Способ выявления эффекта синергизма в композиционных деэмульгаторах по низкочастотным диэлектрическим измерениям

Использование: для выявления эффекта синергизма в композиционных деэмульгаторах по низкочастотным диэлектрическим измерениям. Сущность заключается в том, что о синергетическом эффекте в смеси реагентов судят по величине максимума тангенса угла диэлектрических потерь (tgδ) в диапазоне частот 10 кГц - 50 МГц, определяемого с помощью комплекта соленоидальных катушек индуктивности идентичного размера (L-ячеек), подключаемых к колебательному контуру куметра; причем при положительном синергетическом эффекте, сопровождающемся увеличением деэмульгирующей эффективности смеси реагентов, величина максимума tgδ смеси реагентов больше значений tgδ_max смешиваемых компонент. Технический результат: ускорение процесса определения оптимального состава деэмульгаторов. 2 ил.

 

Изобретение относится к методам экспериментального исследования многокомпонентных жидких растворов высокомолекулярных полярных соединений и может быть использовано в практике научно-исследовательских работ, а также специалистами химико-технологических лабораторий, занимающихся разработкой деэмульгаторов для нефтяной промышленности.

Хорошо известен способ повышения эффективности деэмульгаторов путем разработки составов композиционных реагентов из нескольких химических соединений с синергетическим эффектом между ними [1]. Однако до настоящего времени данный способ преимущественно реализуется за счет чисто эмпирического подбора смесей деэмульгаторов и регистрируется лишь по скорости разрушения эмульсий.

В качестве аналога предлагаемого способа можно рассматривать работу [2], в которой для регистрации синергетического эффекта в смесях деэмульгаторов используются различные варианты методов определения поверхностной активности реагентов. Выбор таких методов обосновывается классическим механизмом действия деэмульгаторов, обусловленным адсорбционным вытеснением природных эмульгаторов с межфазной границы нефть-вода, необходимым условием которого является более высокая поверхностная активность молекул деэмульгатора по сравнению с эмульгатором.

Предлагаемый способ, как и в прототипе, основывается на измерении физико-химических свойств деэмульгатора. Однако для этой цели используются низкочастотные диэлектрические измерения. Выбор метода исследования определяется тем, что любой синергетический эффект в смесях ПАВ является следствием изменения межмолекулярных взаимодействий в них. Поскольку современные деэмульгаторы являются полярными высокомолекулярными химическими соединениями, то судить о межмолекулярных взаимодействиях в их смесях можно, например, по величине тангенса угла диэлектрических потерь (tgδ) на частотах менее 50 МГц, обусловленных ориентацией диполей сегментов макромолекул - так называемых дипольно-сегментальных потерь. Однако для нахождения значений tgδ большинства товарных форм деэмульгаторов общеизвестный емкостной метод, при котором исследуемая жидкость заливается в измерительный конденсатор, не применим из-за больших потерь на проводимость.

Поэтому для определения tgδ деэмульгаторов используется способ [3], разработанный ранее для определения в диапазоне частот 10 кГц - 50 МГц частотной зависимости tgδ проводящих водных растворов с помощью комплекта соленоидальных катушек индуктивности идентичного размера (L-ячеек), подключаемых к колебательному контуру куметра. При вводе исследуемой жидкости в диэлектрическом сосуде в L-ячейку происходит изменение индуктивности ячейки, обусловленное возникновением в жидкости токов смещения, зависящих от ее диэлектрических параметров. По значениям добротности Q и емкости С колебательного контура куметра при резонансе до (Q₁; C₁) и после (Q₂; C₂) помещения жидкости внутрь L-ячейки рассчитывается значение tgδ исследуемой жидкости

Предлагаемый способ основан на определении изменений параметров L-ячейки после введения в нее исследуемых жидких реагентов методом куметра и расчете значений tgδ по соотношению (1). Для выявления данным методом эффекта синергизма в смесях деэмульгаторов проводятся измерения частотной зависимости tgδ растворов всех предполагаемых компонент разрабатываемого деэмульгатора на том растворителе, который планируется использовать для приготовления его товарной формы и при соответствующей концентрации активной части. По полученным данным находятся значения максимума tgδ, т.е. значения tgδ_max у всех исходных компонент в диапазоне частот 10 кГц-50 МГц. Затем такие измерения повторяются для различных смесей компонент. На наличие положительного синергетического эффекта в смеси реагентов указывает более высокая величина tgδ_max смеси по сравнению со значениями tgδ_max у смешиваемых компонент. Причем оптимальному составу смеси реагентов с максимальным синергетическим эффектом соответствует наиболее высокое значение tgδ_max.

Пример проведенного по данной методике эксперимента по выявлению синергетического эффекта в смеси из двух деэмульгаторов, одним из которых является отечественный Дипроксамин (ДПА), а вторым - один из деэмульгаторов Kemelix (фирма ICI, Англия) представлен на фиг.1. Как видим, наибольшая величина tgδ_max в смесях исследованных деэмульгаторов наблюдается при 10% содержании ДПА. При дальнейшем увеличении доли ДПА в смеси величина tgδ_max уменьшается, а сам максимум tgδ смещается в область более высоких частот.

Проверка деэмульгирующей эффективности полученных смесей подтверждает, что скорость разрушения эмульсии максимальна для смеси Kemelix с 10% ДПА, т.е. в смеси с наибольшей величиной tgδ_max - фиг.2. Причем для данной смеси из двух реагентов как значения tgδ_max, так и скорости разрушения эмульсий оказываются выше каждого реагента в отдельности. Более того, эффективность полученной смеси Kemelix с 10% ДПА оказалась выше не только по сравнению с исходными реагентами, но и одного из лучших импортных деэмульгаторов Separol-3344. Следовательно, выявленный состав смеси из двух реагентов является высокоэффективной синергетической смесью.

Согласно полученным данным, в синергетической смеси повышаются потери электромагнитного поля на переориентацию молекул ПАВ по сравнению с исходными реагентами, что говорит об усиления межмолекулярных взаимодействий в такой смеси. Таким образом, факт усиления межмолекулярных взаимодействий в синергетических смесях реагентов данным способом устанавливается непосредственно.

Достоинством разработанной методики регистрации явления синергизма является то, что она позволяет вести поиск наиболее оптимального состава смесей не только деэмульгаторов, но и любых других ПАВ не «вслепую», а достаточно обоснованно, направленно и гораздо более быстро, чем по эффекту действия этих смесей на тот или иной технологический процесс. При использовании данного способа достаточно проводить проверку эффективности действия полученных смесей лишь с наибольшей величиной tgδ_max с целью выявления из нескольких таких смесей наиболее эффективную.

Источники информации

1. Позднышев Г.Н. Стабилизация и разрушение нефтяных эмульсий. - М.: Недра, 1982. - 221 с.

2. Климова Л.З. Получение, исследование свойств и применение новых деэмульгаторов водонефтяных эмульсий: Автореферат дис.канд. тех. наук. - Москва, 2002. - 20 с.

3. Семихина Л.П. Способ определения диэлектрических параметров воды и ее растворов в низкочастотной области с помощью L-ячейки. Патент РФ №2234102 // БИПМ. №6. 2004.

Способ выявления эффекта синергизма в композиционных деэмульгаторах, отличающийся тем, что о синергетическом эффекте в смеси реагентов судят по величине максимума тангенса угла диэлектрических потерь (tgδ) в диапазоне частот 10 кГц-50 МГц, определяемого с помощью комплекта соленоидальных катушек индуктивности идентичного размера (L-ячеек), подключаемых к колебательному контуру куметра; причем при положительном синергетическом эффекте, сопровождающемся увеличением деэмульгирующей эффективности смеси реагентов, величина максимума tgδ смеси реагентов больше значений tgδ_max смешиваемых компонент.