Вдосконалення процесу зневоднення та знесолення нафтових емульсій неіоногенним деемульгатором

Досліджено вплив температури на визначальні параметри седиментаційної стійкості емульсій – в’язкість дисперсного середовища (рис. 1) та різницю густин дисперсної фази та середовища при заданих радіусах глобул дисперсної фази. В області температур до 333 К вибрані нафти суттєво відрізняються в’язкісно-температурними характеристиками. Вище 333 К температура не істотно впливає на величину в’язкості для кожної з нафт. При температурі вище 353 К абсолютне значення в’язкості кожної з нафт не перевищує 4 сСт, що є оптимальним для руйнування емульсій.

Встановлено, що хоча нафти і відрізняються абсолютним значенням густини, однак зі збільшенням температури різниця між густинами дисперсних фаз та середовищ майже не змінюється, отже густина не є в даному випадку вирішальним чинником, який визначає відмінності в седиментаційній стійкості емульсій вибраних нафт.

Таким чином, проведеними дослідженнями встановлено, що стійкість емульсій вибраних нафт визначається як седиментаційною стійкістю (особливо для важких та смолистих нафт) при низьких температурах, так і агрегативною, це зумовлює використання для їх руйнування хімічних реагентів – деемульгаторів.

Четвертий розділ присвячений розробці нового деемульгатора на основі блок-кополімерів оксидів етилену та пропілену і дослідженню його фізико-хімічних властивостей.

Синтезовано шість зразків блок-кополімерів, в яких, з метою збільшення розгалуженості макромолекули в гідрофільний поліоксіетиленовий блок введено оксид пропілену шляхом алкілювання поліпропіленгліколю сумішшю оксидів етилену та пропілену.

Формула макромолекули отриманих блок-кополімерів:

 

НО (СН  СН2О) п  (СН  СН2О) m  (СН  СН2О) п Н,

  

R СН3 R

де R – радикал Н- або СН3-

 

Виявлено, що найвищою деемульгуючою активністю, яка оцінювалась за ступенем зневоднення та знесолення, володіють ті зразки блок-кополімерів, температура посвітління водних розчинів яких знаходиться в інтервалі 318-322 К (рис. 2). Очевидно, в цих

зразках оптимальне значення гідрофільно-ліпофільного балансу, при якому виявляється максимальна деемульгуюча здатність. Для подальших досліджень було відібрано зразок блок-кополімера (молекулярна маса 3030, молекулярна маса оксипропіленового блоку 1780, вміст гідрофільного блоку в макромолекулі 41% мольн.), який забезпечував максимальну ступінь зневоднення та знесолення.

Для приготування товарної форми деемульгатора досліджено розчинність блок-кополімера в воді, ізопропіловому спирті, ацетоні, бензолі, толуолі та гасі в інтервалі температур 293-353 К. Встановлено, що блок-кополімер при температурах нижче 313 К повністю розчиняється в воді, ізопропіловому спирті та ацетоні. В бензолі та толуолі розчинність обмежена. В гасовій фракції розчиняється при температурі вище 313 К.

Проведені дослідження показали, що отриманий блок-кополімер є поверхнево-активною речовиною, оскільки із збільшенням його концентрації в розчинниках спостерігається зменшення їх поверхневого натягу. Встановлено, що із зменшенням поверхневого натягу розчинів блок-кополімера його деемульгуюча здатність зростає. Максимальний ступінь зневоднення спостерігався у водних та водометанольних розчинах при концентрації блок-кополімера вище критичної концентрації міцелоутворення, яка становила 1-2% мас.

Розроблена товарна форма деемульгатора (водометанольний розчин блок-кополімера) під назвою ПМ, який має хороші технічні характеристики – низькі температуру застигання та в’язкість, нейтральне середовище.

Для вибору оптимальних умов деемульгування нафт проведені дослідження фазового розподілу активної частини деемульгатора. Встановлено, що при температурі 293 К ступінь вимивання деемульгатора в водну фазу становить більше 80%. Однак, із підвищенням температури розчинність активної частини деемульгатора в водній фазі зменшується, а в нафтовій зростає, і при температурі 353 К (верхня межа температури деемульгування на промислах) ступінь вимивання деемульгатора не перевищує 30%.

Встановлено антикорозійні властивості деемульгатора ПМ. В стандартному корозійному середовищі його захисна здатність становить 50-80% залежно від концентрації деемульгатора. Деемульгатор практично не зменшує антикорозійну здатність промислових інгібіторів корозії.

В п’ятому розділі подані результати вивчення зневоднюючої та знесолюючої здатності отриманого деемульгатора та вибору оптимальних умов руйнування емульсій. Досліджувались вплив температури в межах 293-353 К, витрати деемульгатора (до 100 г/т) та тривалості відстоювання (до 240 хв) на ступінь зневоднення та знесолення, вміст залишкової води і солей у вибраних нафтах.

Встановлено, що деемульгуюча здатність деемульгатора ПМ проявляється вже протягом перших 15 хв відстоювання. Основна кількість відстояної води відділяється протягом 1 години. Збільшення тривалості відстоювання більше 240 хв практично не змінює вміст залишкової води в нафті.

В інтервалі температур 293-313 К швидкість зневоднення деемульгатором ПМ визначається седиментаційною стійкістю емульсій, а при температурі вище 333 К – агрегативною.

Із збільшенням питомої витрати деемульгатора ПМ вміст залишкової води в нафтах зменшується (табл. 3). Ефективність деемульгатора і відповідно його питомі витрати залежать від температури та типу нафтової емульсії. Для нафт з парафіновим та змішаним типом стабілізаторів достатнє зневоднення (<1% залишкової води в нафті) в лабораторних умовах досягається при питомій витраті

 

Таблиця 3

Вміст залишкової води в емульсіях після деемульгування

Питома витрата, г/т Вміст залишкової води в емульсії після зневоднення при температурі, % мас. 

293 К 313 К 333 К 353 К

долинської нафти 

0 - 19, 30 19, 30 19, 30

10 - 19, 25 12, 71 10, 25