化学部落~~格格

消除油田开采大量泡沫的秘诀—-消泡剂

作者 宋梓晨

谈起对泡沫的印象,就像是季节性的啤酒泡沫,既有这样需要泡沫的,也有在各个制造工序中产生的泡沫,制造中产生的泡沫,是会影响制造作业,这种泡沫对我们来说是不需要的。

首先先想问一下,泡沫的定义是什么及是怎么样形成?

“泡沫”被定义为分散在液层中的细小气体,一般为空气并且以具有影响较大的液气界面特征,被称为层状的薄液层包围着存在的空气,这一个或一个个气泡粘在一起状态就叫做“泡沫”。

为了使这个泡沫稳定,这就需要稳定化的物质,稳定化的物质是在界面中具有活性的物质,其特征是分子中具有疏水性部分和亲水性部分,作为代表性的例子可以举岀表面活性剂,具有这种结构的物质具有在液气界面取向的倾向,具有降低界面张力的效果,这就成为了使泡沫稳定的重要原因。

在许多生产过程中,泡沫会给生产带来许多麻烦,消灭有害的泡沫可以利用静置、减压(抽真空)、加温或加压等办法。但是当需要在短时间内,迅速而有效地消除泡沫时,无论如何都必须使用稳定泡沫的物质,配合消泡剂来防止泡沫的产生,尽快促进产生的泡沫的破泡是很重要的。

消泡剂的分类及各类特点

消泡剂是某些生产过程中不可缺少的助剂。目前消泡剂主要分为非硅型、聚醚型、有机硅型、聚醚改性有机硅型四类。

1.非硅型

非硅型消泡剂主要为矿物油、脂肪酸及脂肪酸酯、脂肪酰胺、低级醇类等有机物。它适合于在液体剪切力较小,所含表面活性剂发泡能力较温和的条件下使用,但对致密型泡沫的消除能力较差。由于有机消泡剂的应用领域具有特殊性,因此它在应用上有较大的局限性。

非硅系消泡剂包括醇,脂肪酸,脂肪酸脂,酰胺,酯,磷酸酯及金属皂类等,都是一端或两端带有极性基团的有机化合物。

非硅系消泡剂

2.聚醚型

聚醚型消泡剂是消泡剂产品中最重要的品种之一,环氧乙烷、环氧丙烷的共聚物,具有抑泡能力强、耐高温等优良性能,缺点是有一定毒性,使用条件受温度限制,破泡速率不高,使用领域窄。泡沫如果产生的数量较多,其无法迅速消灭泡沫,必须有消泡剂重新加入其中,消泡效果才能体现出来。聚醚型消泡剂是环氧乙烷、环氧丙烷的共聚物,聚醚型消泡剂主要分为GP型、GPE型、GPES型。

a. GP型消泡剂

以甘油为起始剂,由环氧丙烷,或环氧乙烷与环氧丙烷的混合物进行加成聚合而制成的

 

GP型

GP型的消泡剂亲水性差,在发泡介质中的溶解度小,所以宜使用在稀薄的发酵液中。它的抑泡能力比消泡能力优越 ,适宜在基础培养基中加入,以抑制整个发酵过程的泡沫产生。

b.. GPE型消泡剂即泡敌

在GP型消泡剂的聚丙二醇链节末端再加成环氧乙烷,成为链端是亲水基的聚氧乙烯氧丙烯甘油,也叫。按照环氧乙烷加成量为10%,20%,……50%分别称为GPE10,GPE20,……GPE50。

GPE型

GPE型消泡剂亲水性较好,在发泡介质中易铺展,消泡能力强,但溶解度也较大,消泡活性维持时间短,因此用在粘稠发酵液中效果较好。

C. GPES型消泡剂:有一种新的聚醚类消泡剂,在GPE型消泡剂链端用疏水基硬脂酸酯封头,便形成两端是疏水链,当中间隔有亲水链的嵌段共聚物。这种结构的分子易于平卧状聚集在气液界面,因而表面活性强,消泡效率高。

GPES型

3.有机硅型

有机硅类消泡剂是目前染整、食品、发酵、造纸、化工生产、粘合剂、胶乳、润滑油等行业中使用较广泛的一类消泡剂。有机硅消泡剂按形态分为油型消泡剂、溶液型消泡剂、乳液型消泡剂和固体型消泡剂4种。

油型消泡剂主体成分为二甲基硅油,仅适用于油性发泡体系,由于适用范围较小,在应用领域方面受到限制,目前所占市场份额不大。

溶液型消泡剂是用二甲基硅油溶解在乙醇等有机溶剂中混匀而成,由于有机溶剂的气味、成本等问题,目前已很少使用。

固体型消泡剂主要由二甲基硅油等活性成分包覆在碳酸钙表面,干燥后进行粉碎制得。

乳液型消泡剂由二甲基硅油与疏水白炭黑经高温反应生成硅膏,再将硅膏与相应的乳化剂、增稠剂等按一定比例乳化成乳液。

二甲基硅油

4.聚醚改性有机硅型

聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂,它是在聚硅氧烷链段上通过改性引入聚醚链段,聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂不仅具有聚硅氧烷类消泡剂的消泡效力强、表面张力低、挥发性低、无毒、无污染、生理惰性等特点,而且还具有聚醚类消泡剂的耐高温、耐强碱性等特性。

根据内部衔接方式不同,聚醚改性有机硅型消泡剂可以分为以下两类:以酸为催化剂制备的-Si-O-C-键连接的共聚物,这种消泡剂易于水解,稳定性较差。

-Si-O-C-键连接型聚醚改性硅油

-Si-C-键衔接的共聚物结构比较稳定,在密闭条件下,可以保存两年以上。

-Si-C-键连接型聚醚改性硅油

消泡剂的作用机理

消泡剂是以微粒的形式渗入到泡沫的体系中,当泡沫要产生时,存在于体系中的消泡剂微粒能迅速破坏气泡的弹性膜,抑制泡沫的产生。如果泡沫已经产生,添加的消泡剂接触泡沫后,即捕获泡沫表面的憎水链端,经迅速铺展,形成很薄的双膜层,进一步扩散,层状侵入,取代原泡沫的膜壁。消泡剂本身的表面张力很低,能使含有消泡剂部分的泡膜的膜壁逐渐变薄,而被周围表面张力大的膜层强力牵引,整个气泡就会产生应力的不平衡,从而导致气泡的破裂。

消泡剂必须是易于在溶液表面铺展的液体,消泡剂进入泡沫的双分子定向膜,破坏定向膜的力学平衡而起到破泡的效果。消泡剂在溶液表面铺展越快,则使液膜变得越薄,迅速达到临界厚度,泡沫破坏加快,消泡作用加强,性能优秀的消泡剂必须兼有消泡和抑泡作用,它不仅能使泡沫迅速破灭,而且能在相当长的时间内防止泡沫的生成。

油田消泡剂,轻松消泡沫

石油对一个国家来说是多么重要,这都是不言而喻的,但是石油的开采又是相当复杂的,在石油开采的过程中往往都会出现许多的问题,泡沫就是其中的问题之一, 原油在开采及处理时,由于温度、压力、流速、段塞流等多重因素的影响,原油的气液平衡被打破,轻烃从原油中逸出并形成泡沫。气泡的存在使管道输送时出现多相流的波动,引起管道内产液输送不稳定,同时会降低设备中的有效分离空间,也可能使气相携带油滴进入天然气处理系统,使火炬燃烧不够充分而出现黑烟等状况,大量泡沫的产生会让开采的过程难上加难,也会降低油品的质量,为消除或减少泡沫,一般会在油田设施中加注消泡剂。

由于油田的特殊操作环境,同传统的消泡剂相比,聚醚改性有机硅消泡剂越来越受到大家的青睐,在体系中能保持良好的稳定性,高温性能优良。适合油田消泡的应用,还可以用于泥浆、砂浆、磺化沥青、腐殖酸、选矿等于各种恶劣体系的泡沫消除,它能迅速溶于水中,可单独使用,也可与其他处理剂配合使用;稳定性好,不发生破乳漂油现象,也无沉淀物产生;对非水体系同样也有效,因此应用在油田环境中有很好的效果。

本文版权属于 Chem-Station化学空间, 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载

Related post

  1. 俯瞰有机反应—缩合反应
  2. 当使用NMR检测出现问题时
  3. 有機合成化学協会誌2019年11月号:英文版特集号
  4. 开发离子出入可控的封端分子容器
  5. 自然界的未解之谜——手性起源
  6. Angew. Chem., Int. Ed. 烯丙基C(Sp3…
  7. 最大限度地减少COVID-19对化学研究的影响
  8. Spotlight Research 基于N-B内配位提高硼酸酯…

Comment

  1. No comments yet.

  1. No trackbacks yet.

You must be logged in to post a comment.

Pick UP!

微信

QQ

广告专区

PAGE TOP