原油乳化率影响因素研究.docx

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原油乳化率影响因素研究

摘要：

分散剂在溢油应急处理中起重要作用，但其使用受多方面因素影响。

本文以轻质原油和重质原油为研究对象，探讨了温度、分散剂投加量和原油风化程度对原油乳化率的影响。

结果表明：

轻质原油比重质原油更容易被乳化；增加分散剂的投加量可以提高原油乳化率；原油乳化率随着温度的增加而增大；风化程度的增加大大降低了乳化率，当风化程度增加到20%时，两种原油基本不被乳化.

关键词：

原油，分散剂，分散度中图分类号：

TU99文献标识码：

A

随着海洋石油开采业和航运业的发展，海上溢油事故不断发生[1]。

据统计，我国海上溢油事故年均500起，大片石油漂浮在海面，并随波浪和海风向海岸漂移，威胁着人类生活和海洋生态环境。

分散剂能将大片浮油乳化成细小粒子分散于水中，减少其粘附海岸带的几率，同时增大了微生物与原油接触的表面积，更有利于生物降解。

2010

年，墨西哥湾深水地平线漏油事件中已成功应用分散剂处理溢油，并经生态研究表明，适当使用分散剂对人类生活和海洋生态均产生良好环境效应[2]。

由此看来，分散剂已在溢油应急处理中得到很好的应用。

但实际上人们经常为了提高处理效果而过量投加分散剂，这有可能严重影响生态环境。

而且，溢油后何时投加分散剂最有利于溢油处理，以及受什么条件制约，都有待进一步研究。

本文主要研究分散剂投加量、温度、原油风化程度对原油乳化率的影响，为今后分散剂的使用提供参考。

1实验材料和方法仪器和药品

1）仪器：

FA2004N型电子天平；KS4000i型控温摇床；

722S可见分光光度计。

2）药品：

三氯甲烷（AR），无水硫酸钠（AR）。

实验材料1）海水：

由蒸馏水与海水素配制，pH=7.9，盐度

30‰，经高温灭菌处理后使用。

2）油品：

油品参数如表1所示。

表1油品参数

油品来源密度（20℃，g/cm3）运动粘度（20℃

mm2/s）API值

轻质原油青岛石化厂0.85625.5733.8

重质原油黄岛油库0.98786.5511.9

3）分散剂：

所用分散剂经国家海洋局北海分局化学消油剂核准公告。

测定方法

1）乳化率测定原理和方法

原理：

乳化率的测定依据《溢油分散剂技术条件》[3]

（GB18188.1-2000）。

测定方法：

向125mL分液漏斗内加入50mL人工海水，1.0g原油及20%分散剂（分散剂的质量为原油质量的20%），振荡乳化后静置10min，取20mL下层乳化液，用等体积三氯甲烷振荡萃取后静置30min，可见分光光度计下测定并计算乳化率，所有实验一式三份，取平均值。

2）标准曲线

准确称取500mg标准油，溶于25mL三氯甲烷中，得到20000mg/L原油储备液。

分别取储备液1、2、3、4、5ml，

稀释至10mL，对应浓度为

2000、4000、6000、8000、10000mg/L，测定650nm处的吸光度。

以吸光度为横坐标，浓度为纵坐标，绘制标准曲线，如图1。

图1标准曲线

2实验结果与讨论

2.1分散剂投加量对乳化率的影响

分别取分散剂投加量为15%，20%，25%，30%，35%和40%。

其他条件不变，按测定方法进行实验，结果如图2。

图2分散剂投加量对乳化率的影响

由图2知，分散剂投加量增加的初始阶段，两种原油的乳化率均随着分散剂投加量的增加而迅速增大，但投加量达到30%以后，对乳化率的影响不再显著。

分散剂主要作用是将油乳化成粒径很小的油粒，其中的表面活性剂成分附着在油滴表面，使亲水基团向外，从而避免了油重新结合成大粒或粘附到悬浮物上，也增大了原油与微生物接触的表面积，更有利于后续的生物降解。

固然，分散剂用量的增加会提高乳化率，但并不是没有限度的。

用量不足达不到处理效果，用量过多效果不明显，且易造成二次污染，加重海洋生态环境的破坏。

1967年，托里峡谷号油轮溢油事故过量使用分散剂，导致海洋生物大量死亡，生态环境严重受到破坏。

因此，使用分散剂时要慎重。

而分散剂只对中低粘度油有效，对蜡质及高粘度油几乎不起作用，本实验中所用重质原油性质偏向于后者，因此乳化效果较差。

由此看来，油的物理性质也是影响乳化率的一个重要因素。

2.2温度对乳化率的影响

参照青岛海水水温变化情况，确定四个实验温度14℃、19℃、24℃和29℃。

其他条件不变，按测定方法进行实验，结果如图3。

图3温度对乳化率的影响

由图3知，两种原油的乳化率均随着温度的增加而增大，且重质原油的乳化率小于轻质原油的。

海水的温度直接影响原油的粘度，从而改变油水界面张力[4]，即：

温度越低，原油粘度和油水界面张力越大，反之则越小。

而重

质原油粘度比轻质原油大，受温度的影响更大。

因此，当温度比较低时，可适当提高分散剂的用量。

2.3风化程度对乳化率的影响

不同风化程度原油制备：

将原油倒入烧杯中，70℃加热直至减少最初量的5%、10%、15%和20%，密封备用。

其他条件不变，按测定方法进行实验，结果如图4。

图4原油风化程度对乳化率的影响

由图4知，两种原油的乳化率均随着风化程度的增大而减小，轻质原油的变化幅度更大。

当风化程度增加到20%时，原油基本不能被乳化。

挥发和乳化是改变原油性质的重要风化过程[5]。

原油中小分子量的烃类物质不断挥发使油密度和粘度增加，更容易形成油包水的巧克力形式的乳状液，从而导致乳化率减小。

张秀芝[6]等在波浪槽模拟试验中也指出：

原油风化5h之后，乳化率陡然下降，直至基本不能乳化。

因此，风化程度对原油的乳化影响很大，应当在溢油发生后迅速作出应急对策。

3实验结论

通过上述研究可以得出以下结论：

1）不同条件下，两种原油的乳化率变化趋势基本一致，轻质原油比重质原油更容易被乳化。

2）适当增加分散剂的投加量有助于提高原油的乳化率。

但考虑分散剂对经济和环境的影响，使用时要慎重。

3）海水温度越低，对原油粘度和油水界面张力影响越大，乳化率越小。

低温时可适当增加分散剂的投加量提高乳化率。

4）风化程度越大，原油乳化率越小。

原油风化程度的大小决定了原油是否具有可分散性，应当在溢油发生后迅速做出应急对策。

参考文献：

[1]牟颖，严良政．近岸海域石油污染生物修复技术的研究进展[J]．工业安全与环保，2012，38（5）：

61－63．

[2]TerryC．Hazen，RonaldM．Atlas．OilBiodegradationandBioremediation：

ATaleoftheTwoWorstSpillsinUSHistory[J]．EnvironmentalScience&Technology，2011，45：

6709-6715．

[3]GB18188．1-2000，溢油分散剂技术条件[S]．

[4]包木太，管丽君，马爱青，等．化学消油剂乳化效果影响因素研究[J]．中国海洋大学学报，2012，42（9）：

53-58．

[5]LidskogR，ElanderL．SwedenandtheBalticSeapipeline：

Betweenecologyandeconomy[J]．MarinePolicy，2012，36

（2）：

333-338．

[6]张秀芝，李筠，隋俨，等．海上溢油风化特性及化学分散效果的影响因素研究[J]．海洋环境科学，1997，6（3）：

40-45．