本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于油田聚合物驅(qū)產(chǎn)出水的高效除油劑。
背景技術(shù)：
聚合物驅(qū)油技術(shù)目前已經(jīng)取得了較好的增油效果。聚合物驅(qū)油中含有聚丙烯酰胺(PAM)，由于PAM與乳化劑分子具有相似性，使得PAM存在體系中分子集中在油水界面上，與乳化分子一起形成較大強度和良好彈性的復(fù)合膜。基于上述特點，聚合物驅(qū)油產(chǎn)出污水的含油指標(biāo)較高。
隨著聚合物驅(qū)油應(yīng)用規(guī)模的擴大，隨之而來的問題是聚驅(qū)污水處理。聚合物驅(qū)油的污水中不僅含油量高，而且含有大量的聚合物。聚合物的存在增加了水相的黏度，使水相攜油能力增強，增加了油水分離的難度；微觀測試結(jié)果顯示，聚合物使油水界面強度增大，界面電荷增強，導(dǎo)致采出水中小油珠穩(wěn)定存在于水體中，增加了處理難度；此外，聚合物的存在還干擾了絮凝劑的使用效果，使絮凝作用變差，大大增加了藥劑的用量；由于聚合物的吸附作用，聚合物的吸附性較強，攜帶的泥沙量增大，大大縮短了反沖洗周期。
目前常采用的措施主要有：①物理手段處理含聚污水。此類技術(shù)主要包括電脫水工藝技術(shù)、“兩級沉降、兩次壓力過濾”處理技術(shù)、以及射流氣浮技術(shù)等；②化學(xué)方法處理含聚污水。此類技術(shù)首先進行破乳處理，然后再優(yōu)選合適的除油劑等藥劑進行凈化工藝。
隨著聚合物驅(qū)的深入進行，含聚污水的處理量越來越大，成分也越來越復(fù)雜，這不僅使污水處理的難度增大，還會造成處理設(shè)備的加速老化，由此可見，含聚污水的處理是油田高效健康穩(wěn)產(chǎn)的保障。但是由于地面實施作業(yè)方式復(fù)雜多變，造成污水成分具有明顯的地域性及時效性。
專利ZL201410455664.7“一種用于油田二元復(fù)合驅(qū)產(chǎn)出污水的除油劑”采用了丙烯酰氧乙基二甲基胺、氯代烷、丙烯酰胺、N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺、過硫酸銨和亞硫酸鈉反應(yīng)而成，該除油劑具有用量少，成本低，除油率高的特點，除油效率高，制備簡單，成本低等特點，但是該除油劑屬于反向破乳劑，對于水包油型乳液的破乳效果較差，同時，該除油劑不適用于含聚污水的除油處理。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對目前現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種用于油田聚合物驅(qū)產(chǎn)出水的高效除油劑，該除油劑具有制備工藝簡單、成本低廉、適應(yīng)性強以及除油效果好的特點。
本發(fā)明的目的在于提供一種用于油田聚合物驅(qū)產(chǎn)出水的高效除油劑，該除油劑是由正癸醛在三氟化硼乙醚溶液的催化下與環(huán)氧溴丁烷反應(yīng)生成中間體，然后與嘧啶反應(yīng)生成陽離子型除油劑，其分子式如下：
所述的正癸醛、環(huán)氧溴丁烷和嘧啶的摩爾比為1∶0.75～1.5∶0.5～2，優(yōu)選為1∶1.2∶0.9。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種用于油田聚合物驅(qū)產(chǎn)出水的高效除油劑的制備方法，該的制備方法具體包括以下步驟：
(1)在裝有電動攪拌器、回流冷凝管、溫度計的三口燒瓶中加入上述摩爾比的正癸醛，然后加入溶劑，升溫至30～35℃，在攪拌速率為300～400rpm下攪拌10～30min，然后加入催化劑，將上述摩爾比的環(huán)氧溴丁烷放置到恒壓滴液漏斗中，控制滴速為2～4滴/min，升溫至50～60℃，攪拌速率為400～600rpm，恒溫反應(yīng)5～12h，反應(yīng)完成后冷卻至室溫，得到中間體2-壬基-4-溴乙基-1，3-二氧雜環(huán)戊烷溶液。
(2)在上述中間體2-壬基-4-溴乙基-1，3-二氧雜環(huán)戊烷溶液中加入上述摩爾比的嘧啶，調(diào)節(jié)溫度至35～40℃，攪拌速率調(diào)節(jié)到200～350rpm，恒溫5～10min，將碘化鈉乙腈溶液放置到恒壓滴液漏斗中，控制滴速為1～3滴/min，升溫至70～80℃，攪拌速率為300～500rpm，恒溫反應(yīng)12～18h自然降溫至室溫，隨后過濾除去溶劑，得到粗產(chǎn)品。
(3)用石油醚洗滌上述粗產(chǎn)品，洗滌2～3次，將所得產(chǎn)物干燥24～48h，得到棕色粘稠產(chǎn)物，即本發(fā)明的除油劑。
所述的溶劑為四氯化碳或乙腈，用量為正癸醛質(zhì)量的10～15倍；所述的催化劑為質(zhì)量濃度30％的三氟化硼乙醚溶液，用量為正癸醛質(zhì)量的0.05～0.1％；所述的碘化鈉乙腈溶液中碘化鈉的用量為正癸醛質(zhì)量的1～2％，所述的碘化鈉乙腈溶液中乙腈的用量為正癸醛質(zhì)量的10～20％。
所述的反應(yīng)方程式如下：
本發(fā)明提供的聚合物驅(qū)采出水的除油劑，其屬于陽離子型表面活性劑，帶有一定正電荷基團，靜電中和能力強，油珠表面的ξ電位迅速下降，油珠之間碰撞聚結(jié)的幾率增大，從而起到絮凝的作用；此外，該除油劑分子含有疏水長鏈與雜環(huán)極性基團，易于與污水中的油滴吸附，將水中帶負電的微小顆粒吸附到除油劑周圍，進而導(dǎo)致W/O型乳液易于破乳；本發(fā)明的除油劑分子極易與油污吸附，進而將包覆在油污表面的聚合物取代，打破了O/W型乳液的穩(wěn)定性，降低了聚合物驅(qū)采出水的粘度，從而釋放了污水中攜帶的泥沙等雜質(zhì)。綜上所述，本發(fā)明所述的除油劑將凝聚、破乳和降低粘度三個作用有機結(jié)合起來，提高了除油效率。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點和有益效果：
(1)本發(fā)明的除油劑的原料來源廣泛、合成工藝簡單、適應(yīng)性強、用量少；
(2)本發(fā)明的除油劑不含有無機絮凝成分，具有凝聚、破乳和降低粘度三效合一的作用；
(3)本發(fā)明的除油劑具有除油效率高的特點，含聚污水的除油率達97％以上，較現(xiàn)有的藥劑提高50％以上，滿足了聚合物驅(qū)采出水的除油預(yù)處理的要求。
具體實施方式
下面結(jié)合具體的實施例，并參照數(shù)據(jù)進一步詳細描述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例只是為了舉例說明本發(fā)明，而非以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
實施例1：除油劑A1及其制備方法
(1)除油劑A1的組成及組份如下：
除油劑A1是由正癸醛在三氟化硼乙醚溶液的催化下與環(huán)氧溴丁烷反應(yīng)生成中間體，然后與嘧啶反應(yīng)生成陽離子型除油劑，其分子式如下：
其中，正癸醛、環(huán)氧溴丁烷和嘧啶的摩爾比為1∶1.2∶0.9。
(2)除油劑A1的制備方法如下：
①在裝有電動攪拌器、回流冷凝管、溫度計的三口燒瓶中加入1mol的正癸醛，然后加入1872g四氯化碳，升溫至30℃，在攪拌速率為300rpm下攪拌10min，然后加入0.078g質(zhì)量濃度為30％的三氟化硼乙醚溶液，將1.2mol的環(huán)氧溴丁烷放置到恒壓滴液漏斗中，控制滴速為2滴/min，升溫至56℃，攪拌速率為500rpm，恒溫反應(yīng)5h，反應(yīng)完成后冷卻至室溫，得到中間體2-壬基-4-溴乙基-1，3-二氧雜環(huán)戊烷溶液。
②在上述中間體2-壬基-4-溴乙基-1，3-二氧雜環(huán)戊烷溶液中加入0.9mol的嘧啶，調(diào)節(jié)溫度至38℃，攪拌速率調(diào)節(jié)到200rpm，恒溫5min，將碘化鈉乙腈溶液放置到恒壓滴液漏斗中，其中碘化鈉的用量1.56g，乙腈的用量為15.6g，控制滴速為1滴/min，升溫至76℃，攪拌速率為400rpm，恒溫反應(yīng)12h自然降溫至室溫，隨后過濾除去溶劑，得到粗產(chǎn)品。
③用石油醚洗滌上述粗產(chǎn)品，洗滌2次，將所得產(chǎn)物干燥24h，得到棕色粘稠產(chǎn)物，即本發(fā)明的除油劑A1。
實施例2：除油劑A2及其制備方法
(1)除油劑A2的組成及組份如下：
除油劑A2是由正癸醛在三氟化硼乙醚溶液的催化下與環(huán)氧溴丁烷反應(yīng)生成中間體，然后與嘧啶反應(yīng)生成陽離子型除油劑，其分子式如下：
其中，正癸醛、環(huán)氧溴丁烷和嘧啶的摩爾比為1∶0.75∶0.5。
(2)除油劑A2的制備方法如下：
①在裝有電動攪拌器、回流冷凝管、溫度計的三口燒瓶中加入1mol的正癸醛，然后加入1560g乙腈，升溫至32℃，在攪拌速率為350rpm下攪拌25min，然后加入0.10g質(zhì)量濃度為30％的三氟化硼乙醚溶液，將0.75mol的環(huán)氧溴丁烷放置到恒壓滴液漏斗中，控制滴速為3滴/min，升溫至50℃，攪拌速率為400rpm，恒溫反應(yīng)8h，反應(yīng)完成后冷卻至室溫，得到中間體2-壬基-4-溴乙基-1，3-二氧雜環(huán)戊烷溶液。
②在上述中間體2-壬基-4-溴乙基-1，3-二氧雜環(huán)戊烷溶液中加入0.5mol的嘧啶，調(diào)節(jié)溫度至35℃，攪拌速率調(diào)節(jié)到260rpm，恒溫8min，將碘化鈉乙腈溶液放置到恒壓滴液漏斗中，其中碘化鈉的用量2.25g，乙腈的用量為25.2g，控制滴速為2滴/min，升溫至70℃，攪拌速率為300rpm，恒溫反應(yīng)15h自然降溫至室溫，隨后過濾除去溶劑，得到粗產(chǎn)品。
③用石油醚洗滌上述粗產(chǎn)品，洗滌3次，將所得產(chǎn)物干燥36h，得到棕色粘稠產(chǎn)物，即本發(fā)明的除油劑A2。
實施例3：除油劑A3及其制備方法
(1)除油劑A3的組成及組份如下：
除油劑A3是由正癸醛在三氟化硼乙醚溶液的催化下與環(huán)氧溴丁烷反應(yīng)生成中間體，然后與嘧啶反應(yīng)生成陽離子型除油劑，其分子式如下：
其中，正癸醛、環(huán)氧溴丁烷和嘧啶的摩爾比為1∶1.5∶2。
(2)除油劑A3的制備方法如下：
①在裝有電動攪拌器、回流冷凝管、溫度計的三口燒瓶中加入1mol的正癸醛，然后加入2340g四氯化碳，升溫至35℃，在攪拌速率為400rpm下攪拌30min，然后加入0.156g質(zhì)量濃度為30％的三氟化硼乙醚溶液，將1.5mol的環(huán)氧溴丁烷放置到恒壓滴液漏斗中，控制滴速為4滴/min，升溫至60℃，攪拌速率為600rpm，恒溫反應(yīng)12h，反應(yīng)完成后冷卻至室溫，得到中間體2-壬基-4-溴乙基-1，3-二氧雜環(huán)戊烷溶液。
②在上述中間體2-壬基-4-溴乙基-1，3-二氧雜環(huán)戊烷溶液中加入2mol的嘧啶，調(diào)節(jié)溫度至40℃，攪拌速率調(diào)節(jié)到350rpm，恒溫10min，將碘化鈉乙腈溶液放置到恒壓滴液漏斗中，其中碘化鈉的用量3.12g，乙腈的用量為31.2g，控制滴速為3滴/min，升溫至80℃，攪拌速率為500rpm，恒溫反應(yīng)18h自然降溫至室溫，隨后過濾除去溶劑，得到粗產(chǎn)品。
③用石油醚洗滌上述粗產(chǎn)品，洗滌3次，將所得產(chǎn)物干燥48h，得到棕色粘稠產(chǎn)物，即本發(fā)明的除油劑A3。
實施例4 除油劑A1的現(xiàn)場應(yīng)用
聯(lián)合站H5的來水為聚合物驅(qū)產(chǎn)出水，試驗處理規(guī)模為80m3/d，來水含油量623mg/L，污水礦化度13560mg/L，利用本發(fā)明的除油劑A1對聯(lián)合站H5的污水進行除油處理，保持污水中除油劑的濃度為50mg/L，處理后含油量降低到10.6mg/L，含油量降低98.3％，達到工藝要求。
實施例5 除油劑A2的現(xiàn)場應(yīng)用
聯(lián)合站H3的來水為聚合物驅(qū)產(chǎn)出水，試驗處理規(guī)模為60m3/d，來水含油量875mg/L，污水礦化度9852mg/L，利用本發(fā)明的除油劑A2對聯(lián)合站H3的污水進行除油處理，保持污水中除油劑的濃度為75mg/L，處理后含油量降低到21.9mg/L，含油量降低97.5％，達到工藝要求。
實施例6 除油劑A3的現(xiàn)場應(yīng)用
聯(lián)合站H12的來水為聚合物驅(qū)產(chǎn)出水，試驗處理規(guī)模為100m3/d，來水含油量586mg/L，污水礦化度15285mg/L，利用本發(fā)明的除油劑A3對聯(lián)合站H12的污水進行除油處理，保持污水中除油劑的濃度為45mg/L，處理后含油量降低到11.7mg/L，含油量降低98.0％，達到工藝要求。