滤料清洗剂的研制与应用

时间:2017-11-17 16:40:00 来源:本网 添加人:admin

  科研开发滤料清洗剂的研制与应用朱成华1,侍路勇2,王富来2,孙文山2,杨立2(1中海油能源发展钻采工程研究院渤海实验中心,天津300452;。中石化河南油田分公司新疆勘探开发中心,新疆焉841000)铁、氧化铁、水垢及三次采油用聚合物等,滤料清洗温度低、难度大,以往的清洗剂除油率低,难以满足生产现场需要。针对油田污水过滤系统中滤料的清洗,依据表面活性剂清洗原理,通过实验与筛选,研制出的滤料清洗剂配方,具有低温低泡沫、高效除油、良好的配套性、经济环保等特点,除油率大于95%,经油田现场应用完全符合生产要求。

  油田污水处理系统普遍采用12级过滤系统,由于油田开发处于中后期,采出液含水量高达9 0%,过滤系统普遍负荷较重,因此滤料的清洗和再生是保证污水处理达标的重要因素。受现场条件限制,滤料的清洗多采用常温运行,因此研制高性能常温水基滤料清洗剂对污水处理达标、节约能源、降低能耗、保护环境至关重要。

  滤料清洗剂是以水为溶剂,以中低温情况下仍能发挥稳定除油、除杂性能的表面活性剂为主要成分,同时辅以碱性助洗剂、分散剂、抗二次沉着剂、消泡剂、有机除、防锈剂等组成的清洗滤料表面的药剂。水基清洗剂以水代油,具有高效、低耗、不燃烧、不挥发、减少污染等优点而获得广泛应用及推广。

  有关水基清洗的理论及清洗药剂配方常见诸于各专业期刊,但是,具体产品的清洗性、泡沫性、除油性、除杂性、防锈性等综合性能往往不能满足使用要求,因此常温水基清洗剂的研制开发显得尤为紧迫和必要。:2012-08-11―),女,天津人,中海油能源发展钻采工程研究院渤海实验中心化工工程师,主要从事油田水分析与评价、油田污水处理及化工产品分析与评价。

  1滤料清洗剂的开发原理1.1滤料表面的污物种类般情况下,吸附于滤料表面的污物由油污、悬浮杂质、细菌及其产物、硫化亚铁、氧化铁、水垢及三次采油用聚合物等化学剂组成。

  1.2滤料清洗剂的清洗机理滤料表面的清洗过程是一个复杂、综合的物理化学过程。清洗剂在滤料与污物界面之间,通过润湿、分散、溶解、卷缩、乳化、螯合、皂化等作用,增大污物与清洗液表面之间的辅展系数,从而使污物得以剥离并悬浮于清洗溶液中,达到清洗目的。

  1.3配方组合原理非离子表面活性剂具有广泛的酸碱适应性和优异的油污清洗性能,因而成为水基清洗剂配方中表面活性剂的首选。但是非离子表面活性剂浊点的存在,局限了它的使用温度范围。只有在浊点温度附近,非离子表面活性剂才能发挥最佳清洗效能。因此开发常温清洗剂的重点就在于寻找浊点在常温范围(2 025C)的非离子表面活性剂。同时,由于清洗助剂(尤其是盐类产品)的加入,会进一步降低表面活性剂的实际浊点,因此可以保证清洗剂在常温下正常发挥清洗效果,满足实际使用要求。

  为完善和增强清洗剂综合性能,需复配添加化工科技分散助剂、水基防锈剂等。

  清洗剂主要原料及性能见表1.表1清洗剂主要原料及性能主要原料外观性能产地壬基酚聚氧乙烯醚脂肪醇聚氧乙烯醚烷基苯黄酸钠氮川三乙酸钠三乙醇胺浅黄色液体无色液体黄色液体白色固体黄色粘稠液体浊点:2025C,非离子表面活性剂阴离子表面活性剂、分散剂螯合剂、稳定剂、防锈剂防锈剂南京金陵石化南京金陵石化南京金陵石化巴斯夫公司市售2实验部分2.1实验方案优异的清洗剂必须具备良好的综合性能,清洗性、老化性、泡沫性、稳定性是其中4项主要性能。采用正交实验方式,分别针对上述4项性能优化组合各种表面活性剂及助剂,根据清洗综合效果,调整各成分添加比例,经过32种不同选择实验后最终确认配方。

  22性能检测性能检测实验用材料为河南油田常用的核桃壳滤料,规格为粒径0.81.5mm,耐老化实验使用的油品为河南油田双河联合站处理原油。

  2.2.1稳定性能标准进行,具体内容及结果如下。

  室温稳定性:室温下放置7d,观察溶液状态。实验结果:稳定,无分层。

  高温稳定性:将50mL原液置于50mL具塞量筒中,加塞后放入60±2 C水浴中,6h后,取出量筒冷却到室温检查,并考察高温实验后原液的清洗性。实验结果:稳定、无分层;清洗性能经实验后确认无变化。

  低温稳定性:将高温头验后的原液放入低温冰箱中,于一18±3C保持1h后,取出量筒,待试液恢复到室温并保持1h后,将试液倾倒5次进行观察;并放置于不同的低温下,确定溶液的冰点,考察低温实验后原液的清洗性。实验结果:放置1h后,溶液不分层,倾倒后与未做实验前状态相同;清洗性能经实验确认无变化。

  222清洗性能在室温(25C)条件下,配制20L质量分数5%的清洗液,分别进行反洗、浸渍实验,用分光光度计测定除油率,实验结果见表2、表3.表2反洗实验测试除油率反洗时间/min除油率/%表3浸溃实验测试除油率浸溃时间/min除油率/% 2.2.3耐老化性能将实验装置内滤料装好,在实验室温度(25C)下配制20L质量分数5 %的清洗液,并依次在其中加入原油,进行反洗清洗。原油分4次加入,每次加入量均为20g.每加入1次,循环2h后再测试除油率。

  每次测试除油率时,分别设定4个时间点,即3、5、10、15min,记录各时间点的除油率。结果见表4.表4耐老化性能实验结果除油率/%原油加入量/(gL-清洗性差当清洗液含油量为3g/L以下时,工作液状态稳定,实验材料除油率均可达到要求。当溶液含油量为4g/L时,工作原液基本丧失清洗能力,说明在此条件下,清洗液应放弃,需重新配制。2.2.4泡沫性能000mL质量分数5 %的清洗液,预热至302C.移取100mL清洗液倒入具塞量筒中,使液面距筒塞下端面约7cm.盖塞后在30士2C的烘箱中放置10min,取出后立即上下摇动1min,摇动距离约为40cm,频率100110次/min.摇动完毕后,打开塞筒,将量筒置于30士2C的烘箱中静置10min,观察泡沫消失情况,记下残留泡沫高度。

  10min后泡沫高度为0.65cm,属于低泡沫清洗剂。B/T4323.11999中规定,测试液静置10min后泡沫高度<碱度/点外观微黄、均、稳定、透明液体1.0cm为低泡沫清洗剂。

  2.3确定产品配方经过上述实验性能检测和原材料筛选,最后确定常温滤料清洗剂配方见表5.表5滤料清洗剂配方w/%壬基酚醚脂肪醇醚氮川三乙酸钠三乙醇胺烷基苯磺酸钠碳酸氢钠氢氧化钠水其余2.4理化检验指标研制的常温滤料清洗剂为中低碱性产品,具体理化指标见表6.表6清洗剂理化指标(总碱度):。2 3现场使用情况为进一步确认该产品的实际实用性能,选择客户进行现场应用。现场使用清洗液的质量分数均为5%,工作温度为常温(2040°C),经河南油田双河联合站、江河联合站、安棚站、宝浪联合站等使用,均得到了满意的效果。实际使用结果证明,该产品具有如下明显优势。

  低温低泡沫。即使在搅拌式反洗中使用也不会发生泡沫外溢现象。

  高效除油性。由于采用专用表面活性剂,大大提高了除油效率,反洗10min即可完全除油。

  良好的配套性。该产品进行常温清洗除油,腐蚀率低,对后续处理系统影响小。

  优异的经济性。低温、低配比使用浓度,大大降低了生产成本,提高了经济效益。

  环保性。具有使用温度低,配比低、无挥发等特点,有效地维护和改善了现场操作环境。

  4结论该产品具有良好的低温适应性能,在20 40C均可使用。

  该产品具有良好的清洗性能,在质量分数5%10%,可保证清洗除油率达到95%以上。

  现场管理简单,可以根据实际清洗效果自行控制使用浓度。

  陈旭俊。工业清洗剂及清洗技术。北京:化学工业出版梁梦兰。表面活性剂和洗涤剂:制备、性质、应用。北京:科学技术出版社,1990.刘程,张万福,陈长明。表面活性剂应用手册。北京:化学工业出版社,1994.

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