一种油溶性破乳剂的制备和评价

吴 倩，余志兵，戴泽青，葛圣才

(金浦新材料股份有限公司，江苏 南京 210047)

破乳是原油炼制过程中不可或缺的一步，随着采油技术的不断提高，带动了石油工业的迅速发展，油品的来源和油品的性质均发生了较大的变化，稠油、高酸值、高硫含量的石油明显增多，并且随着采油技术的提高，采出的原油油水乳液稳定性更高，而随着进口原油使用权放开，国内炼厂的原油品质变得参差不齐，一批有资质的地方炼厂对破乳剂的需求也大幅增加。因此，过去炼油厂加工原油时的相对稳定的工艺条件和配套的破乳剂已经很难适应新的要求，由此对破乳剂提出了更高的要求，以适应多种原油的电脱盐过程。

聚醚型破乳剂是目前应用广泛的破乳剂类型，对聚醚型破乳剂的改进和研究有待深入开展。复配是筛选破乳剂过程中常用的方法，但是要想从根本上得到破乳性能好的破乳剂，必须从调整聚醚结构入手。高效的破乳剂可以有效破坏油水乳化状态，使原油得到有效的脱盐脱水。从而提高电脱盐装置的脱盐效率，降低脱出水的含油量，还可显著降低电脱盐装置的能耗[1-3]。

1 实验部分

1.1 实验仪器及原料

1.1.1 实验仪器

(1) 高压釜，威海化工机械有限公司；(2) DPY-2E破乳剂及电脱盐性能测试仪，姜堰市分析仪器厂； (3) PHILIPS HR1704型搅拌机，飞利浦有限公司；(4) LC-2盐含量测定仪，姜堰市分析仪器厂；(5)红外光谱仪NEXUS870，美国NICOLET公司；(6) WATERS 244型GPC仪，美国WATERS公司。

1.1.2 实验原料

壬基酚，工业级；37%甲醛溶液，工业级；环氧丙烷，工业级；环氧乙烷，工业级；氢氧化钾，AR；苯，分析纯；二氧六环，分析纯；吡啶，试剂级；邻苯二甲酸酐，试剂级；乙醇，试剂级；丙酮，试剂级；酚酞指示剂，试剂级；氢氧化钠，试剂级；蒸馏水。

1.2 实验步骤

将烘熔的壬基酚加入玻璃三口瓶中，搅拌，加入催化剂，控制反应温度，缓慢滴加37%的甲醛溶液；加完甲醛溶液后，升温反应,然后在真空脱水后，降温，得到起始剂。

将起始剂与催化剂投入高压反应釜中,控制反应温度与反应压力的条件下,聚接PO，得到中间体。

将中间体与催化剂投入高压反应釜中,控制反应温度和反应压力的条件下，聚接PO，而后聚接EO，然后再聚接PO，脱水后出料。

1.3 实验条件的选择

在起始剂合成阶段，烷基酚与甲醛的物质的量比为1∶(0.8～1.5)，在甲醛滴加过程中控制反应温度为50～80℃，滴加完毕后反应温度为100～120℃。在中间体合成阶段，起始剂与PO的投料质量比为1∶300～510，反应温度为115～155℃,反应压力0.1～0.8MPa。在聚醚合成阶段，反应温度为115～155℃，反应压力0.1～0.8MPa。

在整个反应过程中，KOH作为催化剂，每个反应阶段中催化剂的用量为反应体系物料的0.3%(质量比)，EO和PO的质量为m(EO)/[m( EO) +m( PO)]=0.15～0.25,最后一次聚接PO的质量为整个反应过程中PO总量的50%。

2 结果与讨论

经实验优选后，按以下条件反应，壬基酚与甲醛的物质的量比为1∶1.2，m( EO)/[m(EO) +m(PO)]为0.25，得到破乳剂产物A。将得到的破乳剂产物用C10溶剂油稀释成35%的干剂含量，进行评价。

2.1 实验室电脱盐评价实验

本实验还以电场法，用不同的产地的原油对已合成的破乳剂产物A进行电脱盐性能评价。破乳剂的加剂量为10 ppm，方法如下：

取油样预热后，倒入到高速混调器(PHILIPS HR1704型搅拌机)，加入适量的水，通过控制搅拌速度和搅拌时间调节乳化强度。将混合好的油样倒入电脱盐罐中，把预先配制好的破乳剂样品加入电脱盐罐内。待电脱盐试验仪温度升到试验温度后，将电脱盐罐放入电脱盐试验仪内，启动预热开关，预热10min,听到蜂鸣声后取出,置于震荡器,震荡20次。将震荡后电脱盐罐重新放入电脱盐试验仪内，打开电源启动工作按扭，进行低高压脱盐。听到报警声后，关掉电源开关，取出电脱盐罐。将取出的电脱盐罐水冷至约60～70℃，打开下端微型开关放出水，并记录录出水量,然后放出脱盐后原油进行分析。

本实验中，加水量为油样的6%(质量比)，搅拌机转速2000 r/min，搅拌时间为6s。弱、强电场强度分别为350V/cm和350V/cm，电场时间分别为3min和2min。电脱盐实验结果见表1。

表1 电脱盐实验结果

2.2 静态脱水评价实验

通过原油静态脱水实验，对得到的破乳剂产物A进行评价[4]。具体实验方法采用SY/T5281-2000规定的评价方法，用不同的产地的原油对已合成的破乳剂进行性能评价。破乳剂的加剂量为10ppm，实验温度为80℃。取100 mL油水乳液进行静态脱水实验将本破乳剂产品进行实验室电脱盐装置模拟脱水实验。静态脱水实验结果见表2。

表2 静态脱水实验结果

2.3 产物表征

2.3.1 羟值的测定

将产物A的产物按照GB/T 7383-2007《非离子表面活性剂羟值的测定》中的方法测定羟值为24.1 mgKOH/g。

2.3.2 亲水-亲油平衡值的水数测定

早在1956年，水数的概念就被提出来，乔建江[5]等人验证了非离子表面活性剂的HLB值与水数之间有良好的对应关系，参照其测定水数的方法测得产物A的水数值为2.8。

2.3.3 GPC分析

对产物A进行GPC分析，分析条件如下:

柱温：25℃；溶剂：THF(HPLC)；流速：1mL/min；HPLC泵:Waters515；检测器：RI：Wyatt Optilab rEX；色谱柱：HR3HR4HR5Styragel色谱柱，三根串联；标样：PS(Mw=900～1.74×106g/mol D<1.1)。产物A的平均重均分子量 Mw(g/mol)为6900，平均数均分子量为 Mn(g/mol)为3500。

2.3.4 产物A的红外光谱分析

对产物B进行红外光谱分析，谱图见图1。

图1 产物A红外光谱分析图

由红外谱图上可见2970 cm-1和2870 cm-1处的-CH3特

征峰，1458 cm-1处的-CH2-特征峰,1109 cm-1处的C-O-C特征峰，1450、1513、1637 cm-1的芳环C=C特征峰，3500 cm-1处的O-H特征峰，由此可知合成的物质与目标一致。

3 结论

(1)按照本文合成路线得到的聚醚产物，经过一系列的表征，其相对分子质量、羟值、水数值，均符合实验设想。

(2)经实验评价，本文得到的聚醚破乳剂，破乳性能良好，脱后原油盐含量低，对多种原油有良好的适用性。将本破乳剂稀释为35%的干剂含量，使用量建议为10 ppm。

[1]王 超，薛 婷，赫曼求，等.原油破乳剂研究进展[J].当代化工，2015，44(8):2032-2034.

[2]张凤华，张永生，娄世松，等. 原油电脱盐技术研究进展[J].化工科技，2013,21(1)：71-74.

[3]尹艳洪. 烷氧基化产品的生产工艺、催化剂及其特殊应用[J].日用化学品科学,2014,37(9):19-25.

[4]国家石油和化学工业局．SY/T 5281-2000 原油破乳剂使用性能检验方法(瓶试法)[S].北京:中国标准出版社，2000．

[5]乔建江，徐心茹，詹 敏，等.非离子表面活性剂亲水-亲油平衡值的水数表征法[J].石油学报，1998,14(3):62-65.