堿在原油乳化中的作用

1、中國石油大學(xué)（華東）油田化學(xué)實驗報告實驗日期： 2015.04.17 成績： 班級： 石工12- 學(xué)號： 12021356 姓名： 善人 教師： 同組者： 堿在原油乳化中的作用 一、實驗?zāi)康?1. 觀察堿與原油混合后的乳化現(xiàn)象。 2. 學(xué)會用不穩(wěn)定系數(shù)法確定使原油乳化的最佳堿濃度范圍。 二、實驗原理 堿（例如NaOH）可與原油中的酸性成份（例如環(huán)烷酸）反應(yīng)，生成表面活性物質(zhì)： 這些表面活性物質(zhì)可使原油乳化形成水包油(O/w)乳狀液。水包油乳狀液的形成與穩(wěn)定性對于堿驅(qū)和稠油乳化降粘是重要的,例如堿驅(qū)中乳化-攜帶、乳化-捕集、自發(fā)乳化等機理的發(fā)生,稠油乳化降粘中原油乳化分散機理的發(fā)生都是以水包乳狀

2、油液的形成為前提條件的。 堿濃度是影響堿對原油乳化作用的重要因素。堿濃度低時,堿與原油反應(yīng)生成的活性物質(zhì)少,不利于乳狀液的穩(wěn)定。若堿濃度過高,一方面,堿可使原油中碳鏈較長的弱酸反應(yīng)生成親油的活性物質(zhì),這些親油的活性物質(zhì)可抵消親水活性物質(zhì)的作用,不利于水包油乳狀液的穩(wěn)定,同時,過量的堿具有鹽的作用,也不利于水包油乳狀液的穩(wěn)定,因此,只有合適的堿濃度范圍,堿才能與原油作用形成穩(wěn)定的水包油乳狀液。 乳狀液的穩(wěn)定性可用不穩(wěn)定系數(shù)（USI）表示。不穩(wěn)定系數(shù)按式6-1定義: (6-1) 式中：USI不穩(wěn)定系數(shù)，ml；V(t)乳化體系分出水體積與時間的變化函數(shù)； t乳化體系靜止分離的時間，min。 從定義式

3、可以看出,不穩(wěn)定系數(shù)越小，乳狀液的穩(wěn)定性越好。 三、實驗儀器與藥品 1. 儀器 電子天平（感量0.001g）、10ml具塞刻度試管、秒表、滴管、試管架。 2. 藥品 氫氧化鈉、原油、蒸餾水。 四、實驗步驟 1. 取10ml具塞刻度試管10支，分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0、1.0×10-4、5×10-4、1.0×10-3、5.0×10-3、1.0×10-2的氫氧化鈉溶液各5ml，分別用滴管準(zhǔn)確加入原油5ml，蓋上試管塞子，每支試管各上下震蕩30次。 2. 將震蕩后的試管立即垂直放在試管架上,同時開始計時,并每隔3min記錄一次試管中分出水的體積(若分

4、出水的速度較快,可每隔lmin記錄一次),共記錄30min。 3. 取乳化最穩(wěn)定的試管重新振蕩30次，用分散法判別乳狀液類型。五實驗結(jié)果處理 1. 求出堿在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)下乳化原油的不穩(wěn)定系數(shù)。 表一 分出水的體積隨時間變化的原始記錄表（NaOH）01*10-42.5*10-45*10-41*10-35*10-31*10-2時間及分出水的體積tminvmltminvmltminvmltminvmltminvmltminvmltminvml10.430.330303030.0530.51.51.060.660606060.0860.72.52.581.090909090.1090.933.69.5

5、1.612015121.054.310.52.2150.20150150150.20151.274.8123.0180.22180180.01180.40181.7105.0144.0210.25210.10210.02210.50211.9164.6240.30240.15240.02240.70242.1184.9270.35270.18270.02270.80272.3215.0300.38300.20300.02301.00302.4USI/ml將表一的分鐘（min）化為秒（s），將初始時間設(shè)為0，整理得表二：表二 分出水的體積隨時間變化的記錄表（NaOH）0

6、1*10-42.5*10-45*10-41*10-35*10-31*10-2時間及分出水的體積tsvmltsvmltsvmltsvmltsvmltsvmltsvml00000000000000600.41800.31800180018001800.051800.5901.03600.63600360036003600.083600.71502.54801.05400540054005400.105400.91803.65701.67200.15720072007200.157201.03004.36302.29000.20900090009000.209001.24204.87203.0108

7、00.221080010800.0110800.4010801.76005.08404.012600.2512600.1012600.0212600.5012601.9 9604.614400.3014400.1514400.0214400.7014402.110804.916200.3516200.1816200.0216200.8016202.312605.018000.3818000.2018000.0218001.0018002.4USI/ml 第一組(NaOH)=0根據(jù)數(shù)據(jù)在網(wǎng)格紙上做出此濃度下V與t的關(guān)系，得圖一圖一 （NaOH）=0對圖中趨勢線方程進行積分，得： 第二組(NaOH

8、)= 1*10-4圖二 （NaOH）=1*10-4對圖中趨勢線方程進行積分，得： 第三組(NaOH)= 2.5*10-4圖三 （NaOH）=2.5*10-4對圖中趨勢線方程進行積分，得： 第四組(NaOH)= 5*10-4圖四 （NaOH）=5*10-4對圖中趨勢線方程進行積分，得： 第五組(NaOH)= 1*10-3圖五 （NaOH）=1*10-3對圖中趨勢線方程進行積分，得： 第六組(NaOH)= 5*10-3圖六 （NaOH）=5*10-3對圖中趨勢線方程進行積分，得： 第七組(NaOH)= 1*10-2圖七 （NaOH）=1*10-2對圖中趨勢線方程進行積分，得：2. 繪制USI(Na

9、OH)的關(guān)系曲線，找出使原油乳化的最佳堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍，并解釋曲線的變化規(guī)律。 由上可得表三USI(NaOH)關(guān)系表表三 USI(NaOH)關(guān)系表(NaOH)01*10-42.5*10-45*10-41*10-35*10-31*10-2USI/ml3.9213.1100.2630.1520.0003840.24420.2822從而求得USI(NaOH)的關(guān)系曲線規(guī)律：在總體趨勢上，USI隨著(NaOH)增大先逐漸減小，減小到一定值（接近0）后又開始隨著(NaOH)增加而逐漸增大。USI最小值應(yīng)該在(NaOH)=5*10-4與(NaOH)=1*10-3附近，即為原油乳化的最佳堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍。規(guī)律解

10、釋：堿對原油形成水包油乳狀液的影響是通過堿與原油中的酸性物質(zhì)反應(yīng)生成表面活性物質(zhì)，通過表面活性物質(zhì)來促使原油形成穩(wěn)定乳狀液的。在當(dāng)堿濃度較低時(NaOH)< 2.5*10-4），生成的表面活性物質(zhì)比較少，不利于乳狀液的穩(wěn)定，故USI較大。隨著(NaOH)逐漸增加，生成的表面活性物質(zhì)逐漸增大，所以生成的乳狀液逐漸穩(wěn)定，USI隨之減小。繼續(xù)增大堿濃度時，過量的堿可以與原油中碳鏈較長的原油反應(yīng)生成親油表面活性物質(zhì)，這些表面活性物質(zhì)抵消了之前生成的表面活性物質(zhì)產(chǎn)生的作用，不利于乳狀液的穩(wěn)定；另外，過量的堿還具有鹽的作用，將破壞乳狀液的穩(wěn)定，所以USI值開始增大。六思考題 1. 為什么堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高或過低都不能形成穩(wěn)定的水包油乳狀液? 答：若堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過低，則生成的表面活性物質(zhì)過少，不能將全部的油乳化，故不能形成穩(wěn)定乳狀液；若質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高，過量的堿可與原油中碳鏈較長的弱酸反應(yīng)生成親油的活性物質(zhì),這些親油的活性物質(zhì)可抵消親水活性物質(zhì)的作用,不利于水包油乳狀液的穩(wěn)定,同時,過量的堿具有鹽的作用,也不利于水包油乳狀液的穩(wěn)定。2. 原油酸值的高低對堿與原油的乳化作用有何影響? 答：原油酸值過低將不能生成足夠的表面活性物質(zhì)，乳化作用不明顯。3. 綜述水包油乳狀液的形成與穩(wěn)定性在堿驅(qū)中的作用。答：