环保型稠油乳化剂十二烷基糖苷的性能评价

杜世宇 范振忠

1东北石油大学化学化工学院2东北石油大学科研处

环保型稠油乳化剂十二烷基糖苷的性能评价

杜世宇1范振忠2

1东北石油大学化学化工学院2东北石油大学科研处

室内评价了十二烷基糖苷对稠油的乳化性能及环保性能，十二烷基糖苷与稠油之间的界面张力可以达到10-3数量级；乳化力比Span、Tween、AEO、LAS强，且乳状液流动性好；十二烷基糖苷LD50值为9 150 mg/kg，LC50值为68.1 mg/L，没有毒性；十二烷基糖苷聚合度越高，发光菌半有效浓度越大，毒性越低，其对微生物基本没有影响，具有良好的环保性能。

十二烷基糖苷；乳化剂；界面张力；乳化力；稠油

近年来美国、加拿大、俄罗斯以及中国非常重视对稠油乳化降黏的探索，并对稠油乳比降黏进行了深入地研究[1]。1983年，委内瑞拉国家石油公司和加拿大BP研究中心研制开发了TRANSOIL重油乳化技术，利用二步法制成水包油乳状液[2]，乳状液在输送过程中性能稳定而在破乳过程中性能不稳定。1993年，委内瑞拉开始把乳化降黏技术应用于生产现场，在直径152.4mm、长55 km管线上输送奥里诺科重油带的Zuata重油。随着环保要求越来越高，合成具有环保型的稠油乳化剂成为稠油乳化降黏的关键技术[3]。

环保型稠油乳化剂烷基糖苷是由天然或再生资源的原料（如淀粉中的葡萄糖）与脂肪醇反应得到的一种新型的非离子表面活性剂组成，具有乳化性能优良、毒性低及对微生物影响小等特点，所用原材料是葡萄糖和脂肪醇。此产品由于无毒、无刺激，将是传统表面活性剂的替代产品，具有广阔的应用前景。

1 实验部分

1.1 实验仪器与实验药品

实验仪器：美国科诺TX500D旋转滴界面张力仪、XSP—2XC生物显微镜、恒温水浴锅、电子天平等。

实验药品：稠油取自辽河油田欢喜岭采油厂；十二烷基糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚类（AEO）、烷基苯磺酸盐（LAS）、非离子表面活性剂Span、Tween，工业品。

1.2 界面张力的测定

界面张力是反映表面活性剂作用能力的一个很重要的指标。乳化剂分子在油水界面上的定向吸咐引起净吸引力的变化，使得油水界面张力降低。在稠油乳化剂十二烷基糖苷加量为2.0 g/L条件下，测定不同时间下的油水界面张力，实验数据如表1所示。

表1 不同时间下稠油乳化剂十二烷基糖苷的界面张力

由表1可见，乳化剂十二烷基糖苷的界面张力随测定时间的增加不断下降，100min后界面张力趋于最低，达到1×10-3数量级，且不再变化。这说明十二烷基糖苷乳化剂具有良好的降低界面张力特性。

固定界面张力的测定时间为100min，改变乳化剂十二烷基糖苷的浓度，测定不同乳化剂浓度下的界面张力，实验数据如表2所示。

表2 不同浓度乳化剂的界面张力

由表2可见，随着乳化剂十二烷基糖苷浓度的增加，界面张力逐渐减小。当乳化剂浓度＞2.0 g/L时，界面张力达到1×10-3数量级，当达到一定浓度后界面张力降到最低且保持不变。

2 性能评价

2.1 乳化能力

乳化剂的亲水亲油平衡值(HLB)处于9～16之间时可以用作水包油型乳化剂。将乳化剂十二烷基糖苷用蒸馏水配制成0.8%的水溶液，取10mL乳化剂十二烷基糖苷溶液和10mL原油加入到25mL具塞量筒中，上下摇晃20次，停放3min后再上下摇晃20次，然后将乳液倒入另一个具塞量筒中。在60℃恒温条件下，记录乳液分离出2.5mL水时所用的时间即为乳化剂对原油的乳化力(EP)。实验数据如表3所示。

由表3可见，AEO和LAS都是较差的乳化剂，而常用的Span和Tween系列非离子乳化剂也不如乳化剂十二烷基糖苷。

表3 乳化剂十二烷基糖苷与其他类乳化剂乳化力的比较

2.2 毒性

乳化剂毒性强弱通常用半致死量LD50来表示。将不同剂量的乳化剂投喂一些动物，估测并察看一半动物死亡时所用剂量，记为LD50（单位为mg/kg，kg为受试动物体重，mg为乳化剂量）。LD50值越大，其毒性就越低，LD50值在10 000mg/kg以上为无毒，500～l0 000 mg/kg为低毒，100～500 mg/kg为中毒，100mg/kg以下为剧毒。

而鱼毒性用LC50来表示，单位为mg/L。通常乳化剂使水的表面张力降低到50mN/m时，鱼类生存就非常困难。对于LC50值非常低的乳化剂，在使用时应注意其浓度。LC50值在60mg/L为无毒。表4为乳化剂十二烷基糖苷与其他乳化剂毒性LD50及鱼毒性LC50值。

表4 十二烷基糖苷与其他乳化剂LD50及LC50值

由表4中数据可见，阴离子型乳化剂LAS有较高毒性，非离子型乳化剂AEO毒性一般较低。乳化剂十二烷基糖苷的LD50值为9 150mg/kg，LC50值为68.1 mg/L，由此可见，这种物质是安全无毒的。

2.3 对微生物的影响

乳化剂十二烷基糖苷对微生物的影响测定方法采用《油田化学剂、钻井液生物毒性分级及检测方法—发光细菌法（Q/SY 111—2007）》，通过测定发光细菌在接触被测样品15min后，发光菌的相对发光度被抑制至一半时样品的浓度即为半有效浓度，得出样品的毒性等级。

选取不同聚合度的乳化剂十二烷基糖苷，按照上述实验方法测定发光度，计算发光菌半有效浓度。一个样品重复3次，计算平均值，实验数据如表5所示。

表5 不同聚合度十二烷基糖苷对发光菌半有效浓度的影响

聚合度越高，引入的烷基链越多。一般来说，分子内引入聚氧乙烯基后刺激性可以减轻，增大分子内的聚氧乙烯基数量，刺激性会下降。因此聚合度越高，发光菌半有效浓度越大，毒性越低。

2.4 显微镜照片分析

为了对稠油乳化性能进行分析，选择辽河油田欢喜岭稠油，掺入量分别为40%和70%，形成水包油型乳状液。XSP—2XC生物显微镜放大320倍拍摄照片见图1和图2。

图1 水包油型乳状液微观照片（40%）

图2 水包油型乳状液微观照片（70%）

从拍照过程中可以看出，稠油以球形液滴的形状分散在水中，小液滴在不停地运动，像小溪中的流水一样流动，说明此乳状液流动性非常好。

3 结论

（1）室内评价了十二烷基糖苷对稠油的乳化性能及环保性能，稠油乳化剂十二烷基糖苷的界面张力可以达到1×10-3数量级，具有良好的降低界面张力特性。

（2）乳化剂十二烷基糖苷乳化力比Span、Tween、AEO、LAS强，且乳状液流动性好。

（3）乳化剂十二烷基糖苷无毒性；十二烷基糖苷聚合度越高，发光菌半有效浓度越大，毒性越低。

[1]刘忠运，李丽娜．稠油乳化降黏剂研究现状及其发展趋势[J]．化工技术与开发．2009（12）：23-26.

[2]贝歇尔．乳状液理论与实践[M]．北京：科学出版社，1978.

[3]赵福麟．采油用化学剂研究进展[J]．中国石油大学学报：自然科学版，2007，31（1）：162-170.

（栏目主持樊韶华）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.075