試論破乳劑破乳機理而及破乳效果影響因素

郭鑫 劉小芳 程家家 欒翔 單連偉

【摘要】本文重點論述了破乳劑破乳機理、破乳劑篩選以及影響破乳劑效果的因素，以期為改進(jìn)破乳劑在原油脫水過程中的應(yīng)用提供技術(shù)參考。

【關(guān)鍵詞】破乳劑? 破乳機理? 影響因素

原油乳狀液在外運之前需要使用合適的破乳劑進(jìn)行破乳脫水。原油進(jìn)行破乳的方法比較多，有微生物法超聲波法微孔過濾法，而最常用是化學(xué)方法，就是在一定溫度下向原油乳狀液中添加破乳劑。筆者擬結(jié)合工作實際，對化學(xué)方法中破乳劑作用機理及其實踐應(yīng)用作一淺析。

一、破乳劑破乳機理

破乳劑實質(zhì)是一種油田化學(xué)劑，它的主要作用就是對原油采取液中的油與分進(jìn)行分離。破乳劑破乳機理是利用破乳劑能夠有效粘附到油水界面，從而打破油水界面膜的穩(wěn)定性，造成油水結(jié)合膜破裂，經(jīng)克服油水相互作用力后，分離出來的水經(jīng)過相互碰撞后凝聚在一起，在重力作用下，形成水滴并在原油中得以沉降分離（油水分離后水滴結(jié)合沉降見圖1）。破乳劑之所以能對原油進(jìn)行破乳，主要是利用其表面活性作用、反相作用、潤濕和滲透作用和反離子作用。

（一）表面活性作用

一般來說，絕大多數(shù)破乳劑都是極具高效活性，極易快速吸附到原油油水界面上，促使油水界面膜的表面自由能被破壞或者降低，吸附在油水界面上，造成W/O型乳狀液性能不穩(wěn)定，在施加外力作用條件下，界面膜極易破裂，本來是乳狀液微粒內(nèi)相的水，經(jīng)外力從界面得以突破膜并進(jìn)入外相，實現(xiàn)了油水分離。

（二）反相作用

親水型的破乳劑能夠把W/O型乳狀液，直接轉(zhuǎn)變?yōu)槌蒓/W型乳狀液，通過乳化過程的變換，使O/W型乳狀液變得不穩(wěn)定，實現(xiàn)油水分離。

（三）潤濕和滲透作用

破乳劑之所以能夠降低原油粘度，使表面膜得以破壞，主要是它能夠溶解并吸附油水界面的膠質(zhì)、可以溶解吸附在油水界面的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，以及有機酸等天然的乳化劑，然后，透過薄膜與水飽和，從而形成了親水的吸附層，在外力與重力的作用下，水滴碰撞得到合并，使得水滴沉降并得以與原油實現(xiàn)分離。

（四）反離子作用

吸附了部分正離子的水滴之間相互排斥。離子型的破乳劑能吸附在水滴表面上將正電荷中和，減弱水滴間的靜電斥力，破壞界面膜，使水滴合并沉降下來。

二、破乳劑篩選

破乳劑的選擇，對原油脫水效果影響非常大，因此，選擇合適的破乳劑，需要通過實驗對比分析來加以確定。采用《SY/T5280-2

000原油破乳劑通用技術(shù)條件》作為評價標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合破乳劑破乳效果主要性能指標(biāo)，如脫水率、出水速度、油水界面狀態(tài)、脫出水的含油率、最佳用量、低溫脫水性能等，4種破乳劑濃度分別為50mg/L、100mg/L、200mg/L，對4種不同破乳劑和空白（無藥劑）脫水能力和進(jìn)行實驗對比分析各種破乳劑和不加藥劑情況在不同時間的脫水量及油水界面顏色情況。同樣加藥濃度200 mg/L、脫水時間12小時，通過實驗及對比分析，破乳劑以WD-11-13型破乳劑為較好，現(xiàn)場投加濃度宜為100-200mg /L。另外，WD-11-13型破乳劑脫水效果與溫度與濃度有較大的關(guān)系，在濃度不變的條件下，破乳劑脫水效果隨溫度升高而明顯改善;同樣，在恒溫下，WD-11-13型破乳劑也隨著濃度的增大破乳效果也越好。

三、影響破乳劑效果因素

通過實踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，影響破乳劑脫水效果主要包括沉降時間、油液溫度、油水界面、現(xiàn)場工況四大關(guān)鍵因素。

（一）沉降時間

正常情況下，水層高度與原油沉降時間成反比關(guān)系。但是水層高度需保持在合適的范圍內(nèi)，并不是越高越好，否則沉降時間太短，影響脫水效果。

（二）油液溫度

油液溫度對原油破乳效果也有直接關(guān)系，因為溫度升高了，就會導(dǎo)致水滴體積增大，就會突破界面，造成界面膜破壞，水滴就越容易集聚。同時，溫度升高了，原油的粘度也就相應(yīng)的降低了，破乳劑也就越容易進(jìn)行有效擴散與滲透，破乳效果自然更好。其實從能量的角度來分析，溫度的提升，加速了分子的熱運動，使其變得更加活躍，也就增大了破乳劑的活性，降低了原油與水分子的穩(wěn)定性，從而提升了破乳效果。當(dāng)溫度升高時，原油所含的瀝青質(zhì)、膠質(zhì)等，它們的溶解度就會增加，從而也大大降低了原油粘度，水滴沉降速度隨之增大，水滴易于相互碰撞并下沉。當(dāng)沉降罐油液溫度過低時，破乳劑效果發(fā)揮不及時，就會造成脫水效果差，從而加大了沉降罐的運行負(fù)荷。當(dāng)然，油液溫度也不能太高，否則會使水蒸發(fā)形成蒸汽集結(jié)到上部，也會大大影響脫水的效果。

（三）油水界面

沉降罐油水界面的控制水平對于溢流口含水、乳化層、脫出的污水水質(zhì)等有很大關(guān)系。油水界面過低對沉降罐溢流口含水、乳化層以及脫出的污水水質(zhì)都會產(chǎn)生影響。當(dāng)油水界面過低時，就會破壞和改變進(jìn)液與沉降動態(tài)平衡，油水界面呈混沌狀態(tài)，油水無法分離，再加上破乳劑作用，形成了乳化層。同時，由于油水界面過低，有一部分原油還沒來得及上升到油層去，就隨著污排的啟動，排出沉降罐了，降低了污水水質(zhì)，容易對環(huán)境形成污染。當(dāng)油水界面過高時，最明顯的就是造成沉降時間不足，導(dǎo)致溢流口含水超標(biāo)。當(dāng)然，如果加藥濃度過大時，也就會造成破乳劑浪費。

要保證化學(xué)沉降脫水工藝高效運行，除破乳劑需具備可靠質(zhì)量外，處理站集輸系統(tǒng)的硬件和工藝水平也極其重要的，要把沉降時間、沉降罐溫度、油水界面、現(xiàn)場工況條件等綜合權(quán)衡各因素進(jìn)行綜合，并控制在最佳狀態(tài)，才能使破乳劑發(fā)揮出最佳效果。

作者簡介：郭鑫（1987-），山東省新泰市人，大學(xué)本科。