面做了大量的工作, 針對油田的各自特點, 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。
