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表面活性剂在油田污水处理中的应用及研究进展

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表面活性剂 油田 污水处理 中的 应用 研究进展
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表面活性剂在油田污水处理中的应用及研究进展 欧阳向南 ,李 文 ,宋海巍 ,吴隽结 ,张 倩 (1.中国石油天然气股份有限公司玉门油田分公司钻采工程研究院,甘肃酒泉735000; 2.中国石油天然气股份有限公司玉门油田分公司鸭儿峡油田作业区,甘肃酒泉735000; 3.中国石油天然气股份有限公司玉门油田分公司勘探开发研究院,甘肃酒泉735000) 摘要:表面活性剂种类较多,并且在油田应用十分广泛,比如钻井过程中的起泡剂、乳化剂,采 油用的驱油剂、降粘剂,油气集输用破乳剂、消泡剂等。,了重要作用。随着国内油田的开采.油田采出水经深度处理后才能排放或回注。因此,大力发 展水处理剂对环境保护和节约水资源有着重要作用。分别总结了阴离子表面活性剂、阳离子表面 活性剂、非离子表面活性剂和两性离子表面活性剂在缓蚀、絮凝、阻垢、杀菌以及超滤作用等油田 水处理方面的应用及最新进展,同时还指出了开发“一剂多效”、性能优异、绿色无污染、价格低廉 的表面活性剂仍是今后表面活性剂在水处理方面的发展方向。 关键词:表面活性剂水处理油田 表面活性剂是由两种不同性质的原子基团组 成的:一种是亲水的极性基团,另一种是疏水的非 极性基团。它因能吸附于两相界面并提高界面活 性,降低界面张力而广泛应用于各个行业。目前, 表面活性剂在油田应用也同样广泛 j,主要有钻井 过程中的气泡剂,乳化剂、页岩抑制剂,采油用的驱 油剂、降粘剂、油气集输用破乳剂,消泡剂等。除此 以外还有污水处理用絮凝剂、缓蚀剂、杀菌剂等 等 引。目前,国内大部分油田采用注水方式采油, 且大部分已进入高含水期。根据可持续发展战略 的要求,随着我国油田的开采,油田采出水经深度 处理后才能排放或回注。因此,大力发展水处理剂 对环境保护和节约水资源有着重要作用。 l 缓蚀作用 在油田开发后期,会产生大量的H:S, 等腐蚀介质,这些物质溶解在地下采 出水中,形成弱酸体系,对注水系统井下管柱造成 腐蚀。具有缓蚀作用的表面活性剂可以在金属表 面形成吸附膜,表面活性剂在金属表面发生吸附 时,其亲水基团吸附在金属表面上,因亲水基团性 质的不同而与金属表面发生物理吸附或化学吸 附。疏水的非极性部分在水溶液中形成一层斥水 的屏障覆盖着金属表面使金属表面得以保护。 1.1 阳离子型表面活性剂 阳离子型表面活性剂主要有脂肪族胺盐、季 铵盐。脂肪族的胺盐在中性或碱性溶液中的溶解 度小,但易溶于酸性水溶液中,所以脂肪族胺盐一 般用作酸性介质中金属的缓蚀剂。在酸性水溶液 中,胺首先形成铵离子,然后吸附到金属表面。氯 化十六烷基吡啶(一种叔胺,可在0.5 研究了一类以联接基团将长碳链二 甲基叔胺连接起来的抑制铁在盐酸中的腐蚀情况。结果表明,它们对 在1 随着该剂浓度增大,缓蚀效果也随之提高,并在临 界胶束浓度(近达到最大值。 含适当长碳链的季铵盐表面活性剂具有较好 的杀菌作用,常用作水处理杀菌剂。此外,在使用 中还发现,有的季铵盐兼具明显的缓蚀作用。张 英菊 等合成了含氮杂环季铵盐缓蚀剂(9912- 1),该剂在质量分数为3%液体 系中的电化学试验结果与挂片失重法测试的结果 基本一致,9921.1对%,0饱和系中有良好的抑制腐蚀 作用,缓蚀率都达到95%以上。 收稿日期:2014—09—22;修改稿收到13期:2014—10—20。 作者简介:欧阳向南(1987一),助理工程师,在该公司钻采 工程研究院主要从事三次采油工作。E—163. 1.2阴离子型表面活性剂 阴离子型表面活性剂可在酸性溶液中铝的腐 蚀具有缓蚀作用【 。如十二烷基硫酸钠( 十二烷基磺酸钠(十二烷基苯磺酸钠 (此外研究还发现溶液中碳钢的缓蚀剂,并且与配后具有良好协同缓蚀作用 。 1.3非离子型表面活性剂 非离子型表面活性剂也可用于金属缓蚀方 面。例如离子表面活性剂可以 抑制酸性溶液中钢的腐蚀。在缓蚀效率,随着疏水碳链长度的增加,缓蚀效率 提高。 1.4两性型表面活性剂 基甜菜碱在1 果表明N.烷基 甜菜碱的缓蚀作用随介质说明缓蚀作用与溶液中H 浓度有关。同时甜菜碱在低浓度时,缓蚀效率随缓蚀剂浓度增 大而提高,在 外,蒋馥华_】 等人研究了N.十二烷基甘氨酸对 低碳钢的缓蚀行为,结果表明浓度在,缓蚀效果最好。 2絮凝作用 油田污水处理工程中,如仅采用机械沉降、过 滤等,还很难达到净化目的,因为微小颗粒或胶体 沉降很慢,甚至不沉降,而油滴、细菌都严重影响 过滤设备的正常工作。此时加入絮凝剂,可使油 珠、机械杂质及其它悬浮物絮凝沉降,然后再经滤 池过滤,可使污水较好净化。用作絮凝剂用的表 面活性剂常为高分子化合物,分子量一般为几千 以上,甚至高达几千万。这类高分子物质并不具 有显著降低表面张力的作用,在溶液中也不能形 成通常意义上的胶束,但是它们可以吸附于固体 表面,具有分散、稳定和絮凝的作用,在工农业生 产中有着重要作用,被称为高分子表面活性 剂 。而传统的表面活性剂本身不具有絮凝功 能,或者其絮凝效果不如先使用的高分子聚合物。 但是有研究表明,在表面活性剂的作用下,高分子 聚合物的絮凝效果有显著增加¨ 。 3 阻垢作用 油气田开发过程中,结垢是一个伴随始终的 2 严重问题。结垢一般是指具有反常溶解度的难溶 或微溶盐类物质在储层、管线及设备中形成密实 的垢。油气田进入中后期开发后,普遍采用注水 采油和排水采气等工艺,同时为消除环境污染,对 油气田污水主要采取回注处理。结垢会使油气产 量下降,降低设备传热效率,缩短油井使用寿命, 甚至使油气井停产、报废,严重影响油田开发效 益。因此,研究能够有效防止或减轻结垢的阻垢 剂对油田正常生产具有重要意义。油田常用的阻 垢剂有无机聚磷酸盐、有机膦酸盐阻垢剂、聚合物 阻垢剂等。传统单一表面活性剂并不具备阻垢性 能,但是表面活性剂与聚合物阻垢剂复配后具有 更高的表面活性。与单一表面活性剂相比,复合 溶液的表面张力、面吸附行为和胶体分 散体系稳定性及增溶性能较好。中国石油大学姚 同玉 等,采用阳离子表面活性剂十六烷基三甲 基溴化铵(阻垢剂羟基亚甲基二膦酸 (配,并通过测量表面张力考察了混合 表面活性剂在油藏水中的表面活性。结果表明 ,表面活性提高,时的表面 活性最好,同时具有较好的阻垢效率。同时邵忠 宝¨ 及郭德济 都对表面活性剂与阻垢剂复配 对阻垢效果进行研究,发现复配体系阻垢效果更 好,且能减少阻垢剂的用量。 4杀菌作用 对油田危害最大的细菌是硫酸盐还原菌、铁 细菌和腐生菌。它们可引起金属腐蚀、地层堵塞 和化学剂变质,因此需要添加杀菌剂进行杀菌。 根据杀菌原理的不同,将杀菌剂分为两类:氧化型 杀菌剂和非氧化型杀菌剂 17氧化型杀菌剂 主要是通过与细菌体内的酶发生反应,使其不能 正常进行新陈代谢。而非氧化型杀菌剂主要是通 过选择性地吸附到菌体表面,在细菌表面形成高 浓度的离子团而直接影响细菌细胞的正常功能, 它直接损坏控制细胞渗透性的原生质膜,使之干 枯或充涨死亡。由于细菌表面通常带负电,所以 季铵盐型表面活性剂是特别有效的吸附型杀菌 剂,它不仅具有杀菌作用,还能降低水的表面张 力、剥离污泥、与其它化学药剂配伍增效,具有一 剂多能的特性,是目前油田广泛使用的杀菌剂之 一。常见的季铵盐型杀菌剂 有1227(十二烷 基二甲基苄基氯化铵)、1231(十二烷基三甲基氯 化铵)、新洁尔灭(十二烷基二甲基苄基溴化铵)、 氰基季铵盐、双铵盐、吡啶类衍生物(如十六烷基溴化吡啶) 等;但季铵盐型杀菌剂也存在不足之处,如季铵盐 型杀菌剂与水中电负性物质发生作用,不能吸附 于细菌表面而降低杀菌活性,且季铵盐型杀菌剂 易起泡沫,长期单独使用易使细菌产生抗药性。 因此需要不断开发新的杀菌剂或新配方。其中季 铵盐双子表面活性剂研究较多。双子表面活性剂 因其特殊的结构和高效的性能,引起国内外工作 者的关注,且取得较好的成果。如梅平等 合成 了双子表面活性剂12_4.12,并研究了其对杀菌性能,结果发现2比油田目前使用 的杀菌1227(十二烷基二甲基苄基氯化铵)杀菌 效果好。赵剑曦等_23_考察了双子表面活性剂 12(S=2,3,4,6)对大肠杆菌、金黄色葡萄 球菌和白色念珠菌的杀菌性能,结果发现它们具 有很强的杀菌效果。同时孙玉海 等人研究还 发现,双子表面活性剂的结构越不对称,其杀菌性 能越好。 5超滤作用 超滤技术_2 是国外最先发展起来的一种水 处理技术,利用表面活性剂两亲结构的特性来实 现除去水中的离子和有机物等较小颗粒。主要包 括胶束超滤和液膜超滤。胶束超滤原理是在污水 中加入特定表面活性剂,当表面活性剂浓度达到 散在溶液内的表面活性剂分子会吸 附在水中离子或有机物表面形成胶束。胶束颗粒 较大,从而能够被滤膜隔离而分离出来。超滤技 术用的表面活性剂可以通过盐沉淀和萃取的方法 回收,从而达到真正的绿色循环利用。 6展望 随着油田水处理技术的不断发展,必须尽快 研究开发性能优异且又符合绿色化学思路的水处 理药剂。主要从以下几个方面进行: (1)从可持续发展战略出发,开发绿色无污 染,且高效,稳定性好,配伍性强,使用方便,价格 低廉的药剂。不断探讨结构与性能间的关系,作 用机理等。 (2)对已有的水处理药剂进行研究,寻找出 “一剂多效”的表面活性剂和复配型的高效表面 活性剂配方。 (3)水处理药剂的研究和开发在精细化工领 域十分活跃,不断对水处理剂进行化学结构和性 能的改造,如提高分子量,引入新基团等。 (4)从绿色理念出发,重视生产过程中对环 境的影响,改进水处理剂的生产工艺,如催化剂、 反应溶剂等。 (5)扩大表面活性剂原料来源,降低表面活 性剂成本,以满足油田对表面活性剂的大量需求。 参考文献 [1]赵福麟.表面活性剂在油田的应用[J].日用化学品科学, 1999,22(增刊):10—13. [2] 史晓冬.表面活性剂在水质改善上的应用现状与前景[J]. 日用化学品科学,2009,32(3):21[3] 李树斌,江萍,陈海鑫.油田水处理剂的绿色化研究进展 [J].化学工程师,2004,109(1O):22[4] 杨春芬,白宇新.盐酸溶液中氯代十六烷基吡啶在锌表面 上的吸附及缓蚀作用[J].应用化学,1995,12(6):56[5]M.of in C1 by in of J].2001,43(4):267[6] 张英菊,王荣良,彭乔,等.含氮杂环季铵盐缓蚀剂在3%].材料保护,2003,36 (8):12—13. [7] 张安富.盐酸介质中表面活性剂对碳钢缓蚀作用的研究 [J].表面技术,1996,25(4):22[8] 赵天培.几种阴离子表面活性剂对铝的缓蚀作用[J].昆明 工学院学报,1995,20(2):95[9] M, N.of on in ].Am 997,44(5):318[1O],,,et on of ].1993,49(4):326—334. [11]蒋馥华,张萍.蚀行为研究[J].表面技术,1996,25(4):7—1O. [12] 陈宗淇,王光信,徐桂英.胶体与界面化学[M].北京:高等 教育出版社,2001:221[13] 刘则华,任云利,肖稳发,等.水处理絮凝剂的研究进展 [J].上海工程技术大学学报,2005,19(3):201[14] 姚同玉,李继山.阳离子表面活性剂与阻垢剂复配体系的 表面活性[J].油田化学,2011,28(3):272[15]邵忠宝,张丽君,顾玉涛.表面活性剂对蚀阻垢性能的影响[J].腐蚀科学与防护技术,2001,13 (2):112—114. 3 郭德济,曾月香.马来酸酐一丙烯酰胺共聚物阻垢效果研 究[J].工业水处理,1996,16(2):16—17 ].2004,87(2):237.240. 刘桂年,梁艳.国内工业水处理药剂的现状及发展方向 [J].甘肃科技,2005,21(11):41陆柱,蔡兰坤,陈中兴,等.水处理药剂:第1版[M].北京: 化学 业出版社.2002:312梅平,段明峰,袁谷.新型杀菌剂双季铵盐究[J].油气田环境保护,2005,15(4):32.34. 梁泽生.油田杀菌剂的研制和开发[J].精细与专用化学 品,2000,8(21):3.4. [22] 梅平,段明峰,袁谷.新型杀菌剂双季铵盐究[J].油气田环境保护,2005,15(4):32[23] 赵剑曦,毛宁,游毅,等.季铵盐及其与分子结构的关联[J].应用化学,2003,20(3): 1208.1210. [24]孙玉海,马天态,张松亭,等.双子表面活性剂对硫酸盐还 原菌的杀菌性能[J].大连工业大学学报,2010,29(6): 452[25] 王军,田晓俊,杨许召,等.表面活性剂在废水处理中的应 用[J].13用化学工业,2009,39(4):270(编辑王维宗) in 1.35600; 2. ’Ⅳ35600; 3.35600) he in in as in il in in n an in of be or re—of is of he of in in in he of is he of is in 名石化年出口沥青超110 国内市场行情持续低迷、下游需求疲软及产能过 剩的大环境下,茂名石化结合自身在质量、技术、信誉和 区域等方面优势,大力开展差异化销售,依托中国石化国 际事业公司加大来料加工出口力度,提高国外市场占有 率。2014年完成来料加工出口道路沥青111.8 上年 增销10.9 长10.91%,创历史最高水平。 据了解,随着国内沥青产量逐年递增,我国逐渐由沥 青净进口向出口贸易发展。茂名石化作为国内大型优质 4 道路沥青生产基地,沥青年产能发展到目前的1.2 。茂名石化去年结合加工原油的原料和生产工艺的条 件,与中国石化炼销和国际事业公司及商检、海关等相关 部门加强沟通和交流,积极扩大海外市场订单。 他们发挥统销和内外贸一体化优势,合理调整内外 贸比例,关注企业生产库存变化,强化落实产品日优化和 月优化,优化加工渣油和沥青原料。各中转油库和运输 车队积极配合,加班加点24 来料加工出口 计划顺利进行。 (摘编自中国石化新闻网) 1J 1J I]j " 加 [ [r} [
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