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氟表面活性剂在石油集输领域的应用

来源:石家庄市海森化工有限公司  日期:2016-06-25 09:00:00  属于:产品技术
文章摘要:表面活性剂是一种有机化学试剂,在物理性质和化学性质因自身的结构不同存在着不同差异。考虑到油气开采的特殊性,石家庄海森化工生产含氟表面活性剂6810和6812在油气开采和运输过程中有着非常官方的应用。例如原油开采出来后,为提高原油的运输能力,在原油中适当加入表面活性剂,使原油与水形成0/W性悬浊液,从而降低原油运输过程中于输送管道的摩擦阻力,最终提高原油的输送能力。下面介绍一下含氟表面活性剂在输送原油过程中起到的作用。
  表面活性剂是一种有机化学试剂,在物理性质和化学性质因自身的结构不同存在着不同差异。考虑到油气开采的特殊性,石家庄海森化工生产含氟表面活性剂6810和6812在油气开采和运输过程中有着非常官方的应用。例如原油开采出来后,为提高原油的运输能力,在原油中适当加入表面活性剂,使原油与水形成0/W性悬浊液,从而降低原油运输过程中于输送管道的摩擦阻力,最终提高原油的输送能力。下面介绍一下含氟表面活性剂在输送原油过程中起到的作用。

氟表面活性剂在集输领域的应用
 
4.1稠油降黏剂
  密度大、凝固点高、黏度大、流动困难是稠油资源的特点,严重制约着稠油的开采和输送。长期以来,对于高黏、高凝原油的输送,国内外主要采用传统的加热降黏和乳化降黏的输送方式,前者是沿输油管线间断加热,消耗大量的燃料和动力;后者则存在后处理(如脱水)问题。目前最受石油工业界普遍关注的、被认为是最有前途的方法,是采用化学添加剂降低原油的凝固点和黏度,使其易于流动。这种方法操作简便,能节约大量能耗。
 
氟表面活性剂具有耐高温和高表面活性的特点,可满足稠油热采技术的要求,但价格昂贵。若将氟表面活性剂与碳氢表面活性剂复配使用,不仅可获得表面活性高的表面活性剂,还可降低氟表面活性剂的消耗和生产成本,有利于应用。研究发现,将全氟辛酸钠和辛烷基磺酸甲酯复配后,可将其表面张力和界面张力分别降至15mN/m和1mN/m以下;全氟辛酸钠分别与三甲基十二烷基溴化铵、三甲基辛烷基溴化铵等阳离子表面活性剂复配,与十二烷基-2-羟丙基磺酸钠复配,也有同样效果。
以全氟聚醚羧酸在0~2.7kPa下的<130℃馏分和130~150℃馏分为原料制得的两个全氟聚醚酰胺磺酸钠表面活性剂ANF2I和ANF2Ⅱ,分别与十二烷基二甲基苄基溴化铵、十八烷基磺酸钠或辛基酚聚氧乙烯醚等表面活性剂复配,考察了复配物对稠油的降黏性能。全氟聚醚酰胺磺酸钠表面活性剂浓度降低,表面活性增加。相同复配比例下,全氟聚醚磺酸钠与二甲基十二烷基苄基溴化铵复配降黏效果最显著。碳氢表面活性剂与ANF2Ⅰ或ANF2Ⅱ复配比例增大,表面活性随之降低。加入质量分数0.03%的复配物,稠油的表面张力降至22~30mN/m。ANF2I与十二烷基二甲基苄基溴化铵复配的降黏剂DX21的降黏效果最显著,对渤海绥中稠油或辽河稠油的降黏率为93%~99%,且具有耐高温性能。
 
4.2原油降凝剂
  我国原油大部分属于高含蜡原油,蜡质量分数高达15%~37%,个别原油蜡质量分数高达40%以上,且大部分集中在润滑油馏分内。原油还含有胶质和沥青质等多种组分,给石油的开采和运输带来很多困难。含蜡原油失去流动性的原因是在低温下析出蜡晶,这些蜡晶大多呈板状或针状,并且相互结合在一起形成三维网目构造,把低凝点的油分、胶质、沥青质、污泥、水等吸附并包在里面,形成蜡膏状物质而使原油失去流动性。降凝剂的作用是影响蜡晶形态和网目构造的发育过程,改变原油中蜡晶的尺寸和形状,阻止蜡晶形成三维空间网络结构。原油降凝剂是原油流动改性剂的一个重要组成部分,又称为低温流动改进剂,它们是一类能够降低石油及油品凝固点,改善其低温流动性的物质。目前公认的原油降凝剂有表面活性剂型、聚合物型和复配型聚合物[17]。
 
美国Conoco公司发明了烷基丙烯酸酯、全氟烷基乙基烷基丙烯酸酯和2-乙烯基吡啶三元共聚物原油降凝剂,其关键的结构特征是利用了最新发展起来的全氟烷基。全氟表面活性剂的表面吸附能力远大于全氢碳链表面活性剂,其热稳定性大,电负性也大,空间位阻大,相邻原子间具有相当大的排斥力,使蜡晶的分散加大。更好的全氟表面活性剂既疏水又疏油,低凝烃不易粘附上去,对沥青基原油却具有很大的降黏作用,使非烃类沥青粒子分散。因此,利用高分子表面活性剂,增加胺盐、酰胺基等高分散性基团加强分散性,是又一种复配原则。近10年来的配方研究,美国Conoco公司和CIBAGEIGY公司[19]的配方都加入了全氟表面活性剂,其代表性的结构是[(Rf)nR′]mZ。其中,Rf为惰性稳定的疏水疏油氟代脂肪基,R′为具有(n+1)价的酰胺、磺酸、环烷基团,Z为具有m化学价的烃基。
 
4.3油罐防腐剂
由于油品组成复杂,特别是含有水分和盐类时,对罐体材料会产生腐蚀,因此,要求罐内层必须覆以防腐涂料,以延长油罐寿命。传统的涂料主要为生漆和环氧树脂等,但这些物质都易受到储存油品的侵蚀,每隔一段时间必须加以清洗重涂。而如果采用含有氟表面活性剂的涂料,则由于其既疏水又疏油的特点,防污染性能明显增强,有报道称采用氟涂料用于油罐内层涂覆时,油罐使用寿命可延长3倍。
 
4.4燃油增效剂
研究表明,在燃料油中加入氟表面活性剂,可使燃油充分雾化,燃烧完全,提高燃油的燃烧效率,节省燃料,改善发动机工作状况,降低尾气烟雾排放,减小环境污染,并能使喷油嘴积碳减少,延长机械寿命。如在汽油中加入质量分数0.02%的surfronS-381,可使汽油发动机的工作效率提高15%[21,22]。
 
4.5杀菌剂[23]
油田污水主要包括原油脱出水、钻井污水及站内其他类型的含油污水。油田污水的处理根据油田生产、环境等因素可以有多种方式。钻井污水成分也十分复杂,主要包括钻井液、洗井液等。钻井污水的污染物主要包括钻屑、石油、黏度控制剂(如黏土)、加重剂、黏土稳定剂、腐蚀剂、防腐剂、杀菌剂、润滑剂、地层亲和剂、消泡剂等,钻井污水中还含有重金属。其他类型污水主要包括油污泥堆放场所的渗滤水、洗涤设备的污水、油田地表径流雨水、生活污水以及事故性泄露和排放引起的污染水体等。表面活性剂在油田污水处理中主要用作阻垢剂、防腐剂和杀菌剂。目前所用杀菌剂多为十二烷基二甲基苄基氯铵(1227),但长期使用阳离子表面活性剂杀菌剂后,易产生抗药性,因此亟须开发新型的杀菌剂,特别是含氟类杀菌剂。

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