破乳劑對油水界面膜作用機理研究

李懿偉

[摘 要]目前，石油化工行業(yè)發(fā)展迅速，各種化學(xué)藥劑被用于石油開采中，其中破乳劑在油水界面膜的作用機理逐漸引發(fā)關(guān)注。本文從破乳劑和油水界面膜性質(zhì)的角度入手，研究破乳劑濃度和結(jié)構(gòu)油水界面膜的作用機理。

[關(guān)鍵詞]破乳劑 油水界面膜 作用機理 性質(zhì) 濃度 結(jié)構(gòu)

中圖分類號：TE345 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）11-0250-01

在石油化工開采的過程中不難發(fā)現(xiàn)，油水界面膜存在不同的表面活性劑或大分子物質(zhì)，油水界面膜呈現(xiàn)出不同的化學(xué)性質(zhì)。例如，若油水界面膜存在較多的瀝青質(zhì)，油水界面將呈現(xiàn)出高誘導(dǎo)性的表面粘性。在油水界面，表面活性劑分子結(jié)構(gòu)中的極性碳氫部分與水相溶，在油水界面膜表面產(chǎn)生界面壓，導(dǎo)致原油中油水難以分離。同時，油水界面中分子物質(zhì)的布朗運動引起油水界面膜的振蕩作用，抑制油水界面膜的粘性和彈性作用，經(jīng)過一段時間的物理布朗運動，界面膜排出水分子，實現(xiàn)油水的分離。此時，在油水界面膜加入破乳劑，消除油水界面膜的乳化劑，界面膜因為表面活性劑的缺少，彈性和粘性大幅度降低，界面壓強度減弱，液滴凝結(jié)速度加快，油水分離過程隨之加快。

一、破乳劑對油水界面膜作用機理概述

（一）破乳劑

破乳劑，顧名思義，是指能破壞乳化劑乳化作用并實現(xiàn)乳濁液分散凝聚的物質(zhì)。在石油化工開采作業(yè)中，破乳劑通常用來進行原油破乳脫水作業(yè)，實現(xiàn)原油中油水快速分離的理想效果。當前油田開采中常用的破乳劑可以分為NP系列和SA系列，NP系列包括主要成分為聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚的SP型破乳劑、主要成分為乙多乙烯多胺引發(fā)的聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚的AP型破乳劑等，SA系列包括主要成分為乙多乙烯多胺引發(fā)的聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚的AE型破乳劑、烷基酚醛樹脂、聚氧乙烯、聚氧丙烯聚合而成AR型破乳劑等。油水界面膜中，不同的破乳劑在不同條件下可以發(fā)生不同的破乳效果。

（二）油水界面膜的性質(zhì)

油水界面膜的性質(zhì)主要表現(xiàn)在表面張力、界面剪切粘度、界面動態(tài)張力梯度，這些性質(zhì)形成界面膜的天然保護屏障，是界面膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的重要影響因素。油水界面膜吸附著乳化性質(zhì)的表面活性劑，使界面膜中油與水之間形成相互之間的拉力，進而形成油水界面膜的表面張力。在油水界面膜中，液滴聚結(jié)的過程因為高強度的界面剪切粘度而極度緩慢，抑制界面膜的排水效率，阻礙石油中原油和水的分離。油水界面膜的薄化效率是油水分離的重要影響因素，界面膜因表面動態(tài)張力梯度的性質(zhì)而很難發(fā)生薄化現(xiàn)象。在石油的提取和分離中，油水界面膜的這些性質(zhì)是阻礙油水分離的關(guān)鍵，對石油的開采和利用帶來較大的負面作用。

二、破乳劑對油水界面膜的作用機理

針對油水界面膜存在表面張力、界面剪切粘度和界面動態(tài)張力梯度等性質(zhì)，在進行石油開采提取中可以加入相對應(yīng)的破乳劑，加快石油中油水的分離，石油化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大突破。首先，破乳劑借由代替油水界面膜表面的天然保護性乳化劑，破乳劑中的極性分子成分溶于水，非極性分子成分溶于油，在油水界面膜中產(chǎn)生極性分子和非極性分子的定向排列，形成油與水的相對拉力，通過降低或消除油水界面膜的表面張力而發(fā)生破乳作用，實現(xiàn)油水的分離過程。其次，破乳劑借由油水界面膜表面乳化劑的弱化或消除，達到降低油水界面膜的界面剪切粘度，加速油水界面內(nèi)液滴的聚結(jié)過程，進而達到油水快速分離的理想效果。最后，在油水界面膜的薄化過程中，液滴的流動導(dǎo)致界面膜表面乳化劑分布濃度的不均勻，形成界面動態(tài)張力梯度，致使油水界面膜表面剛化，剛性介面膜中野地排出速率明顯降低。此時在油水界面膜中加入破乳劑，減小油水界面膜表面乳化劑的濃度，改變油水界面膜表面乳化劑的濃度分布，界面動態(tài)張力梯度明顯降低，界面膜的薄化過程加快，液滴聚結(jié)排出速率得以加快，進而油水界面膜中油水分離過程得以有效縮短，石油提取和使用過程顯著加快，進一步促進石油化工行業(yè)的發(fā)展。

（一）破乳劑濃度對油水界面膜的作用

在油水界面膜的的破乳作用中，破乳劑的濃度是影響破乳作用的重要因素。在一定的濃度范圍內(nèi)，破乳劑的濃度越大，油水界面膜表面張力越小，界面剪切粘度越弱，界面膜表面動態(tài)張力梯度越小，油水界面膜的薄化速率越快，破乳劑破乳作用越明顯，反之亦然。當破乳劑濃度達到飽和值后，油水界面膜表面的破乳劑分子吸附數(shù)量不再增加，破乳作用同樣達到飽和。

（二）破乳劑結(jié)構(gòu)對油水界面膜的作用

在油水界面膜的破乳作用中，NP系列的破乳劑分子結(jié)構(gòu)為線性結(jié)構(gòu)，隨著聚氧乙烯成分的增加，在油水界面膜表面的吸附量增加，降低油水界面膜的表面張力、剪切粘度和動態(tài)張力梯度的能力加大，油水界面膜性質(zhì)的改變強度也隨之加強，油水界面膜的薄化速度亦加快，油水界面膜的壽命縮短，油水分離速率加塊。

在油水界面膜的破乳作用中，SA系列的破乳劑分子結(jié)構(gòu)為多分支結(jié)構(gòu)，隨著聚乙烯成分的增加，油水界面膜的表面張力和剪切粘度先加強后變?nèi)?，油水界面膜性質(zhì)的改變強度先變?nèi)鹾蠹訌姡退缑婺さ膲勖燃娱L后縮短，油水分離的速率同樣先降低后加快。

結(jié)束語

綜上所述，在石油的化工開采提取中，破乳劑的使用具有重要的意義。在油水界面膜中，破乳劑通過改變界面膜表面張力、界面剪切粘度和界面動態(tài)張力梯度等界面膜的性質(zhì)，破壞界面膜的穩(wěn)定，實現(xiàn)界面膜油水的快速有效分離。同時，在破乳劑的使用中，要注重根據(jù)不同性質(zhì)的油水界面膜，選取不同濃度和結(jié)構(gòu)的破乳劑，才能發(fā)揮破乳劑的最大效益，實現(xiàn)油水界面膜油水分離的最優(yōu)化結(jié)果。

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