Получение натриевой соли сульфированного экстракционного хлопкового масла для разрушения устойчивых водонефтяных эмульсий, образованных из тяжелых нефтей

АННОТАЦИЯ

Тяжелые нефти часто образуют высокоустойчивые водонефтяные эмульсии (ВНЭ), разрушение которых длительное время или практически не происходит из-за высокого содержания асфальтенов, смол, парафинов, церезинов, механических примесей, минеральных солей и др. Применение высокоактивных деэмульгаторов даже с высоким избытком не всегда позволяет разрушить устойчивую ВНЭ. С учетом этого нами на основе технического экстракционного хлопкового масла синтезированы деэмульгаторы.

ABSTRACT

Part of heavy oils formed by highly stable water-in-oil emulsions WOE, long-term destruction or almost no failure occurs due to the high content of aspaltenes, risins, parafins, ceresins, solids, mineral salt, etc. The use highly active demulsifers, even with a high excess, does not always destroy the stable WOE. Given this, we have synthesized demulsifiers based on technical extraction cottonseed oil.

Ключевые слова: нефтяные эмульсии, высокоустойчивые водонефтяные эмульсии, деэмульгирование, госсипол, хлорофилл, ионоген, сульфогруппу, экстракция, деэмульгатор, щелочная обработка, обезвоживания, обессоливания.

Keywords: oil emulsions, highly stable water-oil emulsions, demulsification, gossypol, chlorophyll, ionogen, sulfo group, extraction, demulsifier, alkaline treatment, dehydration, desalination.

Тяжелые нефти часто образуют высокоустойчивые ВНЭ, разрушение которых длительное время (более 10-12 часов) или практически не происходит из-за высокого содержания асфальтенов, смол, парафинов, церезинов, механических примесей, минеральных солей и др. Эти вещества наряду с образованием ассоциатов и мицелл слипаются в сложные комплексы, которые образуют высокопрочные бронирующие оболочки глобул воды. Применение высокоактивных деэмульгаторов даже с высоким избытком не всегда позволяет разрушить устойчивую ВНЭ [1]. Поэтому в настоящее время ведутся исследования по разработке эффективных деэмульгаторов на основе местных сырьевых ресурсов [2].

В Узбекистане успешно функционируют более 25 крупных масложировых предприятий, где хлопковое масло для технических целей получает методом экстрагирования углеводородным растворителем. Техническое хлопковое масло наряду с триацилглицеридом содержит госсипол, хлорофилл и их производные, которые имеют определенные поверхностно-активные свойства [4].

Например, общая формула госсипола имеет вид: С₃₀ Н₃₀ О₈ ОН, в химических реакциях он ведет себя как сильная двухосновная кислота, т. е. полифенол. Госсипол, взаимодействуя со щелочью, например с NaOH, образует феноляты, т. е. госсиполаты натрия, которые, растворяясь в воде, проявляют поверхностно-активные свойства при деэмульгировании ВНЭ тяжелых нефтей [3].

Реакция госсипола и щелочи протекает по следующей схеме:

Как видно, омыление госсипола водным раствором щелочи, например NaOH, позволяет получить ионогенный ПАВ, который имеет хорошую смачивающую и пенообразующую способность.

Развитие производства деэмульгаторов сегодня нацелено на  получение ПАВ, содержащих сульфогруппу (SO₂OH) или сульфатную группу (OSO₂OH). С учетом этого нами на основе технического экстракционного хлопкового масла синтезированы деэмульгаторы, содержащие вышеотмеченные серосодержащие группы. На рис. 1 представлена блок-схема получения деэмульгатора, содержащего группу.

Рисунок 1. Блок-схема получения натриевых солей сульфированного хлопкового масла для деэмульгирования устойчивых ВНЭ тяжелых нефтей

Осернение экстракционного хлопкового масла осуществлялось путем обработки его серной кислотой. Сульфированные ПАВ после щелочной обработки проявляют хорошие деэмульгирующие свойства. Это можно получить на основе высокомолекулярных ненасыщенных жирных кислот или оксикислот, а также используя эфиры или алкилированные амиды.

В основном многие деэмульгаторы получают путем сульфирования алкилированных ароматических углеводородов с последующей их нейтрализацией или этерификацией полученных сульфокислот. Удельный расход деэмульгатора является основным технико-экономическим показателем процессов обезвоживания и обессоливания водонефтяных эмульсий, особенно тяжелых нефтей. Нами изучен данный показатель при разрушении устойчивых ВНЭ, образованных из тяжелых нефтей ОАО «Джаркурганнефт».

Таблица 1.

Показатели остаточного содержания воды в ВНЭ, достигнутые на К-1 (КНР) и СД-1

Из табл. 1. видно, что разработанный сернистый деэмульгатор на основе экстракционного хлопкового масла глубже удаляет воду, чем известный К-1 (КНР).

Удаление минеральных солей на разработанном осерненном деэмульгаторе представляет определенный научно-практический интерес, т. к. способствует предотвращению коррозии оборудования.

На рис. 2 показано изменение остаточного содержания минеральных солей в тяжелых нефтях при их деэмульгировании различными ПАВ.

Рисунок 2. Изменение остаточного содержания механических солей (ОСС) в зависимости от расхода деэмульгаторов (q_д): 1 – для К-1 (КНР); 2 – для разработанного осерненного деэмульгатора (СД-1)

Как видно из рис. 2, с увеличением расхода известного деэмульгатора К-1 (КНР) и разработанного (СД-1) остаточное содержание минеральных солей в тяжелых нефтях снижается по экспоненциальному закону. При этом большее удаление минеральных солей наблюдается при использовании СД-1, чем К-1 (КНР), что можно объяснить природой и химическим составом первого.

Нами изучены основные коллоидно-химические показатели известного и разработанного деэмульгаторов.

Таблица 2.

Показатели известного К-1 и разработанного СД-1 деэмульгаторов

Из табл. 2 видно, что предлагаемый деэмульгатор по сравнению с известным более активен, т. е. имеет высокое поверхностное натяжение, моющую и пенообразующую способности, что очень важно при разрушении устойчивых ВНЭ, образованных из тяжелых нефтей.

Таким образом, проведенные исследования показывают, что вместо импортного деэмульгатора К-1 (КНР) можно использовать деэмульгатор на основе технического экстракционного хлопкового масла. Присутствие в нем сернистых соединений, госсипола, хлорофилла и их производных позволяет повысить его деэмульгирующие свойства.

Список литературы:
1. Лутошкин Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды. – М.: ТИД Алянс, 2005. 319 с.
2. Оператор обезвоживающей и обессоливающей установки / М.И. Самойлова, А.П. Монтьев, А.И. Кожемяко, И.П. Самойлова. – Тюмень: Тюменский гос. нефтегаз. ун-т, 2010. – 252 с.
3. Очилов А.А., Адизов Б.З., Абдурахимов С.А. Разрушение устойчивых водонефтяных эмульсий местных нефтей деэмульгаторами серии Д // Химия и химическая технология. – 2010. – № 4. – С. 49-51.
4. Очилов А.А., Адизов Б.З. Интенсификация процесса разрушения устойчивых эмульсий местных нефтей деэмульгатором в сочетании с микроволновым излучением // Химия и химическая технология. – 2010. – № 4. – С. 45-47.