Синтез деэмульгаторов на основе вторичных отходов масложировой промышленности

АННОТАЦИЯ

Для разрушения высокоустойчивых водонефтяных эмульсий тяжелых нефтей деэмульгированное хлопковое масло для технических целей получают методом экстрагирования углеводородным растворителем.

Техническое хлопковое масло наряду с триацилглицеридом содержит госсипол, хлорофилл и их производные, которые имеют определенные поверхностно-активные свойства.

ABSTRACT

For the destruction of highly resistant water-oil emulsions of heavy oils, cotton oil is obtained for technical purposes by extraction with a hydrocarbon solvent.

Technical cotton oil, along with triacylglyceride, contains gossypol, chlorophyll and their derivatives, which have certain surface-active properties.

Ключевые слова: нефтяные эмульсии, высокоустойчивые водонефтяные эмульсии, деэмульгирование, госсипол, хлорофилл, ионоген, сульфогруппа, экстракцион, деэмульгатор, щелочная обработка, обезвоживание, обессоливание.

Keywords: oil emulsions, highly resistant water-oil emulsions, demulsification, gossypol, chlorophyll, ionogen, sulfogroup, extraction, demulsifier, alkaline treatment, dehydration, desalination.

Тяжелые нефти часть образуют высокоустойчивые водонефтяные эмульсии, разрушение 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 водонефтяную эмульсию [2].

Поэтому в настоящее время ведутся исследования по разработке эффективных деэмульгаторов на основе местных сырьевых ресурсов [3].

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 [5].

Например, общая формула госсипола имеет вид С₃₀Н₃₀О₈, в химических реакциях 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 водонефтяных эмульсий тяжелых нефтей [1].

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 [4].

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

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

Осернение экстракционного хлопкового масла осуществлялось путем обработки его серной или сульфидной 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 [6].

В основном многие деэмульгаторы получают путем сульфирования алкилированных ароматических углеводородов с последующей их нейтрализацией или этерификацией полученных сульфокислот.

Для этого нами были синтезированы 2 вида осеренного деэмульгатора (СД-1 и СД-2), где первый получали использованием сульфатной кислоты, а второй — сульфидной (табл. 1).

Таблица 1.

Показатели остаточного содержания воды в ВНЭ, достигнутые на К-1 (КНР) и СД-1, СД-2

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

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 «Джаркурганнефть».

Удаление минеральных солей на разработанном осерненном деэмульгаторе представляет определенный научно-практический интерес, так как 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); 3 — для СД-2

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

Нами изучены основные коллоидно-химические показатели известного и разработанного 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.

Таблица 2.

Показатели известного К-1 и разработанного СД-1, СД-2 деэмульгаторов

Таким образом, проведенные исследования показывают, что вместо импортного деэмульгатора К-1 (КНР) можно использовать за основу техническое экстракционное хлопковое масло. Присутствие в нем сернистых соединений, госсипола, хлорофилла и их производных позволяет повысить его деэмульгирующие свойства.

Практика показывает, что подбор оптимального состава композиции деэмульгатора для разрушения каждого вида устойчивых водонефтяных эмульсий представляет большую трудность. Он становится особенно проблематичным, если в составе эмульсий имеются такие высокодисперсные включения, которые в процессе нефтедобычи были введены в скважины с целью повышения их нефтеотдачи. Такими добавками чаще являются химикаты (ПАВ, мыла, др.), минеральные примеси (соли) в больших количествах, которые затрудняют подбор композиции деэмульгатора для деэмульгирования нефти.

Из табл. 1 и рис. 1 видно, что с увеличением расхода деэмульгаторов в пределах 40–60 г/т количество остаточной воды в нефти уменьшается, что указывает на усиления степени ее деэмульгирования.

По деэмульгирующей способности изученные деэмульгаторы располагаются в следующий убывающий ряд:

СД-2 > СД-1 > К-1.

Следовательно, можно считать, что разработанный деэмульгатор СД-1 является относительно более активным, чем рассмотренные ранее другие деэмульгаторы.

Список литературы:
1. Абдурахимов А.А., Кадиров Ю.К., Серкаев К.П. Хлопковое масло // Пищевые инновации и биотехнологии: сборник материалов конференции студентов, аспирантов и молодых ученых / под общ. ред. А.Ю. Просекова; ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности». — Кемерово, 2013. — С. 7–11.
2. Лутошкин Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды. — М. : ТИД Алянс, 2005. — 319 с.
3. 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.
4. Очилов А.А, Абдурахимов С.А., Адизов Б.З. Получение натриевой соли сульфированного экстракционного хлопкового масла для разрушения устойчивых водонефтяных эмульсий, образованных из тяжелых нефтей // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. — М., 2019. — № 10 (67). — С. 9–12.
5. 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.
6. Destruction of Sustainable Water Oil Emulsions Formed In Local Oil Sludge / Abdurahim Осhilov, Izzat Eshmetov, Saidakbar Abdurakhimov, Bobirjon Adizov, Dilnoza Salihanova // International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology. — 2019. — Vol. 6. — Issue 11. — Р. 11544–11547.