Файл: Механизм действия пав в качестве эмульгаторов и деэмульгаторов. Области применения в нефтегазовой отрасли.docx
Добавлен: 11.12.2023
Просмотров: 44
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНОБРНАУКИ РОССИИ РГУ НЕФТИ И ГАЗА (НИУ) ИМЕНИ И.М. ГУБКИНА КАФЕДРА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
Реферат
На тему: «Механизм действия ПАВ в качестве эмульгаторов и деэмульгаторов. Области применения в нефтегазовой отрасли»
Выполнил: Громов Т.О
Группа: хт-19-06
Москва, 2023
Содержание
Введние…..………………………………………………………………………….. 3
| 1.2 | Эмульгаторы………………………………………………………………………… | 4 |
| 1.3 | Ряд общих правил подбора ПАВ-эмульгатора | 5 |
| 1.4 | Области применения эмульсий ………………………………. | 6 |
| 2.1 | Что такое деэмульгаторы ……………………………....... | |
| 2.2 | Классификация деэмульгаторов ……………………………. | 8 |
| 2.3 | С овместное действие различных деэмульгаторов………………………… | 10 |
| 2.4 | Применение деэмульгаторов………………………………………… | 11 |
| | Список использованной литературы……………………………………….. | 15 |
Введение
Развитие нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности
напрямую связано с совершенствованием технологии подготовки переработки нефти, разработкой и оптимизацией существующих процессов, обеспечивающих улучшение технико-экономических показателей и качества нефтепродуктов.
Одним из важных технологических процессов в нефтедобыче является промысловая подготовка нефти, в которой основную задачу составляет обезвоживание водонефтяной эмульсии.
1.1 Эмульгаторы
Для стабилизации эмульсий используют поверхностно-активные вещества. Для этой же цели применяют соединения других типов, например дифильные полимеры, небольшие твердые частицы и др. Поверхностно-активные вещества используют также при получении эмульсий, т. е. для тонкого диспергирования масла в воде или воды в масле. Для этого необходимо выполнение двух условий: ПАВ должно понижать межфазное натяжение до низких значений и должно быстро диффундировать к вновь возникающей межфазной поверхности. Последнее условие особенно важно; только в том случае, если новая межфазная поверхность быстро покрывается монослоем ПАВ, она будет устойчивой по отношению к коалесценции.
Высокомолекулярные полимеры, гидрофобные частицы, белки в изоэлектрической точке и жидкие кристаллы способны эффективно стабилизировать межфазную границу масло-вода. Но эти крупные частицы медленно диффундируют к возникающей межфазной поверхности. Для создания эмульсий лучше использовать низкомолекулярные ПАВ. Другие упомянутые компоненты выполняют более значимую роль в стабилизации системы. Поверхностно-активные вещества, добавляемые в систему для образования эмульсий, называют «эмульгаторами».
В зависимости от своей химической природы, эмульгаторы способныстабилизировать эмульсию не только посредством снижения поверхностногомежфазного натяжения, но и посредством образования с эмульгатора наповерхности капелек механически крепких магнитных пленок. Данныепленки защищают частицы эмульсии от взаимного слияния в процессе их столкновения.
К эмульгаторам, которые могут обеспечивать прочные защитныепленки, можно отнести высокомолекулярные соединения: каучук, белки,сапонин, соли жирных кислот и так далее. Названные вещества, в частностимыла, имея поверхностную активность, адсорбируются на поверхностьэмульсионных капель, образуя структурированную оболочку – прочную,вязкую и упругую структуру. При соударении частиц данная оболочка, какправило, не разрушается и не выдавливается, за счет чего эмульсии имеютвысокую степень устойчивости [4].
В эмульсионной технологии существует эмпирическое правило: водорастворимые эмульгаторы обычно образуют эмульсии «масло в воде», в то время как маслорастворимые эмульгаторы — эмульсии «вода в масле». Эта концепция известна как правило Банкрофта.
1.2 Ряд общих правил подбора ПАВ-эмульгатора
1) Поверхностно-активное вещество должно обладать сильно выраженной склонностью мигрировать к межфазной поверхности.
2) Маслорастворимые ПАВ преимущественно образуют эмульсии «вода в масле».
3) Устойчивые эмульсии часто образуются при использовании смеси гидрофильного и гидрофобного ПАВ.
4) Чем более полярна масляная фаза, тем выше должна быть гидрофильность эмульгатора.
В процессе эмульгирования эмульгатор или комбинация эмульгаторов должны быть выбраны с числом ГЛБ, равным числу ГЛБ фазы, которую нужно эмульгировать. При использовании смесей ПАВ ее ГЛБ определяется как средневзвешенное число из чисел ГЛБ индивидуальных ПАВ. Пример использования метода ГЛБ для выбора эмульгатора приведен на рис. 7.
Рис. 1. Пример использования метода ГЛБ для подбора эмульгатора
Несмотря на то, что метод ГЛБ полезен для предварительного выбора эмульгатора, он имеет ряд ограничений. Например, он совершенно непригоден, если при эмульгировании происходит изменение температуры. Кроме того, на эффективность такого подхода сильно влияют следующие факторы:
1) примеси в масле;
2) электролит в воде;
3) присутствие ко-ПАВ или других веществ.
1.2 Области применения эмульсий
Эмульсии широко используют в различных отраслях промышленности:
Пищевая промышленность (сливочное масло, маргарин,майонез);
Мыловарение;
Переработка натурального каучука;
Строительная промышленность (битумные материалы,
пропиточные композиции);
Автомобильная промышленность (получение смазочно-охлаждающих
жидкостей);
Металлообработка (смазочно-охлаждающие жидкости);
Сельское хозяйство (пестицидные препараты);
Медицина (производство лекарственных и косметических
средств);
Живопись;
В нефтедобыче.
1.3 Применение обратных эмульсий в нефтедобыче
Применение основано на использовании обратных эмульсий в качестве
транспортного средства на забой скважины и вглубь пласта различных реагентов, жидкостей для промывки песчаных пробок, проведения направленного термогазохимического воздействия на пласт и др. Успешность использования инвертных эмульсий в нефтедобыче обусловлена их способностью к сохранению, восстановлению и повышению коллекторских свойств пласта, а также доступностью составляющих компонентов. При этом для внутренне фазы таких эмульсий помимо воды, различной по составу, можно использовать растворы кислот, полимеров,цемент; в качестве внешней среды – нефть, нефтепродукты и их смеси.
2.1 Деэмульгаторы
Деэмульгаторы – это поверхностно-активные вещества, способные вытеснить с поверхности глобул воды, диспергированной в нефти, бронирующую оболочку, состоящую из полярных (входящих в её состав) компонентов, а также частиц парафина и механических примесей.
Подготовка нефти осуществляется с помощью большого ассортимента деэмульгаторов (более 100 видов), характеризуемых избирательным действием на обрабатываемые эмульсии.
В то же время следует помнить, что применение деэмульгаторов является необходимым, но недостаточным условием высококачественной подготовки нефти, для этого необходимо создание высокоэффективной технологии как процесса в целом.
Основная цель подачи деэмульгатора — вытеснить из защитного слоя капли воды эмульгатор (естественный ПАВ), при этом деэмульгатор не должен стабилизировать эмульсию./
При определенных соотношениях с эмульсией они должны создавать на месте вытесненной защитной оболочки новую, но с низкими структурно-механическими свойствами, слабо противодействующую слиянию (коалесценции) капель воды, т.е. являться нестойкими стабилизаторами
эмульсии.
Чем эффективнее деэмульгатор, тем быстрее осуществляется процесс разрушения бронирующих оболочек на каплях воды и меньше его требуется для осуществления процесса.
Под эффективностью деэмульгатора понимают его деэмульсационную способность D, представляющую отношение весового (или объемного) количества товарной нефти С к весовой (или объемной) части деэмульгатора q:
D=C/q
Величина D для высокоэффективных деэмульгаторов может доходить до 100 000 и более. Нередко оказывается, что деэмульгатор, эффективно воздействующий на эмульсию из одной скважины, не является таким же для эмульсии из другой, которая по внешним признакам аналогична первой. Для эмульсий, добываемых из одного и того же пласта, могут потребоваться различные деэмульгаторы вследствие различных характеристик эмульсий, а также в результате изменения состава пластовой воды, ее содержания в нефти, появления в нефти различных химических веществ в связи с ремонтными работами и применяемыми методами воздействия на пласт. Деэмульгаторы, как и эмульгаторы, относятся к классу поверхностно-активных веществ. Четких границ у этого класса веществ нет. При изменении правильного соотношения деэмульгаторов с эмульсией (передозировка) они действуют как эмульгаторы-стабилизаторы. В подобных случаях вместо разрушения эмульсии проявляется эффект повышения ее стабильности. Таким образом, реагенты, применяемые в качестве деэмульгаторов для разрушения нефтяных эмульсий, должны обладать следующими свойствами: 1) способностью проникать на поверхность раздела фаз нефть-вода; 2) вызывать флоккуляцию и коалесценцию глобул воды и 3) хорошо смачивать поверхность механических примесей
Современные деэмульгаторы – вещества, полученные сложным многостадийным синтезом, и, как правило, состоящие из нескольких компонентов. Деэмульгаторы водонефтяных эмульсий относятся в классу ПАВ, обладающих моющими свойствами.
Способность некоторых поверхностно-активных веществ разрушать водонефтяные эмульсии была найдена эмпирически. Затем начался целенаправленный синтез и подбор веществ к конкретным условиям применения. В конце 20-х и начале 30-х годов 20-ого века было предложено большое число деэмульгаторов нефтяных эмульсий из числа сульфированных ПАВ, содержащих сульфогруппу (SO2OH) или сульфатную группу (OSO2OH), гидрофобная часть молекулы которых отличалась большим разнообразием. Затем появились продукты реакции окиси этилена со спиртами, жирными кислотами, алкилфенолами.
В основу деления поверхностно – активных веществ, к которым относятся так же и деэмульгаторы, по химическому признаку, положена ионная классификация Шварца и Перри, принятая в 1960 г III Международным конгрессом по ПАВ в г. Кельне.
2.2 Классификация деэмульгаторов.
Деэмульгаторы, использовавшиеся ранее и применяемые в настоящее время, делятся на две группы: ионогенные и неионогенные.
Ионогенные деэмульгаторы.
Первую группу составляют две подгруппы:
А) анионоактивные, образующие в водных растворах при ионизации ПАВ поверхностно-активные анионы, в состав которых входят углеводородная часть молекулы и катионы, представляющие неорганические ионы, чаще всего натриевые. Анион из раствора адсорбируется на поверхности глобулы воды, вытесняя образовавшуюся защитную оболочку, создает на ней новую, более слабую оболочку с отрицательным зарядом.
Б) катионоактивные, подвергающиеся ионизации в водных растворах с образованием поверхностно-активных катионов, состоящих из углеводородных радикалов и обычно неорганических анионов. Катион, адсорбируясь на поверхности частицы воды, вытесняет защитную оболочку, создает на ней новую, механически менее прочную с положительным зарядом. Деэмульгаторы этой подгруппы отличались незначительной активностью.
К первой подгруппе относят деэмульгаторы типа НЧК (нейтрализованный черный контакт), НКГ (нейтрализованный кислый гудрон) ТК (товарный контакт), СУ (сульфированные масла), алкисульфатнатрия, нафтеновые кислоты и их соли – нафтенаты, сульфонафтены алюминия и кальция и др.
Наибольшее распространение получил натриевый НЧК, получаемый сульфированием масляных и керосиновых фракций нефти. После нейтрализации щелочью он содержит в качестве активного начала соли сульфокислот. По химической природе представляет собой соли водорастворимых кислот, получаемых при сульфировании керосино-газойлевых дистиллятов или экстрактов от очистки масел кислотой, олеумом или газообразным серным ангидридом с последующим отделением кислого гудрона, промывкой его водой и нейтрализацией щелочью. На данный момент практически не применяется.