破乳剂原理深入分析
发表时间：2014-02-26
1、破乳过程。
破乳剂的破乳过程一般分为 3个阶段: ①破乳剂加入原油乳状液后, 让它分散在整个油相中, 并能进入被乳化的水珠上; ②破乳剂渗入到乳化水珠的保护层, 并使保护层脆弱变皱破坏, 保护层破坏后, 被乳化的水珠互相接近并接触; ③水珠聚结, 被乳化的水珠从连续相分离出来。
2、 破乳机理。
尽管存在许多稳定原油乳状液的因素, 但是从热力学观点看, 乳状液是不稳定体系, 即使最稳定的乳状液其最终的平衡都应是两相分离, 破乳是必然结果, 只是方式和时间的差别而已。根据 Stokes定律, 对于W /O型原油乳状液,增大油水密度差或减小分散介质的粘度均有利于水滴沉降, 而沉降速度与水滴半径的平方成正比。所以在原油脱水过程中要尽量控制各种因素, 创造条件使微小的水滴聚结变大, 加速水滴沉降的油水分离过程。例如, 增大水滴尺寸和油水密度差、减小原油密度等。其主要方法有: 加热乳状液 (热处理)、加入破乳剂 (化学处理 )、施加电场 (电处理) 等, 还有混合、振动、微波、超声、离心、过滤以及加入微生物等。原油破乳过程一般要同时采用上述两种或数种方法。
近些年来, 原油乳状液的破乳机理的研究多集中在液滴聚结过程的精细考察和破乳剂对界面流变性质的影响等方面, 但由于破乳剂对乳状液的作用非常复杂, 尽管在这个领域进行了大量的研究工作, 目前对破乳机理尚无统一论断。一般认为, 乳状液的坏需经历分油、絮凝、膜排水、聚结等过程。破乳剂加入后朝油水界面扩散, 由于破乳剂的界面活性高于原油中成膜物质的界面活性, 能在油水界面上吸附或部分置换界面上吸附的天然乳化剂, 并且与原油中的成膜物质形成具有比原来界面膜强度更低的混合膜, 导致界面膜破坏, 将膜内包复的水释放出来, 水滴互相聚结形成大水滴沉降到
底部, 油水两相发生分离, 达到破乳的目的。Kotsari dou等认为, 水溶性破乳剂是通过取代界面粗乳化剂, 破坏乳液界面膜, 或改变界面层的润湿性, 产生界面非活性配合物而引起破乳; 而油溶性破乳剂除取代天然粗胶体外, 其机理是基于通过加入破乳剂的中和作用, 造成界面膜破坏, 从而使乳液破坏。H artland等人采用对称平面平行膜模型描述了破乳剂的作用。在无破乳剂的体系内液滴界面膜吸附沥青质等天然乳化剂, 两个液滴的聚结膜发生薄化使天然乳化剂分子在界面上的浓度分布不均形成负的界面张力梯度, 这种状况使膜排水作用降低; 加入破乳剂后, 破乳剂扩散到界面上空缺的地
方, 由于相同界面浓度下, 破乳剂降低界面张力的能力高于天然乳化剂, 使膜中的界面张力降低, 阻止沥青质的转移, 形成正的界面张力梯度, 加速膜排水过程。
根据研究结果, 目前公认的破乳机理有以下几点: ①相转移 反向变形机理; ②碰撞击破界面膜机理; ③增溶机理; ④褶皱变形机理。
化学破乳的机理比较复杂, 总结起来有如下几点: ①化学破乳剂较乳化剂具有更高活性, 分散到油-水界面上, 可将乳化剂排掉, 自已构成一个新的易破裂的界面膜。这种膜在重力沉降和电场作用下, 更易破裂, 便于油、水分离成层; ②化学破乳剂具有反相作用, 可使W /O型乳状液反相成 O /W型。在反相过程中, 乳化膜破裂; ③化学破乳剂对
乳化膜有很强的溶解作用, 通过溶解使乳化膜破裂; ④化学破乳剂可以中和油 - 水界面膜上的电荷, 破坏受电荷保护的界面膜。
在 80年代中期, 我国油田上常用的破乳剂品牌有 AE型、AR型、SP型、TA型、DP A 型和 PE型等。从 80年代中期到现在, 我国油田工作者在破乳剂的研制、合成方面做了大量的工作, 针对油田的各自特点, 研制出了一系列破乳剂, 包括: ①聚氨酯原油破乳剂; ②磷酸酯型原油破乳剂; ③烷基酚醛树脂型原油低温破乳剂; ④反相破乳剂; ⑤超高分子量聚醚原油破乳剂。
