石油化学品(1).ppt

石油化学品,第一节概述,石油化学品包括油田化学品和石油助剂两大类。,油田化学品解决油田钻井、完井、采油、注水、提高采油收率及集运等进程中所使用的化学助剂。,原油开采包括一次采油、二次采油、三次采油。,石油助剂为改进石油产品使用性能和保存性能而采用的化学助剂，如燃料油添加剂、润滑油添加剂等。,第二节油田化学品,一、钻井用化学品钻井用化学品包括钻井液、完井液和水泥浆用的各种处理剂。其品种和数量约占全部油田化学品的65-70。钻井液的重要作用净化井眼，将钻屑带出地面；冷却和润滑钻头；泥浆中的粘土颗粒附着井壁，形成薄而韧的泥饼，稳定井壁；防止井喷、漏、塌等。目前使用的泥浆有水基泥浆、油基泥浆、聚合物泥浆。,水基泥浆是以水为分散介质添加泥土和化学处理剂配制而成。油基泥浆是以柴油原油为分散介质添加泥土和化学处理剂配制而成。聚合物泥浆是由高分子絮凝剂如聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、淀粉等除去泥浆中的固体，具有防塌和改善流动的作用。聚合物泥浆是20世纪60年代以来发展和应用的低固相泥浆，具有提高钻速和进尺，降低成本和保护油层的优点。目前使用的主要是前两种，其中水基泥浆占90。但随着3000米以上的深井、海洋钻井以及寒带地区的钻井数目不断增加，油浆的比例会逐步上升。,1、降滤失剂（降失水剂）,现象钻井液进入地层后，随着泥浆水分渗入地层，泥浆中的颗粒就附着在井壁成为泥饼。形成的泥饼要薄、致密、韧性好，这样才能经受泥浆液流的冲刷。,（1）作用减少泥浆进入地层的失水量，利于形成致密的渗透性好的泥饼。,钻井液处理剂,（2）类型,①特制的超细颗粒材料，如沥青、硅灰等。②水溶性高分子及有机材料。,按化学结构,,水解聚丙腈类降滤失剂,合成共聚物,水溶性天然产物,水解聚丙腈类降滤失剂,①直接水解产品这类产品包括水解聚丙烯腈钠盐、钾盐、钙盐及高温高压水解聚丙烯腈铵盐等，是腈纶废料的主要改性产品。优点含有大量水化基团羧钠基，降失水效果好。缺点抗无机盐污染能力差，对高价金属离子尤其敏感。②接枝共聚产品将腈纶与其他高分子接枝共聚，可制备出抗温、抗盐降滤失剂,AM-SAS共聚物以丙烯酰胺AM和烯丙基磺酸钠SAS为共聚单体，过硫酸钾为引发剂而制得的。属于阳离子型高分子共聚物，链中的磺酸钠有益于提高泥浆的降失水性能。将一定摩尔比的AM和SAS单体溶于定量的水中，在搅拌和60℃条件下，添加过硫酸钾，反应之后，冷却、沉淀分离、洗涤、减压干燥至恒重，粉碎后得白色粉末状的AM-SAS共聚物。,合成共聚物以丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈和烯丙基磺酸钠等单体或其衍生物的均聚物或共聚物，相对分子质量一般在几万到几十万。,纤维素类地球上最丰富的资源，具有价廉，可生物降解和对环境无污染的特点。,水溶性天然产物的结构特点是大分子刚性链，具有耐温、耐盐、抗剪切等特点，而且容易进行各种化学改性，包括接枝改性。水溶性天然产物降滤失剂是油井水泥降滤失剂的重要组成部分。水溶性合成聚合物降滤失剂品种繁多、性能优异，具有一些天然高分子材料无法比拟的特点。,水溶性天然产物,淀粉类具有增稠，成膜等特点，且价格低，货源广。,褐煤类一类煤化程度较小的煤，含有较高的内在灰分和不同数量的腐植酸。,单宁类主要有效成分是具有多元酚基和羧基的有机物质。,木质素类广泛存在于木材和其他天然植物之中，来源广泛，价格低廉。,（3）降滤失剂应具有的性能,与其他的外加剂相容性好,对水泥浆的抗压程度发展，凝结时间，硬化时间等影响小,具有较强的抗盐能力，在盐水环境中不失效,能适应较宽的温度及PH值范围,不会损害环境，符合环保要求,（4）降滤失剂研究方向,发展超细的颗粒材料对价廉的水溶性天然产物进行改性合成具有磺酸基团或刚性基团的水溶性聚合物对现有的降滤失剂合理复配或适度改性,2.降粘剂,（1）作用降低钻井液的粘度，控制钻井液的流动（2）作用机理天然或合成高分子降粘剂带有多官能团的长链分子，可通过配位键吸附于粘土上，可改变粘土的表面性质和吸附水化膜的厚度。,现象通常泥浆中粘土颗粒用量相当大，钻井过程中粘土颗粒均形成网状结构而使粘度增大，需添加一些高分子处理剂，改变土粒的表面性质和吸附水化膜的厚度，使泥浆达到工艺要求。,（3）类型,①以天然材料为基础的降粘剂,②聚合物降粘剂,③无机降粘剂,④正电胶钻井液降粘剂,举例天然原料为基础的降粘剂,①丹宁，栲胶丹宁广泛存在于植物的根、茎、皮、叶或果实中，是多元酚的衍生物。用作泥浆处理剂时，一般配成碱液，水溶性提高。丹宁酸钠的抗盐析能力较差，钻井液遇大量盐浸时，丹宁的降粘性显著下降，同时，丹宁又易水解。水解产物虽也有降粘作用，但由于分子质量降低处理效果也降低。,②木质素磺酸盐木质素存在于各种木材中，不溶于水，不能直接用来处理钻井液，木材制浆造纸时，用亚硫酸盐法处理木材后的残留液废液主要是木质素磺酸盐，经改性可作为钻井液降粘剂。,用于钻井液降粘剂的合成聚合物有两类一类是以磺化苯乙烯为主的共聚物，如磺化苯乙烯与马来酸酐、衣康酸的共聚物另一类是乙烯基或烯丙基单体的均聚或共聚物。这类单体有丙烯酰胺、丙烯酸、磺化苯乙烯、甲基丙烯酸等,聚合物降粘剂,3、水泥外加剂,（1）作用是指在固井作业中，为保证施工顺利和固井质量，在水泥中所添加的化学剂。（2）类型①水泥促凝剂作用水泥促凝剂加入到浅井、低温地层的水泥浆，以缩短水泥的水化作用时间及增强水泥的早期强度。一般加入水泥促凝剂，可控制水泥的强度在4h后就达到3.43MPa，这是固结与支撑套管所需的最低强度。常见的水泥促凝剂有片状或粉状氯化钙，较常用的是无水片状得氯化钙，一般用量为干水泥的2-4,②水泥缓凝剂,作用对于井深为1829-7620m范围内的深井，井底温度在76.7-260℃左右，为防止水泥凝结过快，要在其中加入水泥缓凝剂。举例木质素磺酸钙用量为干水泥质量的0.1-1.0羧甲基羟乙基纤维素用量为干水泥的0.1-1.5。其用量随温度的增加而增大。对各类水泥都适应，是一种性能较好的水泥缓凝剂，同时还有一定的降滤失作用。,③减阻剂（分散剂）,作用能降低水灰比和改善水泥浆流变性能的外加剂。实质为表面活性物质。举例β-萘磺酸甲醛缩合物、磺化丙酮-甲醛缩合物、磺化醛酮缩合物、苯乙烯-马来酸酐聚合物等。,二、油气开采用化学,油气开采用化学在油气开采过程中进行压裂，酸化，堵水，纺沙，清洁防护等作业时所采用的化学品。类型酸化用化学品压裂用化学品采油用化学品提高采油收率的化学品,（1）酸化用化学品,作用①指挤入油层的酸液通过对岩层的化学溶蚀作用，可扩大油流孔道和提高岩层渗透率。②酸液还可溶解井壁附近的堵塞物如泥浆、泥饼等，有助于提高油井、水井的生产能力。油田酸化时常用的酸盐酸6-37、氢氟酸3-15、甲酸10-11、乙酸19-23、氨基磺酸等。助剂类型缓蚀剂、乳化剂、防乳化剂、起泡剂、降滤失剂、铁稳定剂、稠化剂等。,（2）压裂用化学品,作用用压力将地层压开，形成裂缝，并用支撑剂将其支撑起来，以减少液体流动阻力的增产、增注方法。压裂液的类型水基、油基和醇基压裂液常用的水基压裂液包括稠化水压裂液、水冻胶压裂液、水包油压裂液、泡沫以及各种酸基压裂液。,（3）采油用其他化学品,①清蜡剂作用清除蜡沉积物的化学品。类型油基清蜡剂和水基清蜡剂油基清蜡剂是溶解石蜡能力较强的化学溶剂。国内外常采用的有二硫化碳、四氯化碳、苯、甲苯、二甲苯等。采用两种或多种溶剂的混合物，称为溶剂型清蜡剂。现在发展了含有机溶剂和表面活性剂的复配型清蜡剂，如苯甲醚50，OP-10为0.1-1.0，烷基芳烃混合物49-49.9水基清蜡剂是以表面活性剂为主要成分，以水为载体，其中溶有互溶剂或碱性物质。,②堵水剂,作用化学堵水剂是目前采油过程中最有效的堵水方法。分类可分为聚合物类、树脂类、甲硅烷类以及各种水泥、泡沫、粘土及水玻璃等。,③降凝剂,作用降低原油凝固点的化学处理剂，可影响蜡晶的网状构造的发育过程，从而使油品的凝固点降低。类型①缩合物型典型产品有氯化石蜡与萘或酚的缩合物②不饱和单体的均聚物典型产品有乙烯-醇酸乙烯酯共聚物、聚甲基丙烯酸高碳醇酯、乙烯-马来酸酐酯、聚丙烯酸高碳醇酯等。,三、油气集输用化学品,油气集输用化学品在油气集输的过程中为保证油气的质量，保证生产过程安全可靠和降低能耗所用的化学品。包括缓蚀剂，破乳剂，流动性改进剂等。破乳剂原油中通常含有沥青质，特别是高粘原油中含有很多的沥青。沥青相对分子质量大且分子中含有较多的羧基、羟基、巯基等活性基团，很容易和水形成稳定的乳化液。原油采出后必须通过加入破乳剂及其他物理方法将采出液中的油和水分开。,原油破乳剂主要分为阴离子、阳离子、非离子和两性表面活性剂，其中常用的为非离子表面活性剂。,第三节油田助剂,一、燃料油添加剂1、抗爆剂什么是辛烷值辛烷值是汽油抗爆性能的间接量度，其尺子就是用汽油与正庚烷和异辛烷的混合液比对，如果该汽油和异辛烷占97的混合液的爆震起始点是一样的，那该汽油就是97号的。抗震性能最好的是异辛烷，将其定标为辛烷值等于100，抗震性最差的是正庚烷，定其辛烷值为0.,爆震，是经过压缩的油、气混合体，在火花塞还没点火之前，就因被压缩行程所造成的气体分子运动产生的高热点燃，形成所谓的自燃现象，随后火花塞又再次点燃压缩油/气混合物，造成二团高爆火球在燃烧室里剧烈碰撞。提高汽油辛烷值，降低其易燃性，主要有两种方法一是改进汽油的炼制技术，调和高辛烷值组分，如催化裂化油、催化重整油等二是添加抗爆剂，从而阻止或延缓烃类的氧化，提高其辛烷值。,（1）抗爆剂的作用提高车用汽油的辛烷值（2）抗爆剂的类型烷基铅、醚类、醇类化合物,1L汽油中若加入1毫升四乙基铅，它的辛烷值可以提高10-12个标号。四乙基铅是有香味的五色液体，但有毒，有的地方在其中适当加一些色料，提醒人们注意这是含铅汽油，这种抗震剂已沿用了几十年，但在汽车越来越多的今天，汽油燃烧后放出的尾气中所含微量的铅化合物已成为公害。,烷基铅,（3）汽油抗爆剂的研究进展,①金属有灰类抗爆剂锰基化合物可作抗爆剂的锰基化合物有五羰基锰、环戊二烯三羰基锰和甲基环戊二烯三羰基锰铁基化合物可作抗爆剂的铁基化合物有五羰基铁、二异丁烯羰基铁、硫化羰基铁混合稀土羧酸盐,②有机无灰类抗爆剂,醚类甲基叔丁基醚MTBE、甲基叔戊基醚、乙基叔丁基醚、二异丙基醚等MTBE作为汽油添加剂已经在全世界范围内普遍使用，特别是我国推广使用高辛烷值无铅汽油，执行“城市清洁车用无铅汽油新标准”，所用的辛烷值改进剂主要是MTBE。MTBE不仅能有效提高汽油辛烷值，而且还能改善汽车性能，降低排气中CO含量，同时降低汽油生产成本。酯类碳酸二甲酯、三甲基硅烷基乙酸叔丁酯等亚甲基环戊二烯类,醇类甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等,醇类用作汽油添加剂，由于含有羟基而显示出不良效果，但甲醇、乙醇、丙醇和叔丁醇等低碳醇或其混合物都已用作汽油添加剂。其混合物用作汽油添加剂具有MTBE相似功能，还有价格优势，用作汽油调合剂具有较大的市场潜力。美国SACA公司开发出一种生物降解水溶性清洁燃料添加剂，商品名为Envirolene。它是直链C1-C8燃料级醇的混合物，辛烷值为128。它可代替MTBE用作汽油添加剂，也可作为四乙基铅替代物用作柴油掺混物。,关于车用燃料乙醇知识,什么是燃料乙醇燃料乙醇是未加变性剂，可作为燃料用的无水乙醇。什么是变性燃料乙醇变性燃料乙醇是指加入2-5的变性剂（即车用无铅汽油）后，使其与食用酒精相区别而不能饮用的燃料乙醇。什么是车用乙醇汽油我国车用乙醇汽油是指在汽油组分油中按体积混合比（19）加入变性燃料乙醇后作为汽车燃料用的汽油。,车用乙醇汽油的特性和优点是什么,第一，增加汽油中氧的含量，使燃烧更充分，彻底降低了尾气中有害物质的排放第二，有效提高汽油的标号，使汽车发动机运行更加平稳第三，有效消除火花塞、气门、活塞顶部及排气管、消声器部位积碳的形成，可以延长主要部件的使用寿命。,车用乙醇汽油适合那些车类,一、火花点燃式汽油发动机的各类车型二、电喷式或化油器式的各类车型三、各类轻、中、重型的汽油卡车。也就是说我们现在公路上行驶的汽油车都可以使用乙醇汽油。,加乙醇汽油，是否需要对车辆进行改造,通过国家汽车研究中心所作的试验和国外的经验表明，使用加入10乙醇的乙醇汽油，基本不需要对车辆进行改造。如果是电喷车，可以放心使用，如果是一般化油器的车辆，请检查滤芯和油浮子即可。,乙醇汽油和普通汽油相比功率油耗有什么变化,根据国家汽车研究中心所作的发动机台架试验和行车试验结果表明，乙醇汽油在使用过程中，发动机不需要改造，动力性基本不变，尾气排放CO和CH平均减少30以上，利用率提高。前期试用实际效果显示与国家检测、试验结构一致。西欧某个机理上讲，燃料乙醇的热值低，加入10燃料乙醇的乙醇汽油理论上热值低3，会使动力性有所下降，但因为乙醇中含氧，使汽油中含氧量增加3.5，可将原来不能完全燃烧的部分完全燃烧，从而减少油耗。两者相抵使总体油耗基本持平，甚至有所减少。,2.抗氧剂,（1）作用减少燃料由于自动氧化而产生的胶质量，延缓燃料氧化。（2）类型酚型抗氧剂，胺型抗氧剂，酚胺型抗氧剂酚型抗氧剂主要有2，6-二叔丁基对甲基苯酚、2，6-二叔丁基苯酚、二甲苯酚等。目前我国使用的酚型抗氧剂有2，6-二叔丁基对甲基苯酚，在燃料油中一般加入量为0.002-0.005。芳香胺抗氧剂比酚型抗氧剂的抗氧性能好，实际使用较多。目前我国使用胺型抗氧剂有N-苯基N’-仲丁基对苯二胺，主要用于含烯烃较多的车用汽油，具有良好的抗氧防胶性能。在燃料油中的一般加入量为0.002-0.004。,3.金属钝化剂,汽油、煤油、柴油等燃料在泵送、储运及发动机燃料系统中接触多种金属，如铜、铁、铅等，这些金属会加快燃料的氧化速度，致使燃料中的烯烃氧化、聚合，最后生成胶质，沉积在汽车的歧管、汽化器上，从而降低汽车的操作性能。（1）作用与抗氧剂仪器使用，降低燃料的氧化速度，降低抗氧剂的用量，提高抗氧化效果。（2）类型胺类，有机盐类我国使用的金属钝化剂有N,N’-二亚水杨-1，2-丙二胺。该金属对铜的催化作用最有效，一般与抗氧剂复合，用于车用汽油中，一般加入量为0.005。,4.防冻剂,现象因气温下降燃料中析出冰晶。解决问题方法一、除去受周围气温影响的地面储罐中的水分。二、加入防冻剂一般为醇类及醇醚类化合物。作用原理能有效地增加燃料对水的溶解能力，防冻剂在燃料中与水形成低结晶点的溶液，起到防冻的目的。,5.清净分散剂,定义主要由清净分散组分、防锈组分、破乳组分、抗氧组分以及稀释油组成，是一种具有清净、分散、破乳和防锈性能的多功能的复合汽油添加剂。作用原理汽油清净分散剂兼含极性基团和非极性基团，其非极性基团伸入汽油中，将已形成的沉积物的微小颗粒包围起来，形成油溶性胶束，分散到油中，随油燃烧，达到清洗的目的；其极性基团优先吸附在金属或离子表面，形成了一层分子保护膜，防止了粒子的聚集沉积或在金属表面粘附，起到保持清洁的作用。此类清净分散剂主要为聚异丁烯胺化物。,二、润滑油添加剂,1、润滑油的组成基础油和添加剂基础油包括矿物油、动物油、合成润滑油矿物油是一类由原油经减压蒸馏所得的润滑油馏分，再经过酸碱精制、溶剂抽提、脱蜡、白土处理、加氢精制等不同加工过程而获得的润滑油。动物油如菜籽油、葵花籽油、大豆油等，这类油早期被作为润滑油使用，但由于极易氧化，使用寿命很短，后来被矿物油代替。但植物油易被生物降解。合成润滑油采用有机合成方法制备的，具有一定化学结构和特殊性能的润滑油。其价格较贵，但性能优良、使用寿命长、机械磨损小，因此日益得到重视。,2、润滑油的特征,良好的润滑性，良好的流动性良好的抗氧化安定性，尽可能小的腐蚀性或无腐蚀性与可能接触的橡胶制件等有良好的相容性良好的消泡性良好的抗乳化性，无水分和灰沙杂质等,润滑油的六大作用,①润滑减膜活塞或汽缸之间，主轴和轴瓦之间均存在着快速的相对滑动，要防止零件过快的磨损，则需要在两个滑动表面间建立油膜。有足够厚度的油膜将相对滑动的零件表面隔开，从而达到减少磨损的目的。②冷却降温机油能够将热量带回机油箱再散发至空气中帮助水箱冷却发动机。③清洗清洁好的机油能够将发动机零件上的碳化物、油泥、磨损金属颗粒循环带回机油箱，通过润滑油的流动，冲洗了零件工作面上产生的赃物。,④密封防漏机油可以在活塞环与活塞之间形成一个密封圈，减少气体的泄露和防止外界的污染物进入。⑤防锈防蚀润滑油能吸附在零件表面防止水、空气、酸性物质及有害气体与零件的接触。⑥减震缓冲当发动机气缸口压力急剧上升，突然加剧活塞、活塞屑、连杆和曲轴轴承上的负荷很大，这个负荷经过轴承的传递润滑，使承受的冲击负荷起缓冲的作用。,3.润滑油添加剂,包括分散剂、抗腐剂、粘度指数改进剂、无灰分散剂、极压抗磨剂，生物降解润滑油添加剂等。,4、我国润滑油添加剂发展现状,目前，我国润滑油添加剂单剂生产能力13万t/a，复合添加剂调和能力为3.6万t/a，基本能满足国内油品发展的需要。我国润滑油添加剂在品种上主要有清净剂、分散剂、抗氧抗腐剂、极压抗磨剂、油性剂和摩擦改进剂、抗氧剂和金属减活剂、粘度指数改进剂、防锈剂、降凝剂、抗泡沫剂。,