試論破乳劑破乳機(jī)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(diǎn)論述了破乳劑破乳機(jī)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(jī)理? 影響因素

原油乳狀液在外運(yùn)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(shí)際，對(duì)化學(xué)方法中破乳劑作用機(jī)理及其實(shí)踐應(yīng)用作一淺析。

一、破乳劑破乳機(jī)理

破乳劑實(shí)質(zhì)是一種油田化學(xué)劑，它的主要作用就是對(duì)原油采取液中的油與分進(jìn)行分離。破乳劑破乳機(jī)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(duì)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(shí)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(shí)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(jī)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(shí)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(duì)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(shí)驗(yàn)對(duì)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(píng)價(jià)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(duì)4種不同破乳劑和空白（無藥劑）脫水能力和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析各種破乳劑和不加藥劑情況在不同時(shí)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(shí)間12小時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)及對(duì)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(shí)踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，影響破乳劑脫水效果主要包括沉降時(shí)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(shí)間

正常情況下，水層高度與原油沉降時(shí)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(shí)間太短，影響脫水效果。

（二）油液溫度

油液溫度對(duì)原油破乳效果也有直接關(guān)系，因?yàn)闇囟壬吡耍蜁?huì)導(dǎo)致水滴體積增大，就會(huì)突破界面，造成界面膜破壞，水滴就越容易集聚。同時(shí)，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(kuò)散與滲透，破乳效果自然更好。其實(shí)從能量的角度來分析，溫度的提升，加速了分子的熱運(yùn)動(dòng)，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(shí)，原油所含的瀝青質(zhì)、膠質(zhì)等，它們的溶解度就會(huì)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(shí)，破乳劑效果發(fā)揮不及時(shí)，就會(huì)造成脫水效果差，從而加大了沉降罐的運(yùn)行負(fù)荷。當(dāng)然，油液溫度也不能太高，否則會(huì)使水蒸發(fā)形成蒸汽集結(jié)到上部，也會(huì)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(duì)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(duì)沉降罐溢流口含水、乳化層以及脫出的污水水質(zhì)都會(huì)產(chǎn)生影響。當(dāng)油水界面過低時(shí)，就會(huì)破壞和改變進(jìn)液與沉降動(dòng)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(shí)，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(dòng)，排出沉降罐了，降低了污水水質(zhì)，容易對(duì)環(huán)境形成污染。當(dāng)油水界面過高時(shí)，最明顯的就是造成沉降時(shí)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(shí)，也就會(huì)造成破乳劑浪費(fèi)。

要保證化學(xué)沉降脫水工藝高效運(yùn)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(shí)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。