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油基伯胺(顺-9-十八烯胺,C18H35N)拥有高活性伯氨基与C18不饱和长疏水碳链的两亲结构,在石油化工行业主要用作油田缓蚀剂、乳化破乳剂、钻井采油助剂、原油改性剂以及有机合成中间体,全面覆盖油气开采、原油处理、炼化防腐、助剂合成四大板块,对高酸高硫原油、稠油开采、油气集输腐蚀防护等行业难点场景适配性较强。
一、核心作用机理
1、缓蚀防腐机理
伯氨基的氮原子带有孤对电子,可与钢铁表面铁原子形成配位键,通过化学吸附结合物理吸附的方式,在金属表面形成单分子疏水保护膜,隔绝硫化氢、二氧化碳、氯离子、有机酸等各类腐蚀介质。处于酸性环境时,氨基会发生质子化反应生成铵根阳离子,依靠静电作用吸附在带负电的金属表面,有效抑制析氢腐蚀。外侧的长碳链会构建致密疏水层,切断电化学腐蚀通道,整体可将腐蚀速率降低 80%–95%。
2、乳化与破乳机理
该物质兼具亲水基团与疏水碳链,能够大幅降低油水界面张力,同时具备乳化稠油、破除原油乳液两种作用。用于稠油处理时,质子化后的油胺可形成阳离子乳化体系,将高粘稠油转化为水包油乳液,实现粘度大幅下降;用于原油脱水时,可中和沥青质、胶质等天然乳化剂所带负电荷,破坏乳液稳定结构,加快油水分层分离。
3、润湿、分散与流动改性机理
油胺可以吸附在岩石表面,将岩石表面由水湿状态转变为油湿状态,减轻水锁伤害,提升低渗透油藏的采收效果。作用于钻井液体系时,能够包覆粘土、重晶石等固相颗粒,抑制粘土水化膨胀,避免颗粒聚沉,稳定钻井液流变性能。针对含蜡原油,其长碳链可与蜡晶结合,打乱蜡晶形成的网状结构,降低原油凝点与粘度,改善低温流动性能。
二、油气开采领域应用
(一)油田缓蚀剂
1、油井酸化缓蚀剂
常用调配方案为油胺搭配异丙醇、乙醇与纯水复配使用,也可将油胺中和制成醋酸盐、磷酸盐等水溶性盐类产品。按照酸液总质量的0.2%–0.8%添加,适用于浓度15%左右的盐酸体系,使用温度区间可达60至120℃。产品对碳钢缓蚀效率不低于92%,既能抑制氢离子腐蚀与管材氢脆问题,也能减少酸液消耗与金属基体过度腐蚀,广泛应用于碳酸盐岩油藏酸化、砂岩基质酸化以及老井重复酸化作业,适配N80、P110等常用油管材质。
2、油气井二氧化碳、硫化氢缓蚀剂
属于气液双效缓蚀产品,专门用于抑制含二氧化碳、硫化氢的油井、气井以及配套集输管线的腐蚀。现场采用连续加注或间歇挤注两种方式,连续加注时添加量控制在50–200ppm,间歇挤注时药剂占比为10%–20%。使用后设备腐蚀速率可控制在行业标准0.076mm/a以内,可耐受体积分数10%浓度的硫化氢介质,耐温可达150℃。相比同类咪唑啉产品,它成本更低,水溶性表现更优异。
3、集输管线与储罐缓蚀剂
一般以煤油、柴油作为基础溶剂,搭配5%–10%比例的油胺与少量抗氧剂调配而成。管线运行时采取连续加注模式,加注量20–50ppm;储油罐可采用顶部喷淋或整体浸泡的方式使用。药剂会在设备内壁形成稳定疏水膜,隔离水分与腐蚀介质,可将管线使用寿命延长2至3倍,尤其适合高酸高硫原油管线、含油污水管线以及原油储罐的防护。
(二)钻井液助剂
1、油基钻井液乳化剂
油胺可同时发挥乳化、润湿、防塌多重作用,典型配比为柴油或白油作为主体,搭配2%–5% 油胺、1%–3%油酸以及适量水分。配制出的油包水乳液耐温可达180℃,抗盐能力强,即便在饱和盐环境下也能保持稳定。药剂能够抑制页岩水化膨胀,防止井壁坍塌,同时降低钻井过程中的扭矩与摩擦阻力,提升钻井效率,多用于深井、页岩油页岩气钻井施工。
2、水基钻井液粘土稳定剂
在水敏地层钻井作业中,按照钻井液质量0.3%–1.0%添加油胺。质子化形成的阳离子会中和粘土颗粒表面负电荷,阻止粘土水化分散,粘土防膨率可达85%以上,有效维持钻井液体系稳定。
(三)采油与稠油处理助剂
1、稠油乳化降粘剂
将油胺中和为醋酸盐,复配非离子表面活性剂与纯水制成降粘药剂,其中油胺醋酸盐占比 5%–15%,非离子表面活性剂占比3%–8%。按照稠油质量的0.5%–2.0%加注,可将原本粘度在 10⁴–10⁵mPa・s的超稠油,在50℃条件下降至100mPa・s 以内,降粘率超过95%。形成的水包油乳液流动性良好,方便稠油管道输送与现场泵送。
2、清蜡防蜡剂
针对含蜡原油油井与结蜡管线,以50–150ppm 的加注量从油井环空加入药剂。油胺长链烷基会与原油中的蜡晶结合,改变蜡晶生长形态,破坏蜡晶聚集结构,避免蜡质在管壁、井内沉积。使用后油井结蜡周期可延长2至3倍,管线人工清蜡频次减少一半以上,有效降低热洗、清蜡的运营成本。
三、原油处理与集输领域应用
(一)原油破乳脱水剂
1、阳离子单剂破乳剂
以油胺为核心,配合乙醇、异丙醇与纯水调配,油胺占比控制在10%–30%。在油田联合站、炼油厂原油预处理工序中,按照原油质量50–200ppm 添加。药剂可快速破坏油包水型原油乳液,油水分离时长可控制在30分钟以内,处理后原油含水率能够降至0.5%以下,在高酸、高沥青质原油体系以及30–50℃低温工况下依旧保持高效。
2、复合破乳剂
针对高含蜡、高胶质沥青质的难脱水原油、老化原油,将油胺类阳离子组分与聚醚类非离子组分、酚醛树脂类高分子组分复配使用。依靠不同药剂的协同作用,脱水效率相比单剂可提升 10%–20%,处理后油相纯度更高,外排水体含油量显著降低。
(二)原油流动性改进剂
按照100–300ppm 的比例向原油中添加油胺,借助分子链与蜡晶的共晶作用,抑制蜡晶团聚生长。使用后原油凝点可降低5–15℃,整体粘度下降30%–60%,有效改善原油低温流动性,主要应用于北方油田以及冬季户外输油管线,避免管线因原油凝固发生堵塞。
(三)含油污水处理剂
油胺兼具破乳、絮凝、缓蚀、杀菌多重功效,在油田采出水、炼化含油污水处理中,加注量为50–150ppm。质子化后的阳离子可以吸附水体中的油滴与悬浮杂质,中和颗粒负电荷,加速杂质絮凝沉降;同时还能抑制污水管线腐蚀,杀灭硫酸盐还原菌等有害菌类。经过处理后,水体含油量可从500–1000mg/L降至50mg/L以下,悬浮物含量低于30mg/L,处理后的污水可满足回注或外排标准。
四、石油炼化领域应用
(一)常减压塔顶缓蚀中和剂
高硫高酸原油在蒸馏过程中会分解出氯化氢、硫化氢、有机酸等酸性物质,在塔顶区域形成低温露点腐蚀。将油胺、乙二醇与纯水复配制成中和缓蚀剂,油胺占比20%–40%,按照塔顶总流出量15–30ppm 加注,控制冷凝水pH值维持在7.5–8.5区间。该药剂耐温可达180℃,能够随冷凝介质同步析出,中和酸性物质的同时形成防护膜。对比传统氨水,不会产生铵盐结垢与垢下腐蚀问题,缓蚀效果提升30%以上,适用于常减压塔顶馏出线、回流管线、冷凝冷却器、回流罐等设备防护。
(二)炼化设备酸洗缓蚀剂
炼化换热器、冷凝器、输送管道长期使用会积攒水垢、油垢与焦垢,需采用盐酸、硝酸进行酸洗清理。以油胺为主剂,搭配硫脲、乌洛托品与纯水复配缓蚀体系,油胺占比15%–25%,在浓度5%–10%的酸液中按照0.3%–0.6%比例添加,适用温度50–60℃。药剂对碳钢缓蚀效率可达 95%以上,能够抑制三价铁离子引发的点蚀,同时规避酸洗过程中的氢脆风险,清洗完成后设备表面光洁,无粘性残留。
(三)炼化助剂合成中间体
1、表面活性剂原料
油胺经过乙氧基化反应可制得油胺聚氧乙烯醚,根据环氧乙烷加成数量调整亲水亲油平衡值,产品低泡、耐硬水,可用作水基压裂液乳化剂、炼化油泥分散剂。经过季铵化反应可生成油基季铵盐类阳离子表面活性剂,广泛用于油田水体杀菌、污水絮凝以及炼化设备防霉处理。
2、油品添加剂原料
以油胺为基础合成硼化油胺酯,具备优秀的抗磨、防锈、缓蚀能力,可添加至内燃机油、齿轮油、液压油中使用。同时油胺也可制备清净分散剂,能够吸附油品中的积碳与胶质,抑制发动机内部沉积物生成,作为汽油、柴油清净助剂使用。
五、复配体系、使用规范与配伍要求
油胺可与非离子表面活性剂、醇类溶剂、有机酸、硫脲、乌洛托品、硼酸盐等物料稳定复配使用。需要注意避免和高浓度强阴离子表面活性剂直接混合,二者接触易生成胺盐沉淀,导致药剂失效。
原生油胺适用于中性至弱碱性环境,对应pH区间7–10;中和后的油胺盐适配弱酸至中性体系,pH区间5–8;在pH小于3的强酸性环境中,油胺易析出分层,无法正常使用。温度方面,油胺原液耐温上限为220℃,油胺盐耐温上限为180℃,超过对应温度会出现氧化分解、变色、产生异味等问题。
六、产品优缺点总结
1、优势
油胺功能多元化,一剂可实现缓蚀、乳化、破乳、降粘、清蜡、絮凝等多种作用,能够简化配方体系,降低整体采购与生产成本。分子结构中的不饱和双键让其低温流动性出色,18℃环境下不会凝固,四季户外施工都能保持稳定性能。综合使用效果与咪唑啉、聚醚类高端助剂持平,但价格更具优势,适合油田、炼化行业大规模普及应用。同时产品低毒且可生物降解,对比含硫、含磷类助剂,后续废液处理难度低,环保压力更小。
2、短板与使用注意事项
原生油胺水溶性较差,配置水基药剂时,必须先使用醋酸、磷酸等有机酸将其中和成盐,不可直接兑水使用。在矿化度高于20万mg/L 的高矿化度地层水、污水体系中,油胺的乳化、破乳性能会有所下降,这类场景需要搭配耐盐型表面活性剂协同使用。另外该产品耐高温能力有限,温度超过220℃便会逐步分解,不适合加氢裂化等超高温炼化工况。
七、储存与安全说明
产品采用200kg铁桶密封包装,需存放于阴凉通风库房,环境温度控制在30℃以内,远离强酸、强氧化剂与明火。低温环境下油胺会出现粘稠现象,将物料加温至30–40℃搅拌即可恢复正常流动性,不影响使用性能。
油胺原液呈碱性,具备刺激性,现场调配与加注作业时,操作人员必须佩戴耐碱手套、护目镜,避免皮肤、眼部直接接触。作业区域保持通风,防止胺类蒸气被人体吸入。
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