涂云

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東湛江524057)

油田開采過程中會產(chǎn)生大量含有原油、固體顆粒、各種鹽類及采油助劑等成分的含油污水，其主要污染物有浮油、分散油、乳化油及微量的溶解油等，而且乳化油的處理難度最大[1，2]。生產(chǎn)中常用的應(yīng)對方法是在原油采出液油水分離階段加入反相破乳劑來加速原油采出液的破乳及污水除油速率。常規(guī)的反相破乳劑品種較多，主要有陽離子有機(jī)高分子型凝聚劑（如聚二甲基二烯丙基氯化銨，環(huán)氧氯丙烷—脂肪胺等）、非離子型有機(jī)高分子型凝聚劑（環(huán)氧乙烷—環(huán)氧丙烷系列）、陽離子—非離子型凝聚劑、無機(jī)破乳劑（如聚鋁、聚鐵、聚鐵鋁）、無機(jī)—有機(jī)復(fù)合絮凝劑等[2]。由于陽離子類反相破乳劑配伍性較差等原因，導(dǎo)致其在很多油田應(yīng)用效果并不理想。而陰離子乳液反相破乳劑和緩蝕阻垢劑等具備良好的離子型配伍，逐漸成為國內(nèi)外熱門的研究方向[3～5]。本文采用正交試驗(yàn)法合成了丙烯酸酯乳液反相破乳劑，考察了反應(yīng)時間、溫度、物料物質(zhì)的量比以及催化劑用量等對產(chǎn)品除油性能的影響，并優(yōu)化得出最佳的產(chǎn)品合成條件。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原料

單體：甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸；催化劑：過硫酸鈉；乳化劑：十二烷基苯磺酸鈉；均為分析純，天津化學(xué)試劑廠生產(chǎn)。

1.2 丙烯酸酯乳液反相破乳劑的合成

首先向裝有滴液漏斗和溫度計的四口燒瓶中加入一定量的單體，并加入適量的水和乳化劑，攪拌均勻，將四口燒瓶置于恒溫水浴鍋，升溫至反應(yīng)溫度，氮?dú)獗Ｗo(hù)下滴加部分引發(fā)劑，引發(fā)聚合20min后制得種子乳液。將剩余引發(fā)劑逐步滴入種子乳液中，進(jìn)行聚合反應(yīng)，催化劑滴加完畢保溫30min后降溫至室溫，得到丙烯酸酯乳液反相破乳劑。

1.3 產(chǎn)品性能評價

依據(jù)SY/T 0530—93和SY/T 5797-93以及SY/T 5329-94的標(biāo)準(zhǔn)方法對產(chǎn)品的反相破乳性能進(jìn)行檢測，本文采用渤海油田某高含水油田采出液進(jìn)行反相破乳實(shí)驗(yàn)，并計算除油率[6]。

2 結(jié)果與討論

2.1 聚合單體的選擇

陰離子丙烯酸酯乳液反相破乳劑是在乳化劑條件下由丙烯酸酯類單體與陰離子單體完成乳液聚合制得，目前應(yīng)用較多的陰離子單體主要有丙烯酸、丙烯酸鈉、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉等，通過調(diào)節(jié)單體比例，可以賦予丙烯酸酯乳液不同親水親油值。這類乳液不僅具有傳統(tǒng)有機(jī)高分子清水劑的吸附架橋作用，而且還可以通過分子鏈上親水、疏水基團(tuán)對油珠的結(jié)合能力不同從而達(dá)到去除油污的目的。

2.2 正交實(shí)驗(yàn)

2.2.1 確定因素水平表

根據(jù)以往積累的的大量數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，篩選出四個影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要因素，分別為：A(反應(yīng)時間)、B(反應(yīng)溫度）、C（物料物質(zhì)的量比）和D（催化劑用量），每個因素分別設(shè)置3個水平的正交試驗(yàn)表如表1所示。

2.2.2 結(jié)果分析

丙烯酸乳液主要用作反相破乳劑，產(chǎn)品的除油率是衡量反相破乳劑的一項重要指標(biāo)，因此選用產(chǎn)品的除油率來分析各因素對產(chǎn)品性能的影響。根據(jù)上述因素和水平，以除油率作為考察指標(biāo)，列出L9(34)正交設(shè)計表2，并按此設(shè)計實(shí)驗(yàn)進(jìn)行極差分析，結(jié)果見表3。

表1 正交實(shí)驗(yàn)的因素水平表

表2 L9(34)正交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理結(jié)果

表3 正交實(shí)驗(yàn)計算結(jié)果（極差分析法）

由表3中的極差分析數(shù)據(jù)可知，影響產(chǎn)品除油率的因素大小順序?yàn)锽＞A＞D＞C；不同因素水平對結(jié)果影響強(qiáng)弱順序?yàn)锳2＞A3＞A1，B3＞B2＞B1，C3＞C1＞C2＞C3，D3＞D1＞D2。在正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析基礎(chǔ)上，確定了丙烯酸乳液反相破乳劑的最佳反應(yīng)工藝條件為：反應(yīng)時間8h、反應(yīng)溫度100℃、反應(yīng)物物質(zhì)的量比1∶1和催化劑用量0.6%。

3 產(chǎn)品性能測試

以正交試驗(yàn)優(yōu)化的最佳合成工藝進(jìn)行反相破乳劑的合成，選取3個批號樣品進(jìn)行實(shí)測。對正交合成的3個批號樣I、II、III進(jìn)行性能測試，參照本文1.3對渤海油田某高含水油田采出液進(jìn)行現(xiàn)場瓶試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 破乳劑瓶試結(jié)果

由表4可見：通過正交條件優(yōu)化合成的3個批號樣I、II、III，在加量50mg/L時處理渤海油田某高含水原油采出液具有良好的破乳和凈水效果，破乳5min時下層污水除油率在98%以上。

4 結(jié)論

1）以十二烷基苯磺酸鈉（SDBS)為乳化劑，用甲基丙烯酸甲酯（MMA)和功能單體丙烯酸，制備丙烯酸酯乳液反相破乳劑，運(yùn)用正交試驗(yàn)法對丙烯酸乳液反相破乳劑的合成工藝進(jìn)行了優(yōu)化分析，確定了最佳反應(yīng)工藝條件為：反應(yīng)時間8h、反應(yīng)溫度100℃、反應(yīng)物物質(zhì)的量比1：1和催化劑用量0.6%。

2）根據(jù)最優(yōu)工藝合成的丙烯酸乳液反相破乳劑處理原油污水，在實(shí)驗(yàn)5min時除油率高達(dá)98%以上，合成的產(chǎn)品經(jīng)現(xiàn)場瓶試實(shí)驗(yàn)測試顯示，在加量50mg/L時處理渤海油田某高含水原油采出液具有良好的破乳和凈水效果。