Метод определения основного вещества деэмульгаторов в условиях промысловых лабораторий

УДК 622.276.8:665.622.43.066.6

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ОСНОВНОГО 

ВЕЩЕСТВА  МАСЛОРАСТВОРИМОГО ДЕЭМУЛЬГАТОРА

 В УСЛОВИЯХ ПРОМЫСЛОВОЙ ЛАБОРАТОРИИ

Оразов  Б.А.

Деэмульгаторы применяются для  разрушения водонефтяных эмульсий в  различных системах подготовки нефти. Деэмульгатор – комбинация высоковязких поверхностно-активных веществ (ПАВ), растворенных или диспергированных в растворителях для снижения вязкости и температуры застывания товарного продукта, что облегчает его применение в производственных условиях. С точки зрения химии процесса разрушения эмульсии деэмульгатором, растворители в составе последнего – неактивный компонент, необходимый только для облегчения ввода высоковязких поверхностно-активных веществ в скважинную продукцию. Поверхностно-активные вещества, содержащиеся в товарном продукте, принято называть основное вещество деэмульгатора.

Концентрация основного вещества в товарном деэмульгаторе – главный количественный показатель, характеризующий качество химического продукта данного назначения. Требуется постоянный контроль данного показателя каждой партии поступающего реагента.

 Для определения содержания  основного вещества в товарном деэмульгаторе применяются хроматографы, ротационные испарители, вакуумные сушильные камеры и т. п. дорогостоящее оборудование. Единого стандарта и оборудования для определения основного вещества всех выпускаемых деэмульгаторов не существует – велик ассортимент ПАВ,  их возможных комбинаций и растворителей, технологий производства, используемых для создания деэмульгаторов.

Условно деэмульгаторы подразделяются на маслорастворимые (преимущественно  концентрируются в углеводородной части эмульсии) и водорастворимые (большая часть концентрируется  в водной части эмульсии).

Один из методов определения  воды в химических продуктах [1] позволяет  определять концентрацию основного  вещества водорастворимых деэмульгаторов. Проба деэмульгатора помещается в небольшой стаканчик и сушится  при температуре 105-110^оС до постоянной массы. Метод работает  при испытании водорастворимых деэмульгаторов. При применении этого метода для маслорастворимых деэмульгаторов,  вместе с молекулами растворителей происходит испарение и молекул основного вещества в сушильном шкафу. Достичь постоянной массы навески деэмульгатора  после сушки сложно.

Предлагаемый метод определения  количественного содержания основного  вещества в товарном маслорастворимом деэмульгаторе предполагает использование оборудования и материалов для определения механических примесей в нефти по TDS 6370-83 [2], которые должны быть во всех лабораториях предприятий по подготовке нефти. Аналитические весы с погрешностью взвешивания не более 0,0002 г; сушильный шкаф или термостат, обеспечивающие требуемую температуру нагрева; эксикатор с поглотителем влаги; бумажный фильтр.

Никаких затрат на приобретение дополнительного  оборудования не требуется. Затраты  при использовании данного метода – фильтровальная бумага, растворитель и рабочее время исполнителей.

Бумажный фильтр готовится к  испытанию аналогично TDS 6370-83 – сушится в сушильном шкафу при температуре испытания, охлаждается в эксикаторе с поглотителем влаги, взвешивается. Фильтр сушится до получения расхождения между двумя последовательными взвешиваниями не более 0,0004 г.

На предварительно доведенный до постоянной массы  бумажный фильтр наносится  деэмульгатор и взвешивается на аналитических  весах с точностью + 0,0002 г.  Бумажный фильтр с деэмульгатором сушится в сушильном шкафу, охлаждается в эксикаторе с поглотителем влаги и взвешивается. Бумажный фильтр с навеской деэмульгатора высушивают и взвешивают до получения расхождения между двумя последовательными взвешиваниями не более 0,0004 г.

Процентную концентрацию основного  вещества в товарном деэмульгаторе (С) вычисляют по формуле:

      где m₁ - масса бумажного фильтра с навеской деэмульгатора, доведенная

                    до постоянного значения, после  сушки в сушильном шкафу, г;     

             m₂  - масса подготовленного, высушенного бумажного фильтра г;

             m₃ ^-   масса навески деэмульгатора, г.                                              

Отличие предлагаемого метода в  том, что деэмульгатор наносится  и распределяется в волокнах бумажного  фильтра. Растворители, как более  подвижные жидкости чем ПАВы, под действием капиллярных сил продвигаются по площади фильтра дальше основного вещества (эффект «бумажной хроматографии»). Разрываются или снижаются химические связи растворителей с основным веществом деэмульгатора, облегчая преимущественное испарение молекул растворителей. Молекулы ПАВ, «упакованные» волокнами фильтра, становятся более устойчивы к температурному воздействию и меньше испаряются. Шанс достичь ситуации, когда растворители улетучились, а основное вещество продукта осталось на фильтре возрастает. Для некоторых товарных деэмульгаторов данный метод работает достаточно точно (+ 0,1 - 0,2% основного вещества). 

Как указывалось выше, велик ассортимент  производимых деэмульгаторов и их растворителей. Невозможно установить единые  параметры  метода для анализа всех реагентов  данного назначения. Выбор  типа и диаметра бумажного фильтра, температуры, времени и количества циклов сушки, расхождения в массе между 2 последовательными взвешиваниями образца, при котором необходимо остановить определение, остается за исследователем.

Не для всех образцов деэмульгатора  данный метод применим. Использование  метода сушки пробы деэмульгатора, нанесенного на бумажный фильтр, ограничено условием, что  товарный продукт  представляет собой смесь из собственно деэмульгатора и растворителей, без иных компонентов. Растворители и ПАВ из состава деэмульгатора  должны иметь существенную разницу  в температурах кипения и вязкости.    

Литература

1. ГОСТ 14870-77.3. Продукты химические. Методы  определения воды. – М.: Стандартинформ, 2005.

2. ГОСТ 6370-83. Нефть, нефтепродукты и  присадки. Метод определения механических  примесей. – М.: Издательство стандартов, 1983.