ДЕЭМУЛЬГАТОР
DEMULSIFIER

Изобретение относится к области деэмульсации нефти (обезвоживанию, обессоливанию и очистке от механических примесей) с использованием деэмульгаторов, а также к новому составу деэмульгатора для разрушения стойких нефтяных эмульсий.
Известны различные составы деэмульгаторов для разрушения нефтяных эмульсий посредством деэмульгаторов [1-3].
Известен состав деэмульгатора для очистки нефти от воды и солей [4], содержащий неионогенное поверхностно-активное вещество - ОП-10, нафтенаты натрия и воду, при следующем соотношении компонентов (мас.%):
Неионогенное поверхностно-
активное вещество OП-10
0,08-0,1
Нафтенаты натрия
10-60
Вода
остальное.
Недостатком деэмульгатора является то, что в его составе содержится очень незначительное количество (0,08-0,1%) неионогенного поверхностно-активного вещества (ОП-10). Для полного разрушения эмульсии количество неионогенного поверхностно-активного вещества, хорошо растворяющего в себе компоненты тяжелой нефти, должно быть больше 10-15%. С другой стороны, содержание в этом составе значительного количества воды экономически невыгодно.
В качестве прототипа [5] известен деэмульгатор для очистки нефти от воды и солей, содержащий компоненты в следующем соотношении (мас.%): неионогенное поверхностно-активное вещество (Лапрол-3603) - 40-45; нафтенаты натрия - 12-16; аминоспирт - 2-2,5; изопропиловый спирт - 13-16, вода - остальное.
Основным недостатком известного состава является его высокий расход (100 г на тонну нефти и более), а также проведение деэмульсации при относительно высоких температурах (60-70°С), что является экономически невыгодным. Другим недостатком водных растворов деэмульгатора является их низкая температура помутнения, так как водный раствор деэмульгатора (1-3%) при комнатной температуре мутнеет.
С другой стороны, при деэмульсации ряда тяжелых нефтей наблюдается низкий эффект воздействия известного состава из-за неполного смывания хлоридов после деэмульсации и другие факторы.
Задачей изобретения является разработка повышающего деэмульгирующее воздействие и экономически выгодного деэмульгатора.
Поставленная задача решается тем, что деэмульгатор, содержащий неиногенное поверхностно-активное вещество - Лапрол марки 3603, нафтенат натрия, полученный при щелочной очистке светлых нефтепродуктов и воды, дополнительно содержит нанокомпозиты, изготовленные на основе наноразмерных (50-200 нм) стабильных кластеров алюминия или стабильных кластеров наноразмерного оксида алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Лапрол 3603
28-30
Нафтенат натрия, полученный
при щелочной очистке
светлых нефтепродуктов
58-61
Наноразмерные (50-200 нм)
стабильные кластеры алюминия
или стабильные кластеры
наноразмерного оксида алюминия
0,001-0,002
Вода
остальное
В отличие от известного изобретения, при наличии в составе предлагаемого деэмульгатора незначительного количества нового компонента, например наноразмерного стабильного алюминиевого кластера, количество относительно дорогого компонента - неиногенного поверхностно-активного вещества (Лапрол 3603), имеющего деэмульсационную способность, в отличие от прототипа уменьшается от 40-45% до 28-30%.
Кроме этого, например, алюминиевый кластер, имеющий сильное селективное активное воздействие, превращает незначительную часть нафтената натрия в среде в активизированный алюминий нафтенат, и как функциональная активная группа алюминиевый кластер, проникая в устойчивую нефтяную эмульсию (в результате адсорбции) и разрушая ее бронированные слои, в значительной степени уменьшает устойчивость эмульсии. Наличие очень незначительного количества активизированного алюминиевого кластера в механизме воздействия деэмульгирующего состава (эта плотность в среде считается ниже критической плотности мицеллобразования) образует новый наноструктурный монослой в результате адсорбции на границе бронированного слоя, образованного асфальтосмолопарафинистыми соединениями, входящими в состав стойкой эмульсии, и непосредственно воздействуя на реологические параметры стойкой нефтяной эмульсии, разрушив сложную коллоидную структуру, усиливает процесс деэмульсации.
Кроме этого, при сильном воздействии на температуру помутнения качество деэмульгатора улучшается.
Как наночастицы можно использовать нанокомпозиты, изготовленные на основе наноразмерных (50-200 нм) стабильных кластеров алюминия или стабильных кластеров наноразмерного оксида алюминия.
Кроме этого, ввод в состав деэмульгатора нафтената натрия, получаемого при щелочной очистке светлых нефтепродуктов, образует эффект синергизма с другим компонентом (Лапрол 3603), находящимся в составе, и усиливает воздействие деэмульсации. С другой стороны, по сравнению с дорогим реагентом Лапрол 3603 ввод в состав до 61% более дешевого нафтената натрия в значительной степени уменьшает себестоимость предлагаемого состава и обеспечивает его экономическую выгоду.
3
Деэмульгатор представляет собой прозрачный раствор, плотностью (при 20°С) 1020-1025 кг/м, температурой замерзания минус 12-15°С, легко растворим в воде.
Температура помутнения водного раствора 1-3%-ного деэмульгатора выше 80°С.
Компоненты, входящие в состав деэмульгатора, соответствуют следующим нормативным документам:
- неионогенное поверхностно-активное вещество - простая полиэфирная смола марки Лапрол 3603 производится по АЗТУ 05757529-77-2003;
- нафтенат натрия получается путем обработки светлых нефтепродуктов (фракции керосина и дизельного топлива) щелочью и производится согласно техническому условию АЗТУ 3536601-201-2005;
- наноразмерный стабильный кластер алюминия и стабильные кластеры наноразмерного оксида производятся в России и соответствуют техническим условиям ТУ 1791-003-36280340-2008.
Разные образцы деэмульгатора готовят в следующем порядке.
Образец 1. Деэмульгатор (предлагаемый состав, мас.%) получается путем перемешивания в колбе 30 частей Лапрола 3603; 58 частей нафтената натрия, 0,001 частей наноразмерных стабильных кластеров алюминия и воды (остальная часть) до образования при комнатной температуре однородной светло-прозрачной жидкости.
Образец 2. В условиях образца 1 в колбу загружают 30 частей Лапрола 3603; 58 частей нафтената натрия, 0,001 частей стабильных кластеров наноразмерного оксида алюминия и воды (остальная часть) до образования при комнатной температуре однородной светло-прозрачной жидкости.
Другие (III-XXIII) образцы изготавливают аналогичным способом. Состав и физико-химические показатели разработанных деэмульгаторов представлены в таблице 1.
Деэмульгирующее воздействие по обезвоживанию и обессоливанию нефтяных эмульсий требуемых составов проводится в следующем порядке [6]. Эмульсионную нефть (100 мл) выливают в делительную воронку и добавляют 2%-ный водный раствор исследуемых составов в количестве (12,5; 25; 30; 40 и 50 г/т нефти), сильно перемешивают 10 минут и снова держат в термостате в течение 2-4 часов при температуре 40°С. По истечении этого промежутка времени отделяются вода и механические примеси.
Потом известными способами определяют оставшиеся количества воды, солей и механических примесей в нефти после деэмульсации и полученные результаты сравнивают с требуемым количеством воды (до 1%), солей (100 мг/л) и механических примесей (до 0,05%). Эксперименты по деэмульгирующему воздействию против стойких эмульсий проведены в предусмотренных условиях и определены количества воды, хлоридов и примесей до и после деэмульсации. Эти эксперименты представлены в таблице 2.
Как видно из таблицы 2, при расходе 12,5-50 г составов I-XX (основных) на тонну нефти для деэмульсации стойких нефтяных эмульсий в течение 4 часов при температуре 40°С, содержащих до деэмульсации 28,5% воды, 1640 мг/л хлоридов и 0,513% механических примесей, после деэмульсации содержание этих компонентов в составе нефти соответствует требованиям технического условия АЗТУ 0136002-29-97.
Деэмульгирующее действие дополнительных составов (XXI-XXIII), а также прототипа по сравнению с основными при расходе состава 25-50 г на тонну нефти очень низкое, так как после деэмульсации остаток воды составляет 15,3%, остаток хлоридов 250-260 мг/л, а количество механических примесей составляет 0,06-0,070%; эти показания не соответствуют требованиям технического условия АЗТУ 0136002-29-97. По прототипу сильное деэмульсационное воздействие получается при расходе 250-300 г деэмульгатора на тонну нефти. По результатам видно, что расход нового состава по сравнению с прототипом в 5-6 раз меньше.
Была проведена деэмульсация предлагаемыми составами с образцами нефтяных эмульсий, взятых из разных месторождений. Эксперименты проведены в течение соответственно 2-4 часов контактного времени, при температуре 40°С с расходом 12,5-50 г/т.
Результаты экспериментов представлены в таблице 3.
Как видно из таблицы 3, деэмульсационное воздействие составов (I-VIII) при относительно малых расходах (30-50 г/т нефть) на нефтяные эмульсии, взятые из разных месторождений, в значительной степени высокое. Также при проведении процесса деэмульсации при более мягких условиях (по сравнению с известным деэмульгатором, не в 5-часовом контактном периоде и при температуре 60°С, а при температуре 40°С и 2-4-часовом контактном периоде) расход предлагаемого деэмульгатора не выше 50 г/т нефти.
Таким образом, заявленный на изобретение состав по сравнению с известным составом создает возможность проведения деэмульсации при малом расходе и при относительно низкой температуре; предлагаемый состав с экономической стороны очень выгодный.
Литература
1. Патент №2157398 (RU), 2000
2. Патент №2037511 (RU), 1995
3. Патент №2065455 (RU), 1996
4. Патент №980066 (AZ), 1998
5. Патент №20040185 (AZ), 2002
6. Д.М.Левченко и др. «Эмульсии нефти с водой и методы их разрушения». М., Химия, 1967, 133 с.