兩性季銨鹽反相破乳劑的研制及應用

董 輝，謝 超，王 永，白 咪

（西安杰源石油工程有限公司，陜西西安 710000）

兩性季銨鹽反相破乳劑的研制及應用

董 輝，謝 超，王 永，白 咪

（西安杰源石油工程有限公司，陜西西安 710000）

氣井采出水中含有乳化輕質油，乳化輕質油給水處理造成很大困難，因此要選用一種高效反相破乳劑使油水分離，采用了op-10作為引發劑，用三氟化硼四氫呋喃絡合體系為催化劑合成聚環氧氯丙烷，該反應為放熱反應，起始溫度不超過40℃，反應過程中溫度不超過65℃，然后在高壓反應釜中和氨水在110℃～120℃下，進行季銨化反應。改兩性破乳劑解決了氣井輕質油乳化液破乳難的問題，取得了明顯效果。

聚合；引發劑；環氧氯丙烷

環氧氯丙烷由于含有O原子提高電子，因此環氧氯丙烷的聚合反應常采取陽離子聚合反應，陽離子催化劑一般為路易斯酸，其中四氯化錫做催化劑的測產品顏色較淺、相對分子質量分布較窄。采用三氟化硼乙醚絡合催化體系，容易產生聚合環狀物。相對分子質量較低的聚環氧氯丙烷的制備，采用三氟化硼四氫呋喃體系就有價格低廉，反應容易控制，可以進行工業生產。

聚環氧氯丙烷分子鏈上含有豐富的Cl原子，對分子鏈上的Cl原子季銨化反應，可以得到一種雙子季銨鹽，又稱為Gemini季銨鹽，在石油、采礦應用研究較多[1-3]，作為絮凝劑也有比較廣泛的應用，但是對該聚合物的機構性質的研究比較少[4，5]。

本試驗采用了陽離子聚合反應生成聚環氧氯丙烷，聚環氧氯丙烷對含乳化油污水破乳效率及其他性能。

1 試驗部分

1.1 原材料

環氧氯丙烷（ECH），C.P，天津精強化工有限公司；op-10，A.R，天津市風船化學試劑科技有限公司；三氟化硼四氫呋喃絡合體系，A.R，青州市晨凱化工有限公司；碳酸氫鈉，A.R，天津市風船化學試劑科技有限公司。

1.2 合成方法

往反應器中加入op-10（為環氧氯丙烷量的1%）和三氟化硼四氫呋喃絡合物（催化劑與反應物的羥基摩爾比為1：81），升溫至35℃，慢慢的滴加環氧氯丙烷（滴加過程一定控制好不易過快，也不易過慢），控制反應溫度不高于65℃，加完后，繼續反應0.5 h，加入含少量水的金屬穩定劑的溶液并攪拌10 min，然后抽出上層水，加入適量的飽和NaHCO3溶液中和，然后真空干燥得到淡黃色液體。然后，在高壓反應釜中110℃的條件下，通入氨氣進行季銨化反應。

1.3 藥劑具備的性能

1.3.1 破乳的性能

（1）長慶油田蘇里格地區氣井采出水含有大量輕質乳化油，水處理難度很高，油以微小的顆粒穩定分散在水中，以乳化狀態存在。取長慶采氣三廠第一處理站氣井采出水、蘇西1#站氣井采出水、蘇H53-82井壓裂返排液，在現場溫度下按《水包油乳狀液破乳劑使用性能》SY/T5797-93含有乳化油的水包油污水處理試驗，按《絮凝劑評定方法》SY/T5796-93進行懸浮物試驗，對研制的反相破乳劑藥劑進行評價，試驗結果（見表1）。

表1 除油、除懸浮物室內評價試驗結果

從表1中可以看出，反向破乳劑除油率，在反相破乳劑加入量為200 mg/L的時候破乳率能到96%以上，破乳后含油能達到《氣田水回注方法》SY/T6596-2004含油指標要求。

（2）通過和聚合氯化鋁進行復配，對其反相破乳率和絮凝效果進行評價，得出數據（見表2）。

表2 與聚合氯化鋁復配后除油、除懸浮物室內評價試驗結果

從表1和表2中可以看出，反相破乳劑和聚合氯化鋁復配后，除油和破乳效果會更好，投加量也有明顯的減少。

（3）反向破乳劑現場應用：反相破乳劑與高效三相分離器出水混合后進入100 m3緩沖罐經短暫停留后進入旋流分離器，再進入一體化水處理設備，進行沉降除油和除懸浮物，試驗結果（見表3）。

表3 反相破乳劑現場試驗結果

1.3.2 緩蝕性能 由于反相破乳劑的分子結構中具有緩蝕性能要求的N、O分子，對金屬材料的管道和設備具有吸附作用，在金屬表面形成一層保護膜，阻止金屬表面與水分子接觸，為此做了緩蝕性能評價，按照《油田采出水處理用緩蝕劑性能指標及評價方法》SY/T 5273-2014進行評價試驗，試驗結果（見表4）。

從表4可以看出，該反向破乳劑具有緩蝕性能，緩蝕效果能達到緩蝕劑性能要求。

表4 緩蝕性能評價

2 結語

（1）兩性分子反相破乳劑結構具有協同效應，明顯的提高了反相破乳率，該破乳劑投加量在200 mg/L時，含油為10 mg/L左右，懸浮物＜30 mg/L，現場應用經過濾，能達到《氣田水回注方法》SY/T6596-2004技術指標要求。

（2）在和聚合氯化鋁復配后，能夠增強反相破乳和絮凝性能，具有協同效應，減少藥劑投加量，投加量減少到160 mg/L。

［1］馬喜平.環氧氯丙烷-二甲胺陽離子聚合物的合成［J］.高分子材料學與工程，1996，12（4）：50-54.

［2］馬喜平，邵定波.PA陽離子集合物的合成及抑制性研究［J］.鉆采工藝，1999，22（1）：47-48.

［3］馬喜平，胡星琪，楊斌.有機陽離子聚合物PQ的合成及應用［J］.精細石油化工，1996，（4）：18-20.

［4］馬喜平，何睿.陽離子集合物的絮凝和抑制性能研究［J］.鉆采工藝，1996，19（3）：78-81.

［5］Choir Jeong-Hak.Application of systhetic polyamine flocculants for dye wastewater［J］.Separation Science and Technoloy，2001，36（13）：29-45.

［6］Biedion T，Szymanski R，Kubis P，et al.Kinctics of polymerization by activated monomer mechanism makromolckulare chemie Macromolecular［J］.Symposia，1990，32（1）：115-157.

［7］Biedion T，Kubis P，Pencezek S.Polyepichlorohydrin diols free of cyclics∶synthesis and characteriazation［J］.Joural of polymer Science，Part A，Polymer Chemistry，1991，29（5）：619-629.

The development and application of anti-phase-demulsifier of amphoteric quaternary ammonium salt

DONG Hui，XIE Chao，WANG Yong，BAI Mi
（Xi'an Jieyuan Petroleum Engineering Co.，Ltd.，Xi'an Shanxi 710000，China）

Gas well produced water containing emulsified light oil,light oil emulsion feed water treatment caused great difficulties.So to choose a highly efficient antiphase demulsifier oil-water separation,picked by the op-10 as initiator,the boron trifluoride tetrahydrofuran complexation system as catalyst synthesized epoxy chloropropane.The initial reaction is exothermic,reaction temperature is not more than 40℃,in the process of the reaction temperature does not exceed 65℃,and then in the high-pressure reaction kettle and ammonia under 110℃～120℃,the quaternary ammonium reaction.In this paper,the problem of demulsifying emulsified emulsion of gas well was solved by demulsifier,and the obvious effect was obtained.

polymerization；initiator；epichlorohydrin

TE39

A

1673-5285（2017）12-0123-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.12.029

2017－11-23