Научная статья на тему 'Влияние солей нефтяных сероароматических сульфокислот на процесс деэмульсации нефтяных эмульсий'

Влияние солей нефтяных сероароматических сульфокислот на процесс деэмульсации нефтяных эмульсий Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
297
64
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СОЛИ НЕФТЯНЫХ СЕРОАРОМАТИЧЕСКИХ СУЛЬФОКИСЛОТ / ДИПРОКСАМИН / ДЕЭМУЛЬГАТОР / ПОДГОТОВКА НЕФТИ / КОРРОЗИЯ / SALT OIL SULFUR-AROMATIC SULFONIC ACIDS / DIPROXAMIN / DEMULSIFIER / PREPARATION OF OIL / CORROSION / PROTECTIVE EFFECT

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Усманов Р., Усманов У. Р., Аминов М. А., Ганиев И. Н.

В статье приводятся данные о влиянии натриевых, дипроксаминовых и амино-дипроксаминовых солей нефтяных сероароматических сульфокислот (САСК) на процесс подготовки нефти. Установлено, что при подготовке эмульсии нефти среди этих солей самыми эффективными являются амино-дипроксаминовые соли САСК, в которых в зависимости от их концентраций содержание воды снижается в пределах 0-0.5%. Защитный эффект от внутренней коррозии амино-дипроксаминовых солей САСК при концентрации 150 мг/л достигает 94%. Дипроксамин защищает металл незначительно (18%), а натриевые соли САСК 74%. Полученные результаты свидетельствуют о том, что новый реагент, в отличие от дипроксамина и натриевых солей НСАСК, является одновременно деэмульгатором и ингибитором коррозии.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Усманов Р., Усманов У. Р., Аминов М. А., Ганиев И. Н.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The influence of salt oil sulfuraromatic sulfonic acids in the process of demulsification of petroleum emulsions

The article provides data on the influence of sodium, diproxamin and aminodiproxamin salts of oil sulfur-aromatic sulfonic acids (SASA) on the process of oil treatment. It was found that in the preparation of emulsions of oil among the salt itself is effective amino diproxamin salts SASA, which, depending on the concentration of its water content is reduced in the range 0-0.5%. Protective effect against internal corrosion diproxamin salt SASA at a concentration of 150 mg/l is 91%. Deproxamin protects the metal from corrosion by 18% and S SASA 74%. The protective effect of aminodiproxamin salts is in the limit of 94%. The results obtained indicate that the new reagent, unlike deproxamin and sodium salt SASA, is both a corrosion inhibitor and demulsifier.

Текст научной работы на тему «Влияние солей нефтяных сероароматических сульфокислот на процесс деэмульсации нефтяных эмульсий»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2015, том 58, №12_

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 622.692.4:620.197

Р.Усманов, У.Р.Усманов*, М.А.Аминов*, академик АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиев

ВЛИЯНИЕ СОЛЕЙ НЕФТЯНЫХ СЕРОАРОМАТИЧЕСКИХ СУЛЬФОКИСЛОТ НА ПРОЦЕСС ДЕЭМУЛЬСАЦИИ НЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

Институт химии им. В.И.Никитина АН Республики Таджикистан, Таджикский национальный университет

В статье приводятся данные о влиянии натриевых, дипроксаминовых и амино-дипроксаминовых солей нефтяных сероароматических сульфокислот (САСК) на процесс подготовки нефти. Установлено, что при подготовке эмульсии нефти среди этих солей самыми эффективными являются амино-дипроксаминовые соли САСК, в которых в зависимости от их концентраций содержание воды снижается в пределах 0-0.5%. Защитный эффект от внутренней коррозии амино-дипроксаминовых солей САСК при концентрации 150 мг/л достигает 94%. Дипроксамин защищает металл незначительно (18%), а натриевые соли САСК - 74%. Полученные результаты свидетельствуют о том, что новый реагент, в отличие от дипроксамина и натриевых солей НСАСК, является одновременно деэмульгатором и ингибитором коррозии.

Ключевые слова: соли нефтяных сероароматических сульфокислот,дипроксамин, деэмульгатор, подготовка нефти, коррозия.

Исследования последних лет показали, что продукт коррозии оборудования и механические примеси, выделенные из промежуточного слоя эмульсии нефти, представлены тёмным магнетитом, карбонатом и сульфидом железа, сульфатом кальция, образование которых происходит при углеки-слотной и сероводородной коррозии, а сульфата кальция при отложении солей. Поэтому все больше вопросов возникает по подготовке парафинистой нефти с высоким содержанием этих механических примесей. Подготовка нефти из таких эмульсий затруднена в связи с образованием на границе раздела нефтяной и водной фаз промежуточных слоев, обогащённых органическими и неорганическими стабилизаторами эмульсий. Органическая часть стабилизаторов представлена асфальтосмолистыми и парафиновыми соединениями. Неорганическая же часть, как уже отмечалось, представлена карбонатами, сульфидами, окислами железа и гипсом [1].

Ослабить действие органических стабилизаторов можно повышением температуры и расходом деэмульгатора. Увеличение температуры и ввод повышенного количества деэмульгатора, способствуют оседанию взвешенных частиц, но процесс этот весьма длительный.

При высоком расходе этих реагентов, во-первых, ухудшается качество подготовки нефти, во-вторых, вызывает интенсивный коррозионный износ оборудования блоков обезвоживания и особенно системы водоподготовки и поддержания пластового давления. Поэтому перспективным является ис-

Адрес для корреспонденции: Усманов Рахматжон. 734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Айни, 299/2, Институт химии АН РТ. E-mail: [email protected]

пользование композиции реагентов, которые могли бы одновременно деэмульгировать, смачивать механические примеси и вовлекать их в водную фазу из промежуточного слоя. Кроме того, большую роль играет предотвращение коррозии в скважине, в системе сбора и подготовки нефти.

Для одновременной деэмульсации и предотвращения коррозии было изучено влияние добавок на основе соли сульфокислот сероароматических соединении нефтяного происхождения на эти процессы [2-4].

Для получения сульфокислот серосодержащих соединений, средняя фракция высокосернистой нефти Кичик-Бель - Акбаш-Адыр подвергалась взаимодействию сначала 86%-ной серной кислотой с целью освобождения от тиоцикланов, а затем 91 -92%-ной серной кислотой.

При трёхкратной обработке 86%-ной серной кислотой выход сульфокислоты незначительный (2.5%) и имел следующие характеристики: вязкость при 20оС 596.18 Сст; ё204=1.0 1 0; п20й=1.5106.

При воздействии 91-92%-ной серной кислотой на фракцию, из которой 86%-ной серной кислотой извлечены тиоцикланы, выход сульфокислот серо-ароматических соединений составляет 12%, вязкость при 20оС = 621.86 сст, а204=1.0 1 31, п200=1.5111.

Полученные сульфокислоты переводят действием 20%-ного КаОН в натриевые соли сероа-роматических сульфокислот (НСАСК). Реакция протекает по схеме:

Я-8ОзИ + КаОН-► Я^Оз" Ка+ + Н2О (1)

Я= тиофены, бензотиофены и бензотиофаны с алкильными заместителями с 4-10 атомами углерода

Выход сульфонатов натрия - 84 г из 100 г сульфокислот. Средний элементный состав: С -51.0%; Н - 5.91; 8 - 20.38%; О - 15.3%; № - 7.32%. НСАСК имеют среднюю формулу С^Н^ОзКа и входят в следующий гомологический ряд: СпН2„.882О3Ка.

При смешивании тяжёлых пиридиновых оснований, полученных из отходов коксохимического производства (производных хинолина) и дипроксамина с нефтяными сульфокислотами, реакция протекает по схеме:

Я-8О3- Н+ + " -► Я-8О3- м "" Н+ (2)

Я- 8О3- Н+ + Я^К (СНЬ-^Я -8О3- № Ш+^СН) 2- (3)

Я!= алкил С12-С18; Я2,Я3,Я4 = (ОС2Н4)хН; Х = 0-15.

В результате этих реакций образуются аминовые и дипроксаминовые соли сероароматиче-ских сульфокислот (АДСАСК).

ИК - спектры полученных натриевых и аминовых солей серосодержащих соединений имеют характерные полосы поглощений для соединений вышеприведённых структур: 3070 и 3050 см-1 - валентные колебания СН-группы тиофенового кольца; 2850 и 2890 см-1 - валентные колебания =КН- группы соли третичных аминов; 2980 см-1 - валентные колебания СН- группы пиридинового кольца;

2960 и 2875 см"1 - валентные колебания СН3-группы;

2935 и 2850 см-1 - валентные колебания СН2-группы;

1660-и 1575 см-1 -валентные колебания СН-группы бензольного кольца;

1465 см-1- валентные колебания СН-групп бензольного кольца и СН3-групп; 1380 см-1 - симметричные деформационные колебания метильных групп;

1200 и 1065 см-1 - валентные колебания сульфогрупп;

755 см-1- характеризуют орто замещение бензольного кольца;

1520, 730 и 825 см-1- характерные пики тиофанового и тиофенового колец.

Таким образом, ИК-спектрых полученных НСАСК имеют характерные полосы поглощения для тиофенов, бензо[Ь]тиофенов с алкильными заместителями с 4-10 атомами углерода и их сульфирование происходит при обработке нефти 86.0, 91.0 и 92.0% серной кислотой.

Для исследования обезвоживания и обессоливания парафинистой нефти с повышенным содержанием механических примесей месторождения Бештентяк были отобраны эмульсии с содержанием воды 40% в контейнерах до установки подготовки нефти (УПН).

Деэмульсация осуществлялась по методике Гипровостокнефти, проводилась термохимическим методом в течение 2-4 часов при температуре 60оС.

В табл. 1 представлены результаты термохимического обезвоживания нефтяной эмульсии месторождения Бештентяк с обводнённостью 40%.

Как видно из табл. 1, смесь ионогенных и неионогенных деэмульгаторов ускоряет процесс де-эмульсии и сокращает расход дорогостоящих неионогенных деэмульгаторов. Дипроксаминовая соль САСК при расходе реагента 100 мг/л снижает содержание воды до 0.6%. Дипроксамин при этой концентрации до 2.5%, а НСАСК - 3.5%. АДСАСК в зависимости от концентрации находятся в пределах 0-0.5%.

Лабораторные исследования эффективности защиты нефтепромыслового оборудования от внутренней коррозии проводились потенциостатическим методом (рис. 1).

Коррозионно-агрессивной средой служила сточная вода месторождения Бештентяк, насыщенная сероводородом до 50 мг/л, с минерализацией 66 г/л.

Таблица 1

Результаты термохимического обезвоживания нефтяной эмульсии месторождения Бештентяк

Наименование реагента Расход реагента, г/т Температура ввода реагента и деэмульсации, Со Время отстоя, час. Выделившаяся свободная вода, % Содержание остаточной воды, %

Без реагента - 20(55) 2 0 40.0

4 0 40.0

Натриевые соли серо-ароматических сульфо-кислот (НСАСК) 50 20(55) 2 10.0 30.0

4 5.0 25.0

70 20(55) 2 20.0 20.0

4 14.5 5.5

100 20(55) 2 33.5 6.5

4 3.0 3.5

150 20(55) 2 35.0 5.0

4 2.5 2.5

Таблица 1 (продолжение)

Наименование реагента Расход реагента, г/т Температура ввода реагента и деэмульсации, Со Время отстоя, час. Выделившаяся свободная вода, % Содержание остаточной воды, %

Дипроксамин 50 20(55) 2 15.5 24.5

4 6.8 17.7

70 20(55) 2 20.2 19.8

4 9.0 10.8

90 20(55) 2 34.0 6.0

4 3.9 3.1

100 20(55) 2 36.0 4.0

4 1.6 2.4

150 20(55) 2 36.0 4.0

4 3.4 0.6

САСК: Дипроксамин (1:1) 30 20(55) 2 16.5 23.5

4 5.5 18.0

50 20(55) 2 18.0 22.0

4 18.0 4.0

70 20(55) 2 4 28.0 9.7 12.0 2.3

90 20(55) 2 24.0 16

4 14.0 2.0

100 20(55) 2 28.5 11.5

4 10.9 0.6

САСК: Дипроксамин:Амин (1:0.5:0.5) 30 20(55) 4 20.0 20.0

50 20(55) 4 31.9 8.1

70 20(55) 4 36.3 3.7

90 20(55) 4 27.7 2.3

100 20(55) 4 39.5 0.5

120 20(55) 2 40.0 отсутст.

150 20(55) 2 40.0 отсутст.

Механизм воздействия НСАСК носит адсорбционный характер, тогда как реагент аминного типа влияет на общий окислительно-восстановительный потенциал системы, изменяя скачок потенциала в двойном электрическом слое на разделе фаз.

Как видно из рис. 1, совместные действия ингибиторов в значительной степени замедляют анодный и катодный процессы.

В табл. 2 приведены результаты защитных эффектов испытанных ингибиторов. Расчётные данные показывают, что защитный эффект дипроксаминовой соли (САСК) при концентрации 50 мг/л достигает 56%. Повышение концентрации до 250 мг/л увеличивает защитный эффект до 91%. Ди-проксамин защищает металл от коррозии на 11-18%, а натриевые соли САСК - 18-74%. Защитный эффект амино-дипроксаминовых солей САСК в зависимости от концентрации находится в пределах

78-94%.

Таблица 2

Защитный эффект натриевых и аминовых солей САСК в зависимости от концентрации реагента

Ингибитор Концентрация, мг/л Скорость коррозии, г/(м2ч) Защитный эффект, %

Дипроксамин - 1.80 -

100 1.60 11

250 1.45 18

НСАСК 50 1.45 18

100 0.52 71

250 0.49 74

Дипроксамин: САСК (1:1) 50 0.8 56

100 0.33 82

250 0.15 91

САСК: дипроксамин :амин (1:0.5:0.5) 50 0.58 68

100 0.40 78

250 0.12 94

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что новый реагент «амино-дипроксаминовые соли САСК», в отличие от дипроксамина и натриевые солей САСК, является одновременно ингибитором коррозии и деэмульгатором.

Таким образом, амино-дипроксаминовые соли САСК могут найти применение в системе подготовки нефти в качестве деэмульгатора, обладающие ингибирующими свойствами от коррозии.

Поступило 30.09.2015 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Техника добычи нефти. Под ред. Чилингера Дж. В. - М.: Недра, 1973, 248 с.

2. Раджабов Н, Нуманов И.У., Усманов Р., Люц В.Р. Способ получения сульфокислот серосодержащих соединений или их солей. - А С. СССР, № 704055, М., 1977, ДСП.

3. Усманов У.Р., Усманов Р., Каримов М.Б. Получение нефтяных сероароматических соединений и их производных из добитумной широкой фракции высокосернистой нефти. - Вестник Таджикского национального университета, 2011, вып. 1 (65), с.73-75.

4. Усманов У.Р., Иноятова Н.О, Усманов Р. Куканиев М.А. Влияние некоторых синтетических ароматических и полуароматических бициклических сернистых соединений на коррозию стали в соляной и серной кислотах. - ДАН РТ, 2009, т. 52, № 1, с.30-35.

Р.Усмонов, У.Р.Усмонов*, М.А.Аминов*, И.Н.Раниев

ТАЪСИРИ НАМАЩОИ СУЛФОКИСЛОТ^ОИ СУЛФУРАРОМАТИИ НАФТЙ БА РАВАНДИ ДЕЭМУЛСАТСИЯИ ЭМУЛСИЯ^ОИ НАФТЙ

Институти химияи ба номи В.И.Никитини Академияи илм^ои Цум^урии Тоцикистон,

*Донишго%и миллии Тоцикистон

Дар маколаи мазкур маълумотхо дар бораи таъсири намакх,ои натригй, дипроксаминй ва амино-дипроксаминй, сулфокислотх,ои сулфурароматии нафтй (СКСА) ба раванди деэмул-сатсияи эмулсиях,ои нафтй оварда шудаст. Муайян карда шудааст, ки хднгоми тайёркунии эмулсиях,ои нефти самаранокии намакх,ои амино- дипроксаминии САСК нисбат ба намакх,ои номбаршуда баланд буда, вобаста аз консентратсияи он микдори обро то худуди 0-0,5% кам мекунад. Х,имояи намаки дипроксаминй СКСА дар консентратсияи 250 мг/л аз коррозияи дохилй ба 91% мерасад. Дипроксамин металлро аз коррозия факат 18%, а САСК натригй - 74% хдмоя карда метавонад. Х,имояи намаки амино-дипроксаминй СКСА дар х,удуди 94% мебошад. Натича^ои дастрасшуда нишон медихднд, ки реагенти нав дар фаркият аз дипроксамин ва САСК натригй дар як вакт ингибитори коррозия ва деэмулгатор мебошад.

Калима^ои калиди: намащои сулфокислотауои сулфурароматии нафтй, дипроксамин, деэмулга-тор, тайёркунии нафт, коррозия, эффекти уимоя.

R.Usmanov, U.R.Usmanov*, M.A.Aminov*, I.N.Ganiev THE INFLUENCE OF SALT OIL SULFUR- AROMATIC SULFONIC ACIDS IN THE PROCESS OF DEMULSIFICATION OF PETROLEUM EMULSIONS

V.I.Nikitin Institute of Chemistry, Academy of Sciences of the Republic Tajikistan,

*Tajik National University The article provides data on the influence of sodium, diproxamin and amino- diproxamin salts of oil sulfur-aromatic sulfonic acids (SASA) on the process of oil treatment. It was found that in the preparation of emulsions of oil among the salt itself is effective amino - diproxamin salts SASA, which, depending on the concentration of its water content is reduced in the range 0-0.5%. Protective effect against internal corrosion diproxamin salt SASA at a concentration of 150 mg/l is 91%. Deproxamin protects the metal from corrosion by 18% and S SASA - 74%. The protective effect of amino- diproxamin salts is in the limit of 94%. The results obtained indicate that the new reagent, unlike deproxamin and sodium salt SASA, is both a corrosion inhibitor and demulsifier.

Key words: salt oil sulfur-aromatic sulfonic acids, diproxamin, demulsifier, preparation of oil, corrosion, protective effect.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.