原油和石油油包水产物的研究.docx

原油及石油油包水产物的研究Merv Fingas a,?, Ben Fieldhouse ba Spill Science, 1717 Rutherford Point, S.W. Edmonton, Alberta, Canada T6W 1J6b Emergencies Science and Technology Division, Environment Canada, Ottawa, Ontario, Canada K1A 0H3关键词:油包水乳剂、浮油乳剂、水夹带、乳状液的稳定性摘要：油包水混合物乳液的形成通常会复杂漏油的处理措施。本文使用超过300种原油和石油产品对油包水型混合物的形成进行了研究。将混合物在水中存放1到7天（有些1年），研究油包水的类型。同时也对混合物的流变性能进行了分析。本实验试图考察油包水产物的性质并将其与最初油品的性质建立联系。分析不同类型的油包水混合物的初始油品性质表明,每种油包水混合物类型的形成与起始油品粘度及沥青质、树脂的含量有关。这证实了油包水乳化作用是油品粘度物理稳定性和沥青质和树脂组分化学稳定性共同作用的结果。文中使用简单的图解技术对稳定过程进行了说明。存在四种油包水型类型:稳定、不稳定,亚稳定和夹带的。四者之间有着可区分的物理性质。1简介油包水混合物会在油品泄漏过程中形成，由于油的物性发生了很大变化(NAS, 2002)，这些乳液给油品泄露处理带来了很大的麻烦。例如,稳定的乳化液通常包含60%到80%的水,从而泄漏油品的体积扩大了2-5倍。油的粘度从几百mPa到约100000 mPa不等，增加500 – 1000倍。液体石油变成半固态形式。这些乳液很难使用通常的泄漏回收设备进行回收。乳化的油被认为是不可分离的(Fingas,2011)。油包水乳液的形成研究了很多年(Berridge,1968)。大多数研究人员总结认为沥青质是乳液形成的主要因素还可能是这些乳液能够保持稳定的原因。沥青质是非常广泛的一类物质目前只通过沉淀对其进行了定义(Groenzin and Mullins, 2007)。一些人员指出乳液的稳定性存在不同，不仅取决于沥青质所占的分数还与沥青质聚合的量有关(Fingas Fieldhouse,2009)。即使没有任何其他诸如树脂等化合物的协同作用下，沥青质被发现可以形成刚性、弹性薄膜来保持油包水的稳定性(Spiecker et al .,2003)。油水界面沥青质的确切构形和相应的分子间相互作用并未阐明。一些研究人员认为,分子间的相互作用一定是化学结合(McLean et al., 1998).尽管乳液中含有无机固体,蜡和其他有机固体,主要的稳定作用还是来自于沥青质。固体颗粒,如粘土、存在时也可以为乳液的稳定做出贡献(Chandra et al., 2008)。含黏土的沥青在形成乳液时表现极其明显。这些粘土稳定乳液本文中所研究的原油石油产品乳液有所不同。油水界面沥青质的吸收会保持很长一段时间,一年仍可能继续(Fingas and Fieldhouse, 2011)。这意味着界面的吸收作用降低了系统的净能量,复合热力学的性质。沥青质的浓度是吸收量的主要驱动因素。沥青质有很大的吸收趋势可以持续形成溶液，直至受到溶解度限制在接触界面形成很强的界面膜(Spiecker et al .,2003)。沥青烯聚合是乳液稳定性探讨中的重要问题。沥青质可能会优先聚集或自结合而不是形成乳液。一些人员研究了在形成油包水型乳液过程中树脂的作用，他们指出树脂在乳液形成中扮演的主要角色似乎是促进沥青质在油溶液中的溶解 (Fingas and Fieldhouse, 2011; Pereira et al., 2007)。通过两次与不加树脂的油包水乳液对比，表明以2:1(树脂:沥青质)比例加入树脂会增加油包水的稳定性(Kilpatrick and Spiecker, 2001)。研究人员还发现,树脂和沥青质在维持乳液的稳定性上有某种联系。一些研究人员指出,与随着沥青质:树脂比值的增大,乳液趋于稳定(Xia et al., 2004; Sztukowski and Yarranton, 2005).总的来说,从原油测试结果看出沥青质是维持乳液稳定的主要因素，另外树脂也起到了不可忽视的作用。Table 1Oils that form stable emulsions.Table 2Oils that form meso-stable emulsons.研究乳液方法的实用性非常重要的。在过去的15年里,电介质、流变方法和许多其他方法被用来研究乳液的形成机制及其稳定性(Sjoblom et al .,2003;Kalleviket al .,2000)。标准的化学技术,包括核磁共振(NMR),化学分析技