碱在原油乳化中的作用 10.docx
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碱在原油乳化中的作用10
石油工程（中石化）08-2班吴安伟08081329
同组者：
时文东
实验四碱在原油乳化中的作用
一．实验目的
1．观察碱与原油混合后的乳化现象
2．学会用不稳定系数法确定使原油乳化的最佳碱浓度范围
二．实验原理
碱可与原油中的酸性成分反应，生成表面活性物质：
这些表面活性物质可使原油乳化形成水包油乳状液。
水包油乳状液的形成与稳定性对于碱驱和稠油乳化降粘是重要的，例如碱驱中乳化-携带、乳化-捕集、自发乳化等机理的发生，稠油乳化降粘中原油乳化分散机理的发生都是以水包乳状油液的形成为前提条件的。
碱浓度是影响碱对原油乳化作用的重要因素。
碱浓度低时，碱与原油反应生成的活性物质少，不利于乳状液的稳定。
若碱浓度过高，一方面，碱可使原油中碳链较长的弱酸反应生成亲油的活性物质，这些亲油的活性物质可抵消亲水活性物质的作用，不利于水包油乳状液的稳定。
同时，过量的碱具有盐的作用，液不利于水包油乳状液的稳定，因此，只有合适的碱浓度范围，碱才能与原油作用形成稳定的水包油乳状液。
乳状液的稳定性可用不稳定系数（USI）表示。
不稳定系数按式4-1定义：
式中USI-不稳定系数，ml;
V（t）-乳化体系分出水体积与时间的变化函数；
t-乳化体系静止分离的时间，min;
从定义式可以看出，不稳定系数越小，乳状液的稳定性越好。
三、仪器与药品
1．仪器
电子天平（感量0.001g）、10ml具塞刻度试管、秒表、滴管、试管架。
2.药品
氢氧化钠、原油、蒸馏水。
四、实验步骤
1．取10ml具塞刻度试管10支，分别加入质量分数为0.0、
、
、
、
、
、
、
、
、
的氢氧化钠溶液各5ml，分别用滴管准确加入原油5ml，盖上试管塞子，每支试管各上下震荡30次。
2．将震荡后的试管立即垂直放在试管架上，同时开始计时，并每隔3min记录一次试管中分离出水的体积（若分出水的速度较快，可每隔1min记录一次），共记录30min。
3．取乳化最稳定的试管重新震荡30次，用分散法判别乳状液类型。
五数据处理
（1）绘制USI-w的关系曲线
原始数据记录表
w（NaOH）
0
0.0001
0.0005
时间及分出水的体积
tmin
vml
tmin
vml
tmin
vml
0
0
3
0.1
3
0.1
0.5
0.05
6
0.7
6
0.2
1.0
0.1
9
1.3
9
0.2
1.5
0.17
12
2.2
12
0.2
2.0
0.22
15
3.0
15
0.2
3.0
0.3
18
3.6
18
0.2
4.0
2.0
21
4.2
21
0.3
6.0
3.0
24
4.5
24
0.37
7.0
4.5
27
4.5
27
0.4
10.0
4.7
30
4.6
30
0.4
15.0
4.7
20.0
4.7
25.0
4.7
30
4.7
0.001
0.005
0.008
0.01
tmin
vml
tmin
vml
tmin
vml
tmin
vml
3
0.02
3
0.2
3
1.2
3
0.5
6
0.02
6
0.4
6
2.2
6
0.58
9
0.03
9
0.76
9
2.8
9
0.6
12
0.04
12
0.90
12
3.0
12
0.65
15
0.06
15
1.2
15
3.2
15
0.7
18
0.08
18
1.6
18
3.4
18
0.9
21
0.12
21
1.8
21
3.6
21
1.2
24
0.2
24
2.2
24
3.8
24
1.4
27
0.3
27
2.4
27
4.0
27
1.7
30
0.4
30
2.7
30
4.0
30
2.0
第一组w（NaOH）=0%时：
得原函数F（x）=8E-06x5-0.0004x4-0.00046x3+0.3215x2-0.5459x
=F（30）-F（0）t=30
得
=4.3651ml
第二组w（NaOH）=0.0001时：
得原函数F（x）=4E-06x5-0.000375x4+0.01193x3-0.0349x2+0.05x
=F（30）-F（0）t=30
得
=2.855ml
第三组w（NaOH）=0.0005时：
得原函数F（x）=-1.8E-06x5+0.00015x4-0.00453x3+0.0589x2-0.1458x
=F（30）-F（0）t=30
得
=0.1362ml
第四组w（NaOH）=0.001时：
得原函数F（x）=-1.4E-07x5+0.0000175x4-0.000467x3+0.0059x2-0.0075x
=F（30）-F（0）t=30
得
=0.1083ml
第五组w（NaOH）=0.005时：
得原函数F（x）=-0.4E-07x5+0.000025x4-2.33E-04x3+0.04015x2-0.0417x
=F（30）-F（0）t=30
得
=1.5957ml
第六组w（NaOH）=0.008时：
得原函数F（x）=-0.6E-05x5+0.00055x4-0.01987x3+0.37405x2-0.5667x
=F（30）-F（0）t=30
得
=2.7618ml
第七组w（NaOH）=0.01时：
得原函数F（x）=-1.8E-06x5+0.00015x4-0.00337x3+0.03955x2+0.2358x
=F（30）-F（0）t=30
得
=0.9813ml
原始数据可得v-t的关系图，再由不稳定系数USI的定义是
可得其各浓度下的USI值，如下表格所示：
w（NaOH）
0
0.0001
0.0005
0.001
0.005
0.008
0.01
USI/ml
4.3651
2.855
0.1362
0.1083
1.5957
2.7618
0.9813
根据数据可得USI-w的关系曲线
最后一组数据实验有误，应舍去。
（2）原油乳化的最佳碱度范围
其最佳碱度范围：
0.0005~0.001（mol/L）
当碱的浓度小于0.0005mol/L是，随着碱浓度的增加，生成的表面活性物质越来越多，降低界面张力，则乳状液的稳定性越好。
当碱的浓度超过最佳浓度范围时，碱可使原油中碳链较长的弱酸反应生成亲油的物质，这些亲油的活性物质可抵消亲水活性物质的作用，不利于水包油乳状液的稳定。
同时，过量的碱具有盐的作用，也不利于水包油乳状液的稳定。
六思考题
1.为什么碱的质量分数过高或过低都不能形成稳定的水包油乳状液？
答：
若碱浓度低时，碱与原油反应生成的活性物质少，不利于乳状液的稳定。
若碱浓度过高，一方面，碱可使原油中碳链较长的弱酸反应生成亲油的活性物质，这些亲油的活性物质可抵消亲水活性物质的作用，不利于水包油乳状液的稳定。
同时，过量的碱具有盐的作用，液不利于水包油乳状液的稳定，因此，只有合适的碱浓度范围，碱才能与原油作用形成稳定的水包油乳状液。
2.原油酸值的高低对碱与原油的乳化作用有何影响？
答：
当原油的酸值过小时，通常酸值小于0.2mg*
，其中的石油酸会较少，这样与碱反应得到的表面活性物质会减少，不利于原油的乳化。
当然也不是原油的酸值越高越好，而是要求石油酸与碱反应生成的物质是表面活性物质，因此原油具有一定的酸值是进行碱驱的必要条件，而不是充分条件。
3.综述水包油乳状液的形成与稳定性在碱驱中的作用？
答：
原油中的石油酸与碱反应生成了表面活性物质，这些表面活性物质大量的吸附在石油小液滴表面，而这些小液滴分散于水中便会形成了水包油的乳状液。
水包油的乳状液越稳定则碱驱的效果会越好。
六实验总结
通过本实验的学习使我加深了对碱在原油乳化中的作用的理解，学会了用不稳定系数法确定使原油乳化的最佳碱浓度范围。
实验过程中应耐心仔细，最后，感谢老师的耐心指导。
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