一种阳离子清水剂及其制备方法及应用

技术领域

本发明涉及油气水处理技术领域，特别涉及一种油田除油用阳离子清水剂及其制备方法及应用。

背景技术

石油勘探开发过程中为了获得合格的油、气、水，必须将产液油水混合物中的伴生水进行油水分离，分离后的伴生水中含有一定量的原油及其它杂质，这些含有一定量原油和其它杂质的伴生水就称之为含油污水。含油污水经过处理合格后，要进行排放或者作为油田回注水、人工举升井动力液等。

含油污水处理是海上油田生产的重要内容之一。原油开采和处理是连续不间断的过程，受到海上作业特殊性的限制，石油生产和处理过程中的含油污水必须在规定的时间和空间内处理合格并加以利用。如果含油污水不能及时得到有效处理，一方面会影响正常的石油生产，另一方面会极大地污染海洋环境，威胁油田附近海域的生态环境。目前，现有技术中通常采用清水剂对含油污水进行处理。国内外的清水剂主要有：

(1)聚丙烯酰胺类：此类是一种广泛应用于油田中且效果较好的清水剂，由丙烯酰胺与其他基团构成，具有优良的水溶性、增稠性、絮凝性、化学反应活性、产品的多样性。从上个世纪50年代以来，有关的研究与开发非常活跃，其工业产品剂型从最初的水溶胶、发展到粉剂、乳液(油包水乳液)、水分散型(又称水包水乳液)等。聚合方法也从最初的水溶液聚合，发展到反相乳液聚合、反相微乳液聚合、水分散聚合。

(2)聚(甲基)丙烯酸酯类：此类具有交联网状结构，能选择吸收溶于或混于水中的油类物质，特别适用于水面浮油回收及含油污水分离净化处理。吸油时，分子中亲油链段与油分子发生溶剂化作用使其膨胀，交联度适当时树脂只溶胀不溶解，油被包裹在大分子网络结构中，达到吸油目的。此类具有吸油性高、油水选择性好、保油性强、热稳定性好、密度小等特点，受到人们的广泛关注，是一种极具有开发前景的清水剂。

(3)阳离子共聚物类：此类是一类用途广泛的线型高分子化合物，具有正电荷密度高、水溶性好、相对分子质量易于控制、高效无毒等优点。此外通过其所含的正电荷基团对水中的负电荷有机胶体进行电性中和作用及高分子优异的架桥凝聚功能，促使胶体颗粒聚集成大块絮状物，从其悬浮液中分离出来，相对于非离子型和阴离子型聚丙烯酰胺絮凝效果更加明显，投加量更少。因此适用于油田、染色、造纸、食品、冶金、选矿、煤粉、水产加工与发酵等行业有机胶体含量较高的废水处理。

(4)二硫代氨基甲酸盐(DTC)类：此类是有机伯胺或仲胺与二硫化碳在碱性条件下反应生成的一种化合物，20世纪90年代美国开发的新型除油剂，其除油速率快，效果好，且具有杀菌、缓蚀和防垢的性能。

(5)聚醚类：此类聚合物已广泛用于原油破乳及含油污水处理中，目前主要产品是聚氧乙烯、聚氧丙烯嵌段或无规共聚物，为分子量在1000到数百万的非离子型表面活性剂，并有随着分子量提高，破乳效果增高的趋势。

(6)天然高分子化合物类：直链淀粉、糊精、蔗糖等经有机酸处理后的酯化物具有一定的净水效果。

但是以上几种清水剂均不能满足海上油田含油污水处理的需求：

(1)聚丙烯酰胺类、阳离子共聚物类清水剂在较高加药量下对于油田含油污水处理有一定的效果，但是该类型的清水剂在加药量较低的情况下，净水效果较差。此类清水剂较高加药量会产生大量絮团，导致后续处理困难。

(2)聚(甲基)丙烯酸酯类和二硫代氨基甲酸盐(DTC)类清水剂对含油量低于1000mg/L的油田含油污水处理效果较好，对含油量高于1000mg/L的油田含油污水处理效果通常较差。

(3)聚醚类清水剂一般和原油破乳剂搭配处理原油，对于油田含油污水处理效果较差，特别是对含油量高于1000mg/L的油田含油污水处理效果更差。

(4)天然高分子化合物类清水剂一般搭配无机盐使用，单独使用对油田含油污水处理效果较差，且由于天然高分子化合物以植物胶、淀粉为主要原料，会滋生大量的细菌，也会影响此类清水剂的使用。

因此，对含油污水处理用清水剂进行系统地研究，以提高其净水能力，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供了一种阳离子清水剂及其制备方法及应用。

第一方面，本申请提供了一种阳离子清水剂的制备方法，是采用以下技术方案得以实现的。

一种阳离子清水剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：将烷基乙醇胺和蒸馏水混合，置于40-45℃下搅拌0.1-0.2h，烷基乙醇胺和蒸馏水的摩尔比为1:10；

S2：在40-45℃下，向步骤S1的产物中滴加环氧氯丙烷，滴加完成后继续反应1-2h，环氧氯丙烷与烷基乙醇胺的摩尔比为7:5；

S3：升温至55-60℃，向步骤S2的产物中滴加多胺，滴加完成后继续反应1-2h，多胺与烷基乙醇胺的摩尔比为1:18；

S4：升温至70-75℃，在此温度下继续反应2-3h后，得到阳离子清水剂。

进一步的，步骤S1中，烷基乙醇胺采用甲基乙醇胺或二甲基乙醇胺。

进一步的，步骤S2中，环氧氯丙烷的滴加速率为1-2滴/s。

进一步的，步骤S3中，多胺采用三乙烯四胺或者四乙烯五胺。

进一步的，步骤S3中，多胺的滴加速率为1-2滴/s。

第二方面，本申请提供了一种阳离子清水剂，是采用以下技术方案得以实现的。

一种上述制备方法制备得到的阳离子清水剂。

第三方面，本申请提供了一种阳离子清水剂的应用，是采用以下技术方案得以实现的。

一种上述阳离子清水剂在处理油田含油污水中的应用。

进一步的，所述清水剂在处理含油量为200-1500mg/L的油田含油污水时的除油率为88-96％。

本申请具有以下有益效果。

本发明制备得到的油田除油用阳离子清水剂净水效果好、加药量小、产物粘度低、现场加注便捷，非常适用于油田污水处理使用，具有普遍适用性。另外，本发明清水剂的制备工艺较简单，易于操作，反应温度便于控制。

具体实施方式

以下结合实施例对本专利申请进行进一步的说明。

以下制备例和实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；以下制备例和实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1

一种阳离子清水剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将18.3g甲基乙醇胺和44.0g蒸馏水混合，置于40-45℃下搅拌0.2h；

(2)继续在40-45℃下向上述反应容器中滴加31.6g环氧氯丙烷，环氧氯丙烷的滴加速率为1-2滴/s，滴加完成后继续反应2h；

(3)继续升温至55-60℃，向上述反应容器中滴加2.0g三乙烯四胺，三乙烯四胺的滴加速率为1-2滴/s，滴加完成后继续反应2h；

(4)继续升温至70-75℃，在此温度下继续反应3h后，得到油田除油用阳离子清水剂。

实施例2

(1)将18.3g甲基乙醇胺和44.0g蒸馏水混合，置于40-45℃下搅拌0.2h；

(2)继续在40-45℃下向上述反应容器中滴加31.6g环氧氯丙烷，环氧氯丙烷的滴加速率为1-2滴/s，滴加完成后继续反应2h；

(3)继续升温至55-60℃，向上述反应容器中滴加2.6g四乙烯五胺，四乙烯五胺的滴加速率为1-2滴/s，滴加完成后继续反应2h；

(4)继续升温至70-75℃，在此温度下继续反应3h后，得到油田除油用阳离子清水剂。

实施例3

(1)将21.8g二甲基乙醇胺和44.0g蒸馏水混合，置于40-45℃下搅拌0.2h；

(2)继续在40-45℃下向上述反应容器中滴加31.6g环氧氯丙烷，环氧氯丙烷的滴加速率为1-2滴/s，滴加完成后继续反应2h；

(3)继续升温至55-60℃，向上述反应容器中滴加2.0g三乙烯四胺，三乙烯四胺的滴加速率为1-2滴/s，滴加完成后继续反应2h；

(4)继续升温至70-75℃，在此温度下继续反应3h后，得到油田除油用阳离子清水剂。

实施例4

(1)将21.8g二甲基乙醇胺和44.0g蒸馏水混合，置于40-45℃下搅拌0.2h；

(2)继续在40-45℃下向上述反应容器中滴加31.6g环氧氯丙烷，环氧氯丙烷的滴加速率为1-2滴/s，滴加完成后继续反应2h；

(3)继续升温至55-60℃，向上述反应容器中滴加2.6g四乙烯五胺，四乙烯五胺的滴加速率为1-2滴/s，滴加完成后继续反应2h；

(4)继续升温至70-75℃，在此温度下继续反应3h后，得到油田除油用阳离子清水剂。

性能检测1

实验原料：某海上油田污水(高含油污水，污水含油1500mg/L)

实验温度：70℃

药剂浓度：650mg/L

评价标准：SY/T 0530-2011《油田采出水中含油量测定方法分光光度法》

SY/T 5797-93《水包油乳状液破乳使用性能评定方法》

评价方法：在高含油污水温度70℃下，取80mL污水加入650mg/L清水剂，振荡混匀，观察油水界面及水色，测定10分钟后下层污水含油值。实验结果见表1。

表1高含油污水试验数据

备注：水色：A-、A、A+—清 B-、B、B+—一般 C-、C、C+—差

油珠上浮速度：慢、一般、较快、快

性能检测2

实验原料：某海上油田污水(中含油污水，污水含油850mg/L)

实验温度：70℃

药剂浓度：300mg/L

评价标准：SY/T 0530-2011《油田采出水中含油量测定方法分光光度法》

SY/T 5797-93《水包油乳状液破乳使用性能评定方法》

评价方法：在中含油污水温度70℃下，取80mL污水加入300mg/L清水剂，振荡混匀，观察油水界面及水色，测定10分钟后下层污水含油值。实验结果见表2。

表2中含油污水试验数据

备注：水色：A-、A、A+—清 B-、B、B+—一般 C-、C、C+—差

油珠上浮速度：慢、一般、较快、快

性能检测3

实验原料：某海上油田污水(低含油污水，污水含油200mg/L)

实验温度：68℃

药剂浓度：80mg/L

评价标准：SY/T 0530-2011《油田采出水中含油量测定方法分光光度法》

SY/T 5797-93《水包油乳状液破乳使用性能评定方法》

评价方法：在低含油污水温度68℃下，取80mL污水加入80mg/L清水剂，振荡混匀，观察油水界面及水色，测定10分钟后下层污水含油值。实验结果见表3。

表3中含油污水试验数据

备注：水色：A-、A、A+—清B-、B、B+—一般C-、C、C+—差

油珠上浮速度：慢、一般、较快、快

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。