一种荷叶破乳剂及其制备方法和应用与流程

[0001]
本发明涉及油田化学品领域，尤其涉及一种荷叶破乳剂及其制备方法和应用。


背景技术：

[0002]
在石油生产过程中，不可避免会形成原油乳液，这是在天然表面活性剂和剪切力的存在下形成的。这些天然表面活性剂包含沥青质、树脂、环烷酸和固体颗粒(粘土或蜡)等。天然表面活性剂在油-水界面处的吸附形成刚性的界面膜，界面膜保护原油乳液不发生相分离。它不仅给采油过程带来一系列严重后果，而且对后续运输、加工和精炼产生不利影响。包括运输成本增加，管道和设备的腐蚀以及下游炼油催化剂的中毒等。因此，有必要在运输和加工原油之前将水与油分离。
[0003]
常用的破乳方法包括物理，生物和化学方法。在上述技术中，化学破乳是从原油乳液中分离水的最常用技术。通过使用破乳剂，该技术可提高薄膜稀化速率并破坏乳液的稳定性。它通过以下方式引起油水分离：高界面活性的破乳剂渗入天然表面活性剂稳定的界面膜。破乳剂替代天然表面活性剂，以软化界面膜并降低乳液的粘度。破乳剂可抑制动力学界面张力(ift)梯度以及marangoni-gibbs稳定化作用，以增加膜排水。
[0004]
近年来，已经开发了许多化学破乳剂，例如聚合物表面活性剂，离子液体和基于纳米粒子的破乳剂。例如，环氧乙烷-环氧丙烷(eo-po)嵌段共聚物，硅聚醚，树状聚合物，可生物降解的聚合物表面活性剂，离子液体和基于纳米颗粒的破乳剂(磁性纳米颗粒和非磁性纳米颗粒，例如氧化钛，氧化硅和碳基破乳剂)已经引起了工业领域的越来越多的关注。最常见的破乳剂是具有疏水和亲水部分的两亲化合物。然而，这些破乳剂存在一些固有的问题，例如制备过程复杂且危险，原料的高污染以及严重的资源浪费，破乳率低，破乳后水相浑浊。


技术实现要素：

[0005]
本发明所要解决的技术问题是：如何利用廉价易得的天然产物对原油乳液进行有效破乳，在提高破乳效率的同时确保破乳后的水相清澈。
[0006]
为解决上述技术问题，本发明提出了一种荷叶破乳剂及其制备方法和应用。
[0007]
一种荷叶破乳剂的制备方法，包括：将荷叶置于水中在120-180℃下进行水热反应；之后将水热处理后的所述荷叶降温至环境温度得到所述荷叶破乳剂。
[0008]
进一步地，所述水热反应的时间为2-6h。
[0009]
进一步地，将水热处理后的所述荷叶降温至环境温度后放置0.5-2h得到所述荷叶破乳剂。
[0010]
进一步地，得到所述荷叶破乳剂之后还包括将所述荷叶破乳剂干燥粉碎。
[0011]
进一步地，粉碎后的所述荷叶破乳剂的粒径为200-300目。
[0012]
进一步地，所述荷叶与所述水按照物料比为1-5g:80ml混合。
[0013]
本发明还提出一种上述制备方法制备得到的荷叶破乳剂。
[0014]
此外，本发明还包括荷叶破乳剂在处理油包水乳液中的应用。
[0015]
进一步地，上述应用包括：将所述荷叶破乳剂分散至乙醇溶剂中得到荷叶破乳剂悬浮液，之后将所述荷叶破乳剂悬浮液与所述油包水乳液混合。
[0016]
进一步地，将所述荷叶破乳剂悬浮液与所述油包水乳液混合并在65-75℃下处理90-100min。
[0017]
本发明与现有技术对比的有益效果包括：将荷叶置于水中在120-180℃下进行水热反应，之后将水热处理后的荷叶降至环境温度得到所述荷叶破乳剂。经水热处理后得到的荷叶破乳剂表面结构比原始荷叶表面更加粗糙，这是因为水热过程中荷叶表面的蜡晶在高温条件下会融化，然后降温时这些融化的蜡又再次结晶，导致荷叶的上下两面都形成比原来更加粗糙的表面结构；荷叶破乳剂上表面具有超疏水性，下表面具有亲水性和水下超疏油性。因此，上表面的超疏水性可促使其粉末的疏水端延伸到油相中，并且疏水相互作用也可能排斥粉末的亲水端进入水相；此外，荷叶破乳剂下表面的水下超疏油性也可能驱使其进入水相。荷叶上下表面的特殊结构和亲水疏水性能使荷叶具备表面活性剂的两亲性质，可以快速迁移到油水界面，并可能渗透到油水界面膜中，降低油水界面膜的稳定性从而实现破乳，另外水热处理后的荷叶的叶绿素和荷叶组织被部分碳化，促使破乳后的水相清澈透明。
附图说明
[0018]
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
[0019]
图1为水热处理前的原始荷叶和实施例1制得的荷叶破乳剂的上表面和下表面的扫描电镜图；其中(a)为对比例1制得的原始荷叶上表面图像，(b)为对比例1制得的原始荷叶下表面图像，(c)为实施例1制得的荷叶上表面图像，(d)为实施例1制得的荷叶下表面图像。
[0020]
图2为实施例1制得的荷叶破乳剂的破乳图像。
具体实施方式
[0021]
本具体实施方式提出一种荷叶破乳剂的制备方法，包括：
[0022]
将收集到的新鲜荷叶先用水清洗除去表面泥沙，然后置于鼓风干燥箱中干燥；干燥温度为70-80℃，干燥时间为20-24h；
[0023]
按照荷叶与水的物料比为1-5g:80ml混合并在120-180℃下进行水热反应2-6h；之后将水热处理后的所述荷叶降温至环境温度放置0.5-2h得到所述荷叶破乳剂；
[0024]
将所述荷叶破乳剂干燥粉碎过筛得到粒径为200-300目的荷叶破乳剂；粉碎荷叶采用型号为fw100粉碎机处理的粉碎机并设定粉碎条件为：转速为25000rpm，细度为50-300目，粉碎量为100g；过筛采用200目筛网过筛。
[0025]
本具体实施方式还包括上述制备方法制备得到的荷叶破乳剂。
[0026]
本具体实施方式还包括上述荷叶破乳剂在处理油包水乳液中的应用；进一步地，该应用包括所述荷叶破乳剂分散至乙醇溶剂中得到荷叶破乳剂悬浮液，之后将所述荷叶破乳剂悬浮液与所述油包水乳液混合并在65-75℃下处理90-100min；所述荷叶破乳剂悬浮液
中荷叶破乳剂的浓度优选为1000mg/l-2500mg/l。
[0027]
下面结合附图来具体描述本发明优选的实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
[0028]
实施例1
[0029]
本实施例提出一种荷叶破乳剂，所述破乳剂通过以下步骤得到：
[0030]
将收集到的荷叶先用水清洗除去表面泥沙，然后置于烘箱中干燥。
[0031]
将干燥好的荷叶1g转移至水热釜中，向水热釜中加入80ml的水，水热温度为180℃，水热时间为6h；之后将水热处理后的所述荷叶降温至环境温度放置1h得到所述荷叶破乳剂；将水热后的荷叶破乳剂置于烘箱中干燥，然后转移至粉碎机粉碎至50-300目，然后用200目筛网筛分得到粉末状荷叶破乳剂。
[0032]
实施例2
[0033]
本实施例提供了一种荷叶破乳剂，所述破乳剂通过以下步骤得到：
[0034]
将收集到的荷叶先用水清洗除去表面泥沙，然后置于烘箱中干燥。
[0035]
将干燥好的荷叶2g转移至水热釜中，向水热釜中加入80ml的水，水热温度为180℃，水热时间为3h；之后将水热处理后的荷叶降温至环境温度放置2h得到所述荷叶破乳剂；将水热后的荷叶置于烘箱中干燥，然后转移至粉碎机粉碎至50-300目，然后用200目筛网筛分得到粉末状荷叶破乳剂。
[0036]
实施例3
[0037]
本实施例提供了一种荷叶破乳剂，所述破乳剂通过以下步骤得到：
[0038]
将收集到的荷叶先用水清洗除去表面泥沙，然后置于烘箱中干燥。
[0039]
将干燥好的荷叶3g转移至水热釜中，向水热釜中加入80ml的水，水热温度为160℃，水热时间为6h；之后将水热处理后的荷叶降温至环境温度放置0.5h得到所述荷叶破乳剂；将水热后的荷叶置于烘箱中干燥，然后转移至粉碎机粉碎至50-300目，然后用200目筛网筛分得到粉末状荷叶破乳剂。
[0040]
实施例4
[0041]
本实施例提供了一种荷叶破乳剂，所述破乳剂通过以下步骤得到：
[0042]
将收集到的荷叶先用水清洗除去表面泥沙，然后置于烘箱中干燥。
[0043]
将干燥好的荷叶4g转移至水热釜中，向水热釜中加入80ml的水，水热温度为160℃，水热时间为3h；之后将水热处理后的荷叶降温至环境温度放置0.5h得到所述荷叶破乳剂；将水热后的荷叶置于烘箱中干燥，然后转移至粉碎机粉碎至50-300目，然后用200目筛网筛分得到粉末状荷叶破乳剂。
[0044]
实施例5
[0045]
本实施例提供了一种荷叶破乳剂，所述破乳剂通过以下步骤得到：
[0046]
将收集到的荷叶先用水清洗除去表面泥沙，然后置于烘箱中干燥。
[0047]
将干燥好的荷叶4g转移至水热釜中，向水热釜中加入80ml的水，水热温度为140℃，水热时间为6h；之后将水热处理后的荷叶降温至环境温度放置2h得到所述荷叶破乳剂；将水热后的荷叶置于烘箱中干燥，然后转移至粉碎机粉碎至50-300目，然后用200目筛网筛分得到粉末状荷叶破乳剂。
[0048]
实施例6
[0049]
本实施例提供了一种荷叶破乳剂，所述破乳剂通过以下步骤得到：
[0050]
将收集到的荷叶先用水清洗除去表面泥沙，然后置于烘箱中干燥。
[0051]
将干燥好的荷叶5g转移至水热釜中，向水热釜中加入80ml的水，水热温度为120℃，水热时间为6h；之后将水热处理后的荷叶降温至环境温度放置0.5h得到所述荷叶破乳剂；将水热后的荷叶置于烘箱中干燥，然后转移至粉碎机粉碎至50-300目，然后用200目筛网筛分得到粉末状荷叶破乳剂。
[0052]
对比例1
[0053]
本对比例提供了一种原始荷叶破乳剂，所述破乳剂通过以下步骤得到：
[0054]
将收集到的荷叶先用水清洗除去表面泥沙，然后置于烘箱中干燥。
[0055]
将一定量干燥好的荷叶转移至粉碎机粉碎，然后用筛网筛分得到粉末状原始荷叶破乳剂。
[0056]
由图1可知在原始荷叶的上表面上观察到了典型的纳米－微米双重结构(图1a)。原始荷叶在微尺度上包含多个凸点，而在纳米尺度上观察到蜡晶体；此外，图1b可以看出，原始荷叶下表面还包含许多板状的略微凸出的凸点结构，长30-50μm，宽10-30μm(图1b)，略微凸出的凸点结构显示出较低的表面粗糙度，且在两个相邻的凸点之间有一个凹陷的沟；经过水热处理后，实施例1中的荷叶的上表面(图1c)显示出粗糙的结构并有很多大皱纹和一些纳米级结构；下表面(图1d)显示出与原始荷叶不同的形态，并且表面呈现粗糙结构；原因是蜡晶体在高温下会融化，然后在较低温下再次凝固，这会导致形成更加粗糙的表面。
[0057]
由图2可知水热处理制得的荷叶破乳剂破乳效果好，且破乳后水相澄清透明。
[0058]
基于实施例1和对比例1中所制备的荷叶破乳剂配制不同浓度的悬浮液，依次建立实验组1-9，用于表征不同浓度破乳剂在不同类型的油包水乳液中的破乳性能。
[0059]
破乳试验如下：
[0060]
将150重量份的原油1(来自长庆油田)加入到350重量份的去离子水中，加热到60℃，然后以11000r/min的转速搅拌20分钟，重复这个过程三次直至得到稳定的油包水乳液1。
[0061]
将110重量份的原油2(来自福山油田)加入到390重量份的去离子水中，加热到60℃，然后以11000r/min的转速搅拌20分钟，重复这个过程三次直至得到稳定的油包水乳液2。
[0062]
将不同重量份的实施例1制备的荷叶破乳剂加入到无水乙醇中，配制成质量分数分别为5％，4％，3％，2％，1.5％，1％，0.5％，0％的荷叶破乳剂悬浮液，即实验组1-8；另外取对比例1制得的荷叶破乳剂加入到无水乙醇中，配制成质量分数为2％的荷叶破乳剂悬浮液表示为实验组9。
[0063]
将1体积份的上述不同质量分数的荷叶破乳剂悬浮液加入到20体积份的油包水乳液中然后充分振荡混合均匀，再转移至70℃水浴锅中静置90min时，测量其破乳效率，结果如表1所示。
[0064]
表1实验组1-9的破乳率
[0065][0066]
由表1可知，本发明提供的荷叶破乳剂具有良好的破乳性能，能够适用于不同类型的原油乳液，在70℃，1000mg/l的浓度能够在90min内对油包水乳液1和2的破乳效率分别为91.30％和90.06％。而且破乳效率明显高于对比例1制得的荷叶破乳剂。
[0067]
另外发现原始荷叶破乳后水相为黄绿色水相，而经水热处理制得的荷叶破乳剂破乳后的水相为清澈透明水相。原因是在水热处理后，叶绿素和荷叶组织被部分碳化，同时表面形态和亲水性的改变可以进一步促进其破乳性能；检测实施例1-6和对比例1的透光率如表2所示，从表2可以得知，实施例1-6具有94％以上的透光率，而对比例1只有28％的透光率，进一步说明了本发明提出的荷叶破乳剂破乳后的水相更为清澈透明。
[0068]
表2实施例1-6和对比例1的透光率
[0069] 透光率实施例194％实施例293％实施例395％实施例496％实施例594％实施例695％对比例128％
[0070]
综上，对比其它破乳剂，荷叶破乳剂为价廉易得的天然产物，对环境没有任何危害。同时，该破乳剂还具有与常见商用破乳剂相近的破乳性能。本发明提供的荷叶破乳剂能够适用于多种类型的油包水乳液的破乳，具有原料来源广泛，生物质便宜易得，非石油化工产品，绿色环保无污染，制备方法和工艺简单等特点。而且本发明提供了一种简单易行的荷
叶衍生物破乳剂的制备方法，本制备方法所用原料是来源广泛的生物质荷叶，具有制备方法简单、原料来源广泛，成本低，绿色无污染等特点。本发明提供的荷叶衍生物破乳剂能够快速分散到乳液当中，并诱导破乳过程的进行。
[0071]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。