两性季铵盐反相破乳剂的研制及应用

董 辉，谢 超，王 永，白 咪

（西安杰源石油工程有限公司，陕西西安 710000）

两性季铵盐反相破乳剂的研制及应用

董 辉，谢 超，王 永，白 咪

（西安杰源石油工程有限公司，陕西西安 710000）

气井采出水中含有乳化轻质油，乳化轻质油给水处理造成很大困难，因此要选用一种高效反相破乳剂使油水分离，采用了op-10作为引发剂，用三氟化硼四氢呋喃络合体系为催化剂合成聚环氧氯丙烷，该反应为放热反应，起始温度不超过40℃，反应过程中温度不超过65℃，然后在高压反应釜中和氨水在110℃～120℃下，进行季铵化反应。改两性破乳剂解决了气井轻质油乳化液破乳难的问题，取得了明显效果。

聚合；引发剂；环氧氯丙烷

环氧氯丙烷由于含有O原子提高电子，因此环氧氯丙烷的聚合反应常采取阳离子聚合反应，阳离子催化剂一般为路易斯酸，其中四氯化锡做催化剂的测产品颜色较浅、相对分子质量分布较窄。采用三氟化硼乙醚络合催化体系，容易产生聚合环状物。相对分子质量较低的聚环氧氯丙烷的制备，采用三氟化硼四氢呋喃体系就有价格低廉，反应容易控制，可以进行工业生产。

聚环氧氯丙烷分子链上含有丰富的Cl原子，对分子链上的Cl原子季铵化反应，可以得到一种双子季铵盐，又称为Gemini季铵盐，在石油、采矿应用研究较多[1-3]，作为絮凝剂也有比较广泛的应用，但是对该聚合物的机构性质的研究比较少[4，5]。

本试验采用了阳离子聚合反应生成聚环氧氯丙烷，聚环氧氯丙烷对含乳化油污水破乳效率及其他性能。

1 试验部分

1.1 原材料

环氧氯丙烷（ECH），C.P，天津精强化工有限公司；op-10，A.R，天津市风船化学试剂科技有限公司；三氟化硼四氢呋喃络合体系，A.R，青州市晨凯化工有限公司；碳酸氢钠，A.R，天津市风船化学试剂科技有限公司。

1.2 合成方法

往反应器中加入op-10（为环氧氯丙烷量的1%）和三氟化硼四氢呋喃络合物（催化剂与反应物的羟基摩尔比为1：81），升温至35℃，慢慢的滴加环氧氯丙烷（滴加过程一定控制好不易过快，也不易过慢），控制反应温度不高于65℃，加完后，继续反应0.5 h，加入含少量水的金属稳定剂的溶液并搅拌10 min，然后抽出上层水，加入适量的饱和NaHCO3溶液中和，然后真空干燥得到淡黄色液体。然后，在高压反应釜中110℃的条件下，通入氨气进行季铵化反应。

1.3 药剂具备的性能

1.3.1 破乳的性能

（1）长庆油田苏里格地区气井采出水含有大量轻质乳化油，水处理难度很高，油以微小的颗粒稳定分散在水中，以乳化状态存在。取长庆采气三厂第一处理站气井采出水、苏西1#站气井采出水、苏H53-82井压裂返排液，在现场温度下按《水包油乳状液破乳剂使用性能》SY/T5797-93含有乳化油的水包油污水处理试验，按《絮凝剂评定方法》SY/T5796-93进行悬浮物试验，对研制的反相破乳剂药剂进行评价，试验结果（见表1）。

表1 除油、除悬浮物室内评价试验结果

从表1中可以看出，反向破乳剂除油率，在反相破乳剂加入量为200 mg/L的时候破乳率能到96%以上，破乳后含油能达到《气田水回注方法》SY/T6596-2004含油指标要求。

（2）通过和聚合氯化铝进行复配，对其反相破乳率和絮凝效果进行评价，得出数据（见表2）。

表2 与聚合氯化铝复配后除油、除悬浮物室内评价试验结果

从表1和表2中可以看出，反相破乳剂和聚合氯化铝复配后，除油和破乳效果会更好，投加量也有明显的减少。

（3）反向破乳剂现场应用：反相破乳剂与高效三相分离器出水混合后进入100 m3缓冲罐经短暂停留后进入旋流分离器，再进入一体化水处理设备，进行沉降除油和除悬浮物，试验结果（见表3）。

表3 反相破乳剂现场试验结果

1.3.2 缓蚀性能 由于反相破乳剂的分子结构中具有缓蚀性能要求的N、O分子，对金属材料的管道和设备具有吸附作用，在金属表面形成一层保护膜，阻止金属表面与水分子接触，为此做了缓蚀性能评价，按照《油田采出水处理用缓蚀剂性能指标及评价方法》SY/T 5273-2014进行评价试验，试验结果（见表4）。

从表4可以看出，该反向破乳剂具有缓蚀性能，缓蚀效果能达到缓蚀剂性能要求。

表4 缓蚀性能评价

2 结语

（1）两性分子反相破乳剂结构具有协同效应，明显的提高了反相破乳率，该破乳剂投加量在200 mg/L时，含油为10 mg/L左右，悬浮物＜30 mg/L，现场应用经过滤，能达到《气田水回注方法》SY/T6596-2004技术指标要求。

（2）在和聚合氯化铝复配后，能够增强反相破乳和絮凝性能，具有协同效应，减少药剂投加量，投加量减少到160 mg/L。

［1］马喜平.环氧氯丙烷-二甲胺阳离子聚合物的合成［J］.高分子材料学与工程，1996，12（4）：50-54.

［2］马喜平，邵定波.PA阳离子集合物的合成及抑制性研究［J］.钻采工艺，1999，22（1）：47-48.

［3］马喜平，胡星琪，杨斌.有机阳离子聚合物PQ的合成及应用［J］.精细石油化工，1996，（4）：18-20.

［4］马喜平，何睿.阳离子集合物的絮凝和抑制性能研究［J］.钻采工艺，1996，19（3）：78-81.

［5］Choir Jeong-Hak.Application of systhetic polyamine flocculants for dye wastewater［J］.Separation Science and Technoloy，2001，36（13）：29-45.

［6］Biedion T，Szymanski R，Kubis P，et al.Kinctics of polymerization by activated monomer mechanism makromolckulare chemie Macromolecular［J］.Symposia，1990，32（1）：115-157.

［7］Biedion T，Kubis P，Pencezek S.Polyepichlorohydrin diols free of cyclics∶synthesis and characteriazation［J］.Joural of polymer Science，Part A，Polymer Chemistry，1991，29（5）：619-629.

The development and application of anti-phase-demulsifier of amphoteric quaternary ammonium salt

DONG Hui，XIE Chao，WANG Yong，BAI Mi
（Xi'an Jieyuan Petroleum Engineering Co.，Ltd.，Xi'an Shanxi 710000，China）

Gas well produced water containing emulsified light oil,light oil emulsion feed water treatment caused great difficulties.So to choose a highly efficient antiphase demulsifier oil-water separation,picked by the op-10 as initiator,the boron trifluoride tetrahydrofuran complexation system as catalyst synthesized epoxy chloropropane.The initial reaction is exothermic,reaction temperature is not more than 40℃,in the process of the reaction temperature does not exceed 65℃,and then in the high-pressure reaction kettle and ammonia under 110℃～120℃,the quaternary ammonium reaction.In this paper,the problem of demulsifying emulsified emulsion of gas well was solved by demulsifier,and the obvious effect was obtained.

polymerization；initiator；epichlorohydrin

TE39

A

1673-5285（2017）12-0123-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.12.029

2017－11-23