原油破乳劑

原油破乳劑是針對石油採出液進行油水分離的油田化學劑，其破乳原理是破乳劑深入並粘附在乳化液滴的界面上，取代原乳化劑並破壞表面膜，將膜內包復的液滴釋放並使之聚結，從而使油、水兩相發生分離。由於石油開採技術不從最初的注水採油到稠油熱採，又到鹼水驅油、表面活性劑驅油、聚合物驅油以及三次採油，經原油中的膠質物、瀝青、環烷酸、脂肪酸及鹽、晶態石蠟加之人為引入的各種具有表面活性的物質的乳化作用，使得采出的原油呈現出乳狀液的形態。又由於新工藝的不斷推進，我國現大部分油田已進入了高含水期，原油乳狀液由CDE型轉為EDC型，加大了原油破乳脱水的困難，也使得原油破乳劑在組成結構、破乳機理等方面也都發生了很大變化，而對於一理想原油破乳劑來説應需具有較強的表面活性、良好的濕潤性能、足夠的絮凝能力、較好的聚結效果。在滿足油田需要，確保原油破乳脱水效果的同時，也極大地推動了原油破乳劑的研發進程。

原油乳液在油品的生產和煉製中經常出現。世界上主要的粗品油都以一種乳液的形態產出。一種乳液由至少兩種不相混溶的液體組成。其中之一是以一種極細的分散體如大約1mm直徑的液滴懸浮於另一液體上。

這些液體的其中之一通常為水，而另一個經常是油。油有可能極細地分散於水中。在這種情況下，乳液是一種水包油型。水被稱作連續相，而油被稱作分散相。相反地，如果油為連續相而水是分散相，乳液就稱作油包水型。大多數的原油乳液屬於這種類型。

水分子之間相互吸引，同樣地，油分子之間也是如此。但是在單個的水分子和油分子之間存在排斥力。排斥力在油和水的界面發生作用。表面張力將此界面面積降到一個最低值。所以，水滴在油包水乳液中是球形的。此外，單個的水滴傾向於形成聚集體，聚集體的總面積比所有液滴面積總和小。因此，一種由純水和純油組成的乳液是不穩定的。分散相趨於凝集，而兩個分離的層面因此而形成。

界面上的排斥力抵消，如通過特種化學品在界面上的累積可降低表面張力。在技術上，許多情形通過加入熟知的乳化劑以生產穩定的乳液而開發利用這種作用。任何以這種方式起穩定作用的物質必須具有能使其同時與水分子和油分子互相作用化學組成，即它應含有一個親水基團和一個疏水基團。

原油乳液因油中含有的天然物質而穩定。這些物質通常含有極性基團如羧基或酚基。它們可能以一種溶液或一種膠態分散體的形態存在。特別的影響是附着於末端。在此情形下，絕大多數的微粒分散於油相中並在油水界面累積，在此界面上，它們並排排列，極性基團指向水中。所以最後形成了一種物理穩定的界面層。像微粒層或石蠟結晶體似的固體包。以肉眼通常認識到的結果包覆在界面層中。這個機理解釋了原油乳液的陳化和難於破除的事實。

近些年來，原油乳狀液破乳機理研究多集中在液滴聚結過程的精細考察和破乳劑對界面流變性質的影響等方面。但由於破乳劑對乳狀液的作用非常複雜，儘管在這個領域進行了大量的研究工作，目前對破乳機理尚無統一論斷。

以下幾種目前公認的破乳機理：③增溶機理。使用的破乳劑一個或少數幾個分子即可形成膠束，這種高分子線團或膠束可增溶乳化劑分子，引起乳化原油破乳。④褶皺變形機理。顯微鏡觀察結果表明，W/O型乳狀液具有雙層或多層水圈，兩層水圈之間是油圈。液滴在加熱攪拌和破乳劑的作用下，液滴內部各層相互連通，使液滴發生凝聚而破乳。

此外，國內在對O/W型乳化原油體系的破乳機理研究方面也有一些研究工作，認為理想的破乳劑必須具備下列條件：較強的表面活性；良好的潤濕性能；足夠的絮凝能力；較好的聚結效果。 ^[1] 

破乳劑的種類繁多，按表面活性劑的分類方法可分為：陽離子型、陰離子型、非離子型、兩型離子型破乳劑。陰離子型破乳劑有羧酸鹽類、磺酸鹽類和聚氧乙烯脂肪硫酸酯鹽等，具有用量大、效果差、易受電解質影響而減效等缺點；陽離子型破乳劑主要有季銨鹽類，其對稀油有明顯效果，但不適合稠油及老化油；非離子型主要有以胺類為起始劑的嵌段聚醚，以醇類為起始劑的嵌段聚醚，烷基酚醛樹脂嵌段聚醚，酚胺醛樹脂嵌段聚醚，含硅破乳劑，超高相對分子質量破乳劑，聚磷酸酯，嵌段聚醚的改性產物和以咪唑啉原油破乳劑為代表的兩型離子型破乳劑。 ^[2] 

原油乳狀液的破乳是一個很複雜的問題，它既與原油的組分、性質、乳狀液的類型及穩定因素有關，也與破乳劑的分子結構及性質有關，故選擇破乳劑需綜合考慮以下因素：脱水率、脱水速度、油一水界面狀態、脱出水的含油量、破乳劑的最佳用量、低温脱水性能。

近年來，由於三次採油技術的推廣應用，所採出的原油乳狀液的組成13趨複雜，這無疑對破乳劑的組成結構提出了新的要求，國外對此問題的研究方向值得關注。其研究重點主要集中在以下幾個方面：

(1)對擴鏈劑研究的不斷深入和多種擴鏈劑的使用，使破乳劑的分子質量不斷增高。如用雙酚A或其他多元醇的環氧乙烷環氧丙烷嵌段聚醚、酚醛樹脂環氧乙烷環氧丙烷嵌段聚醚與丙烯酸、甲基丙烯酸或馬來酸酐進行酯化後，再進行聚合得到的破乳劑系列產品，具有在低温下使用破乳速度快、用量少的優點。

(2)油田採出液含水量的增高，使得水溶性破乳劑的破乳效果變差而向油溶性破乳劑或混合型破乳劑方向發展。

(3)以酚醛樹脂、多乙烯多胺為起始劑合成的原油破乳劑的高效應用，使國外認識到支鏈型破乳劑的破乳效果優於直鏈型破乳劑。比如，近期開發的以氨一丙烯酸甲酯為核心與乙二胺進行酰胺縮合反應得到的星型聚合物，便是典型的支鏈型破乳劑。

(4)高分子原油破乳劑存在專一性強的缺點，由於原油採出液具有複雜多樣性，使得國外新型高分子破乳劑不斷得到開發應用，並根據實際需要，在分子結構中引入了硅、氮、磷、硼等元素，甚至提出用碳酸乙酯代替烷氧基合成高分子破乳劑的設想。

我國60年代以前，原油破乳、脱水用的化學劑及其應用技術，主要是靠進口來滿足我國各油田的需要。60年代中期開始進行原油破乳劑的研究，產品有聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物。70年代後期研製了少數聚氨酯、聚磷酸酯和超高相對分子質量聚醚型的原油破乳劑。

從80年代末期開始，我國新型破乳劑的研究進展緩慢，聚氨酯、聚磷酸酯等破乳劑的研究並未形成規模，而現在使用的破乳劑品牌雖然多達200餘個，但單劑品種僅40餘個。近年來油田開發和應用的破乳劑，以及科研單位研究的新型破乳劑大多以復配為主，忽視了具有全新化學結構的新型破乳劑的研製開發。

由以上幾例研究方向可以看出，我國破乳劑的研製仍停留在用環氧化物製備嵌段共聚物的水平上，只是在催化劑、起始劑、擴鏈劑上作一些改動以增加相對分子質量，而從根本上改變聚醚類產品的破乳劑很少見。 ^[3] 

針對我國目前原油破乳劑的使用和研究現狀以及越來越嚴格的環保要求，對新型高效破乳劑的研究和應用顯得愈來愈緊迫。比較國內外破乳劑的發展：① 在具有新的化學結構的破乳劑研究方面，國內研究的比較少，非聚醚型聚合物破乳劑有望逐漸取代聚醚型破乳劑。②儘管已意識到聚醚型破乳劑在生產和應用中的不足，但由於單劑品種少，新類型破乳劑開發難；而復配破乳劑由於能低温破乳，用量少，節省熱能，快速破乳，提高設備處理效率，擴大破乳劑對原油的適用範圍，克服破乳劑專業性過強這一弱點，正日益受到重視；因此各科研單位仍將以復配破乳劑研究為主，而且．目前情況下復配也是解決破乳劑專一性的最有效辦法之一。③對污水(o/w型乳液)的破乳處理，還未引起足夠的重視，在此領域國內應投入較大力量進行研究。