原油破服剂AP221的cmc和分子量及脱水率的研究

精 细 石 油 化 工 原油破乳剂 AP221的 cmc和 分子量及脱水率的研究 李秋小 陈文海 (中国科学 磊 学盯 ，83oo¨) 6 j’ 为研究AP型原油破乳剂的性能，合成了原料含水量不同及亲怕 子比倒不同的两十系列共 16十样品，测定了临界胶束浓度 (cmc)、数均分子量和原油脱水率 ，并讨论了它们之间的关系。 关麓词： 曼 -临界胶束浓度芝j fj 7l 1 前 言 环氧丙烷(PO)和环氧乙烷 (EO)的嵌段 共聚物是原油破乳剂中最重要的一类。其中 以多烯多胺为起始剂的AP型破乳剂已在油 田得到广泛应用。尤其是 AP221破乳剂性能 好 ，适应性较强，是国内原油破乳剂的重要品 种。对 AP221结构与性能之间的关系已有研 究报道“ 。为了进一步认识 AP221的组成和 性能，我们合成了原料含水量不同及亲油头 子比倒不同的两个系列共 16个样品，测定了 临界胶束浓度 (cmc)、数均分子量和原油脱 水率 ，并对原料含水量和亲油头子的组成对 破乳剂性能的影响进行了讨论。 2 实验部分 2 1 样品合成 2 1．1 试剂及装置 环氧乙烷 100ml安瓿装，天津助剂厂 生产，用 前 经 分 子 筛 脱 水 ； 环氧丙烷 化学纯试剂，用前经分子筛 脱水； 氢氧化钾 分析试剂； 0．1L不锈钢高压釜，大连第四仪表厂出 品 。 2 1 2 制备过程 一 般过程 ；先将起始剂多烯多胺和 KOH 投入高压釜，在 110℃抽空脱水后于 130℃通 入 PO。控制通入 PO的速度 ，使反应釜压力 保持在 392kPa。按要求的比例通完 PO后即 得亲油头子。然后再按 AP221的组分 比倒在 亲油头子上继续加 EO(12℃ 392kPa)和 PO， 得 AP211样品。 原料(EO和 PO)含水量不同的 AP221 的制备：EO和 PO在使用前按实验 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 要求 加入定量的蒸馏水，再按上述过程进行合成 。 亲油头子比例不同的样品制备：按实验 设计要求改变制备过程第一步中多烯多胺和 PO的比例，得到不同的亲油头子，然后再按 前述步骤加EO和 PO。如亲油头子中多烯多 胺和 PO的比为 1：90时，则样品表示为 AP (1 90)221，余类推。 现 在轻工部 日化所工 作 ，太原 t 030001 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 3期 精 细 石 油 化 工 2．2 表面张力的测定 仪器 ：Du Noily表面及界面张力测定仅 (日本岛津公司出品) 测定过程：每个样品都用分析天平准确 称量至 0．00100 tool，加二次蒸馏水溶解，在 100 ml容量瓶 中定窖，得 10 tool的溶液， 然后逐步稀释配制成其它浓度的溶液 ，直至 10～tool。将配好的溶液在室温下放置 48h以 上，再用 Du Noiiy表面张力测定仪在恒温条 司出品)测定。 2．4 原油脱水率的测定 原油脱水率用摇瓶法测定。油样采自克 拉玛依油田二厂。破乳剂用量为 0．3 ，脱水 温度 60℃，时间90rain。 3 实验结果 用上述合成方法共合成两个系列 16个 样品 样品的组成及其表面张力数据列于表 1 件下测定其表面张力。 根据表 1所列数据，用表面张力(7)对浓 2．3 数均分子量的测定 度的负对数(-logC~作图，由曲线的转折点求 用蒸汽压渗透仪(前西德 KNAUER公 得cTl1c，图例见图1～图4。 寰 1 样品在不同浓度的寰面张力(10 N／m) 测定温度 浓度 (mo1) 10～ 3×10--7 10一E 3X10—6 10—5 3X 10一s l0一‘ 3× 10一{ 10一{ 3X10一a 10—2 (℃ ) AP221，原料含水 1 68．8 67．3 61．3 53．9 柏．1 44．3 41．6 38．2 36．5 35．● 35．0 l8 AP221，原料含水 0．5 69．7 68．4 57．6 51．5 44．0 42．4 39．3 37．6 36．8 36．7 35．9 18 AP221，原料含水 0 1 69．8 66．6 60．0 5o_● 44．8 41．0 38．2 37．2 36．4 35．5 34．8 18 AP221，PO含 水 0．03 EO含水 0．02 70．1 67．9 60．0 49．9 43．1 40．6 38 5 37．4 36．7 36．0 35．1 18 AP(1t 5)221 68．8 65．8 61．4 55 9 52．5 50．7 48．9 46．1 42．7 39．4 34．9 25 AP(1 t 10．2)221 68．8 68．1 63．7 58 6 53．9 51．6 49．4 48．0 44．7 ●2．4 38．2 25 AP(1，20．2)221 69．2 64．● 55．6 47．9 44．0 ●1．7 40．7 39．3 37．8 36．4 34．7 25 AP(1，28 3)221 69．8 66．7 56．5 49．2 44．7 42．7 40．7 39．0 36．8 35．9 35．0 25 AP(1 l 35．8)221 68．9 67．1 57．6 47．2 41．1 38 0 35．7 34．7 33．0 3置 2 32．0 25 AP(1，45．7)221 69．7 65．6 54．2 48．9 43．7 41．1 39．3 37．9 36．2 35．0 33．7 25 AP(1，68．7)221 68．8 65．● 55．2 45．7 39．7 38．2 36．6 35．0 33．9 32．7 32．4 25 AP(2，90)221 68．6 6● ● 51．1 44．6 40．1 36．9 34．7 34．0 33．1 32．9 32．6 25 AP(1，129．8)221 68．3 6●．8 53．4 43．7 40．5 37．8 35．7 35．3 34．6 34．1 33．5 25 ● AP(1，225．4)221 68．8 63．● 54．3 ●6．0 40．4 37．6 35．6 34．1 33．8 33．● 33．1 25 AP(1，337．4)221 韶．9 62．6 5l_0 45．3 41．5 38．2 35．● 34．4 33．3 33．0 33．0 25 AP(1·505)221 68．8 64 0 51．1 44．0 40．6 3 1 34．● 33．4 32．9 32．● 32．3 25 圉 1 原料含水 0．5 的 AP221的 表面张力等温线 圈 2 PO者水 0 03 ．EO含水 0．02 的 AP221的表面张力等溢线 ＼＼ ． 一 ～ ／ 一 维普资讯 http://www.cqvip.com 精 细 石 油 化 工 10 C 图 3 AP(1，68．7)221的表面张力等温线 0 ( 凰 4 AP(1：505)221的表面张力等温线 16个样品的 crllc见表 2和表 3。 表 2 原料含水量不同的 A 221的 咖 c等数据 EO和 PO古水量 cⅡK(M) 数均丹子量 曛{由脱水率( ) 1 3．8×1O 5 l239 74 0．5 2．0× lO 5 l782 8 0．1 1．9×10—5 l9l2 90 PO含水 0．03 EO含水 0．02 1．3×10-5 2375 90 表 3 亲油头比倒不同的 AP221的 cr眦 等数据 原油脱水卑 样 品 cmc(M) 数均丹子量 ( ) AP(1；5)221 测不 出 1098 l1．7 AP(1；10 2)221 测不 出 1114 9．5 AP(1：20．2)221 8．1× 10— 22船 72 AP(1：28 3)221 8 5×10一 2052 30．7 AP(1：3 5．8)221 1．3×10— 1950 76 AP(1：45．” 22l 1．1× 10一 2228 70 AP(1；68．7)221 8．5× 10一 2294 80．5 AP(1；90)221 7．8X 10一 2756 73 AP(1；129．8)221 6．3× 10一 2375 85．5 AP(1：225．4)221 1．3× 10 5 2588 85．3 AP(1：铂 7．4 221 9．5× 10 2777 85．8 AP(1；505)221 8．5× 10一 2857 86．9 16个样 品的数均分子量和原油脱水率 数据也列于表 2和表 3。 4 讨 论 4．1 原料含水量对样品性能的影响 由表 2可以看出，原料含水量越高，数均 分子量就越低，符合环氧化合物的聚合机理， 即水能引发环氧化合物聚合，致使体系中分 子数 目增多而平均分子量降低。一般地讲 ，原 料含水量低，则破乳剂的脱水性能好。但原料 含水量为 0．1 和 0．03 的样品脱水率相 当，这就说明只要原料含水率降至 0．1 ，即 可保证 AP221的脱水性能，再降低原料含水 量也不会有明显的效果 从表 2还可看出， AP221的 cmc与其原料含水量呈正变关系， 即原料含水量高，则 cmc大，反之则 cmc小 4．2 亲油头子组成对 ALP221性能的影响 一 般地讲，AP221的数均分子量同亲油 头子中环氧丙烷对多烯多胺的比例呈正变关 系(见表 3)，即亲油头子中 PO的比例越大， 则样 品的分子量越高 (只有 少数例外)，如 AP(1；2O)221和 AP(1：90)221。破乳剂的 脱水率也同亲油头子中组分的变化有 比较明 确的关系，即亲油头子 中 PO和多烯多胺的 比例在 30以下时，样品的破乳效果很差；当 亲油头子中 PO的比例在 3O～90之间时，破 乳效果居中；只有当亲油头子 中 PO比例达 到 130以上时破乳效果才较好 ，但亲油头子 中 PO 比例从 130以后再增加，直到 505，都 使破乳剂脱水率稳定在同一水平。另外，破乳 剂 AP221的 12rllc与亲油头子中 PO比例之 间无明确的规律，其数值在 8．0×10 M～ 1．3×10 M 之问。很重要的一点，即亲油头 子中 PO比例在 1o以下时，表面张力等温线 无明显转折点，见图 5和图 6，用表面张力法 不能确定 cmc。当亲油头子 中PO比例达到 28及其以上时，方可 由表面张力等温线确定 crllc，例 如 AP(1；68．7)221和 AP(1：505) 221，见 图 图 5 AP(1；5)221的表 面张 等温线 I⋯ ／ ～ 4 ／一 队 和 ， ● L 3 一=￡三 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 3期 ， 精 细 石 油 化 工 3l 幽 6 AP(1：10)221的表 面张力 等温线 4．3 分子量与 anc和原油脱水率之间的关 系 表 2和表 3所列的两个样品系列的 cmc 和脱水率与分子量之间的关系有明显的不 同。从表 3列出的改变亲油头子中 PO和多 烯多胺的比例而得到的十二个样品数据中， 并看不出 cmc和脱水率与分子 量之间有什 么规律性的关系．只能看出 AP(1：5)221和 AP(1：10)221两个样 品分子量较’小，也无 法 由表面张力等温线来确定 CmC，而正是这 两个样品的脱水率极低 。但表 2所列的数据 则显示 ，该系列的四个样品的 cmc和脱水率 同分子量之间有明显的规律 ，即样品的分子 量小，则 cmc增 大，样品的脱水率低；反之， 即样品的分子量大，cmc减小，原油脱水率增 加 。 参 考 文 献 1 陈文海等．油田化学 ，1988，5(2)：104~108 (收稿 日期 1993一u 30) SrUDY oN CM_c AND M oLECULAR W EH；HT AS W ELL AS DEHYDRAT G EEFICIENCY OF CRUDE oIL DEM ULSⅡⅡER AP221 Li Qiuxiao and(；hen Wenh ai (xinj~ g Chemistry Imtiute，Chinese Academy Sde．ces，Wulummli) Abstraet 16 sample*belong tO two systems，one system containing variofis contents of water in raw materials and the other one containing different comiaositions in lipophilic initiator”，were prepared for researching the properties of AP221．cmc，number averag~molecular welght and dehydrating efficiency were measured，and thdr reIat orI were also discus5ed． Keywords：Demulsifier~cmc,Molecular w ght 2000t／a对甲苯酚项 目砬土动工 1993年 8月 28日2000t，a对甲苯酚生产装置 奠基典礼在吉化公司隆重举行。这是继中日2000t／a 切軎9气装置之后的第二套台资项 目，由吉化炼油厂、 锦江油化厂与 日本华县贸易株式会社合作兴建 。 对 甲苯酚 主要用 于医药 、农 药f香料、染料、瀑 料、塑料、涪剂、造纸、橡胶与冶金等领域-应用广泛 特别是 ，近几年来聚烯烃抗氧剂、橡胶防老剂 以及精 细化工发展的需要。国内外市场容量很大，潜甩量更 大，供需矛盾相当突出 该项 目的投产将填补吉林省 空白，减少进 口，缓解国内市场供需矛盾 ，同时打出 国外 ，参与两个市场竞争。 该装置将于 1994年 5月试车投产 (吉化公司锦江油化厂 张威) 维普资讯 http://www.cqvip.com