Ứng dụng alkylphenol ethoxylate để tăng cường thu hồi dầu trong khai thác dầu khí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BÁO CÁO TIỂU LUẬN HOẠT CHẤT BỀ MẶT Đề tài: Ứng dụng alkylphenol ethoxylate để tăng cường thu hồi dầu khai thác dầu khí GVHD: TS PHAN NGUYỄN QUỲNH ANH SVTH: NGUYỄN HOÀNG LONG LỚP: DH18HD MSSV: 18139086 Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 01 năm 2022 NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn) ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Ngày……… tháng……… năm………… (kí tên) MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH .3 LỜI MỞ ĐẦU .4 LỜI CẢM ƠN .5 Chương Tổng quan Alkylphenol ethoxylate .7 1.1 Chất hoạt động bề mặt 1.2 Nhóm Alkylphenol 1.3 Alkylphenol ethoxylate 1.3.1 Tên gọi 1.3.2 Định nghĩa 10 1.3.3 Cấu trúc 11 1.3.4 Công dụng 11 1.3.5 Độc tính 12 Chương Tính chất Alkylphenol ethoxylate 14 2.1 Tính chất hóa lí 14 2.2 Giá trị HLB 14 2.3 Độ nhớt 14 2.4 Tính .15 Chương Ứng dụng Alkylphenol ethoxylate tăng cường thu hồi dầu .16 Chương Kết luận 21 Tài liệu tham khảo 22 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Cấu tạo chất hoạt động bề mặt Hình Công thức cấu tạo alkylphenol ethoxylate 11 Hình Phương pháp tổng hợp APEO 11 Hình Giàn khoan dầu khai thác 16 Hình Các thùng APEO 17 Hình Thông số số loại hoạt chất bề mặt .18 Hình Tỉ lệ chất hoạt động bề mặt 19 Hình Sơ đồ khối quy trình chế tạo chất khử nhũ 19 LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, dân số giới ngày phát triển dẫn đến nhu cầu di chuyển tăng cao Điều khiến cho giá dầu thô ngày tăng nguồn nguyên liệu hóa thạch thì ngày giảm xuống Chính vì thế, việc tăng cường khả thu hồi dầu khí trở thành mục tiêu chiến lược ngành khai thác dầu khí nhằm thu hồi từ 2/3 4/5 lượng dầu lưu lại cấu trúc nứt nẻ vỉa đá khó khai thác Việt Nam với 60 năm truyền thống phát triển ngành Dầu khí cho thấy tiềm phát triển cần thiết ngành khai thác Hiện nay, mỏ khai thác tập trung chủ yếu bể Cửu Long, Nam Cơn Sơn, Sơng Hồng, Malay-Thổ Chu Ngồi khu vực phát dầu khí thì bể trầm tích thềm lục địa vùng đặc quyền kinh tế cho thấy tiềm thu hồi dầu khí lớn Tuy nhiên, có nhiều mỏ dầu gặp khó khăn lớn khai thác thứ cấp bơm ép nước độ nhớt dầu cao làm giảm hiệu đẩy dầu nước bơm ép dẫn đến tượng ngập nước tạm dừng khai thác Do vậy, cần phải tìm tác nhân, phương pháp để cải thiện khả khai thác dầu Một phương pháp có tiềm cao sử dụng sử dụng chất hoạt động bề mặt để tăng cường thu hồi dầu khí Chính vì điều mà em chọn đề tài “Ứng dụng alkylphenol ethoxylate để tăng cường thu hồi dầu khai thác dầu khí” để tìm hiểu rõ vấn đề LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành báo cáo này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến tiến sĩ, giảng viên môn – cô Phan Nguyễn Quỳnh Anh truyền đạt kiến thức kĩ quý báu suốt thời gian học tập vừa qua Khi tham gia lớp học cơ, em có thêm nhiều thơng tin bổ ích loại chất hoạt động bề mặt tinh thần học tập hiệu quả, nghiêm túc Đây hành trang quý báu giúp ích nhiều cho em sau học tập làm việc Vì thời gian có hạn kiến thức kinh nghiệm thân em hạn chế, lần đầu tiếp xúc với kiến thức liên quan đến lĩnh vực dầu khí nên làm em cịn nhiều thiếu sót việc trình bày, đánh giá hồn thành báo cáo Em mong nhận thông cảm đóng góp ý kiến để em rút kinh nghiệm thực tốt tương lai Em xin chân thành cảm ơn cô Chương Tổng quan Alkylphenol ethoxylate 1.1 Chất hoạt động bề mặt Chất hoạt động bề mặt hợp chất có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt hai chất lỏng, chất khí chất lỏng chất lỏng chất rắn Chúng hoạt động chất tẩy rửa, chất làm ướt, chất nhũ hóa, chất tạo bọt chất phân tán Chủ yếu có bốn loại chất hoạt động bề mặt; anion, khơng ion, cation, lưỡng tính ion lưỡng tính Chất hoạt động bề mặt bao gồm phần đầu ưa nước phần đuôi kỵ nước (Hình 1) Chúng tương tác với bề mặt phân cực không phân cực hấp thụ bề mặt lỗ rỗng, màng bề mặt chất lỏng gây thay đổi tính thấm ướt Hình Cấu tạo chất hoạt động bề mặt Chất hoạt động bề mặt phân tử bao gồm tính ưa nước khơng ưa nước nên bao gồm phần tan không tan nước: - Phần không tan nước thường mạch hydro cacbon dài - 21, ankyl thuộc mạch ankal, ankle mạch thẳng có - gắn vịng clo bezen… Phần tan nước thường nhóm ion non-ionic Đây nhóm phân cực mạnh giống Cacboxyl (COO-), Hydroxyl (-OH), Amin (-NH2) sulfat (-OSO3)… Ở đây, chất hoạt động bề mặt dùng để làm giảm sức căng bề mặt (IFT) nước dầu, sử dụng quy trình EOR hóa học [19] 1.2 Nhóm Alkylphenol Alkylphenol họ hợp chất hữu tạo phương pháp alkyl hóa phenol Nó gồm hai họ chủ yếu Octylphenols (OPs) Nonylphenols (NPs), chất có cơng thức phân tử khối lượng lại khác cấu trúc hóa học, tức chúng đồng phân Từ năm 1940, alkylphenol sử dụng rộng rãi làm chất hoạt động bề mặt trình tẩy rửa làm cho doanh nghiệp tổ chức Tuy nhiên, sản phẩm dành cho nhà cơng trình phổ biến Alkylphenol thêm vào công thức thuốc trừ sâu thành phần để cải thiện hiệu suất Ngoài ra, cịn sử dụng cơng nghiệp sản xuất giấy, gia công da may mặc, gia công kim loại Nó sử dụng để phân tán cố tràn xăng dầu thành phần sơn, chất kết dính sản phẩm chăm sóc cá nhân Alkylphenol có tầm quan trọng thương mại lớn có nhóm alkyl có kích thước từ đến mười hai nguyên tử cacbon.[1] Chúng sử dụng nhằm tổng hợp dẫn xuất để ứng dụng cho nhiều lĩnh vực khác NPs chất trung gian sản xuất chất chống oxy hóa sử dụng để bảo vệ ổn định polyme cao su polyvinyl clorua (PVC) OPs chất trung gian sản xuất nhựa phenolic dùng làm chất liên kết [2] Hiện nay, alkylphenol ứng dụng vào sản xuất chất hoạt động bề mặt không chứa ion tăng trưởng mạnh mẽ Tuy nhiên, vấn đề khả phân hủy sinh học độc tính dẫn xuất lồi thủy sinh hạn chế việc sử dụng chúng tương lai Alkylphenol có tầm quan trọng thương mại thường sản xuất phản ứng anken với phenol với có mặt chất xúc tác acid Các lò phản ứng sử dụng để sản xuất alkylphenol lò phản ứng mẻ đơn giản, lò phản ứng mẻ phức tạp lò phản ứng liên tục Một số ứng dụng alkylphenol dung nạp sản phẩm lò phản ứng “nguyên trạng”, hầu hết alkylphenol bán ngày yêu cầu trình tinh chế, ví dụ chưng cất Hầu hết sản xuất alkylphenol quan trọng mặt thương mại ba loại, alkylphenol chưa tinh chế, monoalkylphenol dialkylphenol Độc tính alkylphenol nhóm hợp chất từ độc hại vừa phải đến thực tế không độc hại hầu hết chất gây kích ứng ăn mòn da 1.3 Alkylphenol ethoxylate 1.3.1 - Tên gọi Danh pháp: Alkylphenol Ethoxylate (APEO) Tên khác: + Nonylphenol Ethoxylate (NPEO; NPE): Polyethylene glycol 4-(tert-octylphenyl) ether + Octylphenol Ethoxylate (OPEO; OPE): Polyethylene - glycol octylphenyl ether Số CAS: + 9002-93-1: Polyethylene glycol 4-(tert-octylphenyl) ether +9036-19-5: Polyethylene glycol octylphenyl ether 1.3.2 Định nghĩa Alkylphenol ethoxylate thuộc nhóm hợp chất alcol ethoxylate Khả tan nước chất hoạt động bề mặt không ion hỗ trợ đoạn mạch ethylene oxide Các nhóm polyoxyethylene tạo thành phản ứng có xúc tác ethylene oxide với hợp chất có chứa nguyên tử hydro linh động, cấu trúc nhóm đa dạng tan nước bị ethoxylate hóa Alkylphenol ethoxylate có nguồn gốc từ nonylphenol gọi nonylphenol ethoxylate (NPE) chiếm khoảng 80% tổng khối lượng thị trường Alkylphenol ethoxylate có nguồn gốc từ octylphenol gọi octylphenol ethoxylate (OPE) chiếm khoảng 15 đến 20% tổng thị trường APEO Các APEO khác bao gồm dodecylphenol ethoxylate dinonylphenol ethoxylate chiếm phần lớn khối lượng thị trường lại [15] Alkylphenol ethoxylate (APEO) chất hoạt động bề mặt không ion sử dụng ngành cơng nghiệp tồn giới Có khoảng 500.000 APE sản xuất năm (Renner 1997) biến trở thành nhóm chất hoạt động bề mặt lớn thứ ba giới (Ying cộng 2002) Nó sử dụng chất tẩy rửa, chất làm ướt, chất phân tán, chất nhũ hóa, chất hòa tan chất tạo bọt APEO quan trọng số ứng dụng công nghiệp, bao gồm bột giấy giấy, hàng dệt, chất phủ, thuốc trừ sâu nông nghiệp, dầu 10 Hình Phương pháp tổng hợp APEO 1.3.4 Công dụng Các hợp chất APEO sử dụng làm chất tẩy ngành xử lý ướt hàng dệt may chúng sử dụng ngành sản xuất da sản phẩm khử mỡ lượng nhỏ làm chất nhũ hóa chất làm ướt số thuốc nhuộm chế phẩm sắc tố Các APEO thành phần thường gặp nhiều cơng thức hóa học dùng để sản xuất vật liệu quần áo giày dép Chúng sử dụng rộng rãi làm chất hoạt tính bề mặt chất nhũ hóa chất tẩy, chất tẩy rửa, chất phân tán thuốc nhuộm, hỗn hợp in, dầu se sợi chất làm ướt [8] Bên cạnh đó, sử dụng nhiều quy trình công nghiệp khác nhau, chẳng hạn giặt là, xử lý hàng dệt (làm ướt tẩy rửa), chế biến bột giấy giấy, sơn công thức nhựa, thu hồi dầu khí đốt, sản xuất thép, kiểm sốt dịch hại sản xuất điện [9] Đây nhóm hóa chất có tầm quan trọng thương mại châu Âu với sản lượng năm khoảng 75.000 (RPA 1999) 12 Tuy nhiên, chất NPs, OPs AP từ mono- đến triethoxylate (APE1, APE2, APE3) chất chuyển hóa dai dẳng độc hại phân hủy APEO Chính vì thế, thu hút nhiều ý gây tranh cãi vì ảnh hưởng xấu tiềm ẩn đến môi trường sống ảnh hưởng đến sức khỏe người Hiện nay, APEO bị hạn chế sử dụng ngành công nghiệp sản xuất vật dụng tiêu dùng giày dép, quần áo,… sử dụng hóa chất khác để thay Tuy nhiên, chất có vai trị quan trọng công nghiệp thai khác nhằm tăng cường khả thu hồi dầu 1.3.5 Độc tính Ơng Lê Trường Giang (Viện Hóa học- Viện Khoa học Cơng nghệ Việt Nam), cho biết loại APEO gây độc theo cách: Nó làm cho sinh vật ngơ ngẩn tỉnh táo, bao phủ sinh vật với màng mỏng bong bóng xà phịng, ngăn cản dịch chuyển cuối phá vỡ hormon chức thể sống phá hủy tuyến nội tiết Các nghiên cứu cho thấy thải môi trường, NPE phân rã thành nonylphenol độc hại Chất lây nhiễm dây chuyền thực phẩm gây rối loạn khả sinh sản, tăng trưởng Đặc tính độc tính quan trọng AP tác hại chúng hormone Khi APEO bị phá vỡ, alkylphenol hình thành độc hại APEO AP đặc biệt độc với sinh vật nước Nó làm hỏng khả sinh sản sinh vật nước phá vỡ hệ sinh thái Ở người, gây hại trẻ chưa sinh Nghiên cứu khoa học độc tính APEO cho thấy thai người phản ứng với alkylphenyl ba tháng đầu thai kì Hậu gây sảy thai khuyết tật cho thai nhi 13 Một số sản phẩm phân huỷ, đặc biệt NP, chất ưa béo độc nhiều so với hợp chất mẹ chúng Hơn nữa, người ta xác nhận NP polyethoxylate chúng có hoạt tính kháng nội tiết tố, chẳng hạn, làm rối loạn hoạt động bình thường nội tiết tố androgen cần thiết cho phát triển bình thường đực hệ thống sinh sản chúng loài sinh vật biển nước [12-14] Do đó, việc sử dụng rộng rãi NPEO, với việc thường xuyên phát chất chuyển hóa độc hại tương đối ổn định chúng, dẫn đến hạn chế việc sản xuất ứng dụng chúng Tuy nhiên, điều không bị cấm toàn cầu nồng độ tương đối cao NPEO NP tìm thấy sông hồ Trung Quốc, Nhật Bản, Hoa Kỳ quốc gia khác [9] Thông tin độc tính sinh thái mơi trường: [16-18] - Độc với loài cá: LC50 (96h) > 100 mg/L, Leuciscus idus - Độc với lồi khơng xương sống thủy sinh: EC50 (48 h) > - 100 mg/L Độc với ốc sên: LC50 96 774 μg/L Độc với ngao: LC50 144 1.700 μg/L Độc với tôm mysid: EC50 96 43 đến 61 μg/L Chương Tính chất Alkylphenol ethoxylate 2.1 - Tính chất hóa lí Trạng thái: lỏng Màu sắc: vàng nhạt đến nâu Mùi: đặc trưng Giá trị pH: 11- 13 23C Nhiệt độ kết tinh: khoảng -5C Điểm chớp cháy: >100C Dựa theo cấu trúc hóa học thì khơng dễ cháy 14 - Nhiệt độ tự cháy: >200C Không có nguy nổ Áp suất hơi: 23.4 mbar 20C Tỷ trọng: 1.14- 1.18 g/cm3 23C Tan nước Tính nhớt, động học: