مایع پلی آمین برای فاضلاب

مایع پلی‌آمین دسته‌ای از پلیمرها است که حاوی چندین گروه آمین (-ان اچ₂) یا گروه‌های ایمینو (-ان اچ-) است. به دلیل گروه‌های دارای بار مثبت روی زنجیره‌های مولکولی و ساختار مولکولی قابل تنظیم، آنها به طور گسترده در تصفیه فاضلاب‌های روغنی و فاضلاب‌های حاوی پلی‌آمین در میادین نفتی استفاده می‌شوند. 

فاضلاب روغنی در میادین نفتی ترکیب پیچیده‌ای دارد که شامل نفت خام (روغن امولسیون شده، روغن پراکنده)، مواد جامد معلق، نمک‌ها (شوری بالا)، مواد افزودنی (مانند سورفکتانت‌ها، پلیمرها) و غیره است که تصفیه آن را دشوار می‌کند. مایع پلی‌آمین با خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد خود، نقش مهمی در فرآیندهایی مانند امولسیون‌زدایی، لخته‌سازی و تصفیه ایفا می‌کند. 

۱. ویژگی‌ها و مشکلات تصفیه فاضلاب روغنی در میادین نفتی 

ویژگی‌های اصلی فاضلاب روغنی در میادین نفتی، دشواری تصفیه آن را تعیین می‌کند و همچنین زمینه هدف برای کاربرد محلول پلی‌آمین را تشکیل می‌دهد: 

امولسیون‌سازی بالا: نفت خام موجود در فاضلاب اغلب با سورفکتانت‌ها (مانند سدیم دودسیل بنزن سولفونات که برای جابجایی نفت استفاده می‌شود) یک امولسیون پایدار نفت در آب (O/W) تشکیل می‌دهد. قطرات نفت دارای اندازه ذرات کوچک (معمولاً کمتر از 10 میکرومتر)، بار سطحی قوی هستند و جداسازی طبیعی آنها دشوار است. 

نمک و شوری زیاد: حاوی مقدار زیادی یون فلزی مانند کلسیم²⁺، میلی گرم²⁺ و نا⁺ است و شوری آن می‌تواند به 10⁴-10⁵ میلی‌گرم در لیتر برسد که تأثیر قابل توجهی بر پایداری و اثربخشی عوامل رایج دارد. 

ترکیب پیچیده: حاوی پلیمرها (مانند پلی‌آکریل‌آمید مورد استفاده برای جابجایی نفت)، رزین‌ها، آسفالتین‌ها و غیره است که ویسکوزیته و پایداری فاضلاب را بیشتر افزایش می‌دهند. 

الزامات بالای تصفیه: فاضلاب باید استانداردهای تزریق مجدد (آب برای توسعه میدان نفتی) یا تخلیه (مانند محتوای روغن کمتر از 10 میلی‌گرم در لیتر) را داشته باشد و الزامات سختگیرانه‌ای بر راندمان تصفیه اعمال می‌شود. 

۲. مکانیسم عملکرد مایع پلی‌آمین در فاضلاب روغنی در میادین نفتی 

عملکرد مایع پلی‌آمین بر اساس ویژگی‌های ساختار مولکولی آنها (بار کاتیونی، ساختار زنجیره بلند) است و تصفیه فاضلاب عمدتاً از طریق مکانیسم‌های زیر انجام می‌شود: 

۱). خنثی‌سازی بار. قطرات روغن و ذرات کلوئیدی (مانند خاک رس، مواد آلی) در فاضلاب میدان نفتی معمولاً به دلیل جذب سورفکتانت‌های آنیونی، بار منفی دارند و پتانسیل زتای نسبتاً بالایی (معمولاً حدود ۳۰ میلی‌ولت) و پایداری بالایی دارند. گروه‌های آمینو/ایمینو روی زنجیره مولکولی مایع پلی‌آمین پس از پروتونه شدن، بار مثبت پیدا می‌کنند. آن‌ها می‌توانند به صورت الکترواستاتیکی به قطرات روغن و کلوئیدهای دارای بار منفی جذب شوند، بارهای سطحی آن‌ها را خنثی کنند و پتانسیل زتا را کاهش دهند (معمولاً تا کمتر از ۱۵ میلی‌ولت)، که این امر پایداری امولسیون را از بین می‌برد و باعث می‌شود قطرات و ذرات روغن نیروی دافعه خود را از دست داده و تجمع یابند. 

۲). پل‌سازی لخته‌سازی مایع پلی‌آمین دارای زنجیره مولکولی نسبتاً بلندی است (با وزن مولکولی معمولاً از ۱۰⁴ تا ۱۰⁶). چندین جایگاه فعال روی زنجیره مولکولی می‌توانند همزمان چندین قطره یا ذرات روغن را جذب کنند. از طریق اثر پل‌سازی، ذرات ریز پراکنده به لخته‌های بزرگتری (با اندازه ذرات تا چند صد میکرون) متصل می‌شوند و رسوب یا شناور شدن آنها را تسریع می‌کنند. 

۳) افزایش اثر جداسازی امولسیون برای امولسیون‌های پایدار، مایع پلی‌آمین می‌تواند به سطح مشترک نفت و آب نفوذ کند، جایگزین مولکول‌های سورفکتانت روی سطح مشترک شود و استحکام لایه سطحی را از بین ببرد و باعث شود قطرات نفت امولسیون شده به قطرات بزرگ نفت تبدیل شوند و جداسازی نفت و آب حاصل شود. 

۳. سناریوهای کاربردی خاص مایع پلی‌آمین با توجه به مراحل تصفیه (پیش تصفیه، تصفیه پیشرفته) فاضلاب روغنی در میادین نفتی، روش‌ها و اهداف کاربرد مایع پلی‌آمین متفاوت است: 

۱) مرحله پیش تصفیه: امولسیون زدایی و حذف اولیه نفت 

سناریوهای قابل اجرا: برای فاضلاب با محتوای بالای روغن (معمولاً ۱۰۰-۱۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر)، مانند فاضلاب حاصل از چاه‌های تولید نفت و فاضلاب پس از جداسازی در ایستگاه جمع‌آوری مرکزی. 

عملکرد: از طریق جداسازی و لخته‌سازی، روغن امولسیون شده را به روغن آزاد تبدیل کنید، قطرات روغن را جمع و شناور کنید و همزمان مقداری از مواد جامد معلق را حذف کنید و بار تصفیه بعدی را کاهش دهید. 

روش کاربرد: معمولاً به تنهایی یا همراه با ماده‌ی امولسیون‌زدای معدنی (مانند کلرید کلسیم)، با دوزی عموماً بین ۵۰ تا ۲۰۰ میلی‌گرم در لیتر، اضافه می‌شود. پس از تصفیه، میزان روغن فاضلاب می‌تواند به کمتر از ۵۰ میلی‌گرم در لیتر کاهش یابد. 

۲) مرحله تصفیه پیشرفته: خالص‌سازی و دستیابی به استانداردها 

سناریوهای قابل اجرا: فاضلاب پس از پیش تصفیه (با محتوای روغن 10-50 میلی‌گرم در لیتر) نیاز به تصفیه بیشتر دارد تا استانداردهای تزریق مجدد یا تخلیه (محتوای روغن <10 میلی‌گرم در لیتر) را برآورده کند. 

عملکرد: برای قطرات ریز روغن و جامدات معلق باقی مانده، مایع پلی آمین لخته سازی را تقویت می‌کند تا لخته‌های بزرگتری تشکیل شود. همراه با فرآیندهای رسوب یا فیلتراسیون (مانند رسوب‌گذاری صفحه‌ای شیب‌دار، شناورسازی با هوا)، روغن و جامدات معلق به طور عمیق حذف می‌شوند.

 روش کاربرد: اغلب با کمک منعقدکننده‌ها (مانند پلی‌آلومینیوم کلراید، پک) ترکیب می‌شود. اثر پل‌زنندگی پلی‌آمین‌ها برای تقویت لخته‌های کوچک تشکیل‌شده توسط پک و بهبود راندمان رسوب‌گذاری استفاده می‌شود. پس از تصفیه، میزان روغن فاضلاب می‌تواند به کمتر از 5 میلی‌گرم در لیتر کاهش یابد و میزان جامدات معلق کمتر از 20 میلی‌گرم در لیتر باشد که الزامات تزریق مجدد (مانند نیاز تزریق مجدد برای میدان‌های نفتی با نفوذپذیری کم که میزان روغن کمتر از 5 میلی‌گرم در لیتر است) یا تخلیه را برآورده می‌کند. 

۳) سناریوهای ویژه: تصفیه فاضلاب با نمک/دمای بالا. فاضلاب میدان‌های نفتی اغلب در محیطی با دمای بالا (۴۰-۸۰ درجه سانتیگراد) و شوری بالا قرار دارد. لخته‌سازهای معمولی (مانند نمک‌های آلومینیوم، نمک‌های آهن) مستعد هیدرولیز و شکست هستند. با این حال، زنجیره مولکولی مایع پلی‌آمین پایداری بالایی دارد (مقاوم در برابر نمک، مقاوم در برابر دما). این مایع می‌تواند چگالی بار را در شرایط نمک بالا حفظ کند و در دماهای بالا به راحتی تجزیه نمی‌شود. بنابراین، برای تصفیه فاضلاب در سناریوهای ویژه مانند میدان نفتی بوهای (شوری بالا) و میدان‌های نفتی نفت سنگین (دمای بالا) مناسب است. 

 ۴. مزایا و موارد احتیاط کاربرد مایع پلی‌آمین 

مزایا

راندمان بالا: در مقایسه با عوامل سنتی (مانند پم، سولفات آلومینیوم)، مایع پلی‌آمین چگالی بار بالاتری دارد، سرعت امولسیون‌زدایی و لخته‌سازی سریع‌تر است و فاضلاب تصفیه‌شده شفافیت بالایی دارد. 

سازگاری قوی: خواص عالی مقاوم در برابر نمک و دما، که می‌تواند با شرایط کاری پیچیده فاضلاب میدان نفتی سازگار شود. 

لجن کمتر: لخته‌های تشکیل شده فشرده هستند و عملکرد آبگیری خوبی دارند و هزینه تصفیه لجن را کاهش می‌دهند. 

سازگاری خوب: می‌تواند در ترکیب با سایر عوامل (مانند مواد امولسیون‌زدا، باکتری‌کش‌ها) بدون تأثیر بر روند کلی تصفیه استفاده شود. 

موارد احتیاط 

کنترل دوز: افزودن بیش از حد منجر به باقی ماندن مایع پلی آمین در آب، افزایش کاد یا ایجاد آلودگی ثانویه می‌شود. دوز بهینه باید از طریق آزمایش‌های کوچک (معمولاً 50 تا 300 میلی‌گرم در لیتر) تعیین شود. 

غربالگری نوع: وزن مولکولی و محتوای گروه آمینه پلی آمین ها بر این اثر تأثیر می گذارند (به عنوان مثال، مایع پلی آمین با وزن مولکولی کم دارای خواص امولسیون زدایی قوی و مایع پلی آمین با وزن مولکولی بالا دارای خواص لخته سازی خوبی است). نوع مناسب باید با توجه به خواص فاضلاب (مانند میزان روغن، درجه امولسیون سازی) انتخاب شود. 

تأثیر سمیت: برخی از مایعات پلی‌آمین (مانند پلی‌آمین‌های آلیفاتیک اصلاح‌نشده) ممکن است میکروارگانیسم‌ها را در تصفیه بیوشیمیایی بعدی مهار کنند. اگر فاضلاب نیاز به تصفیه بیوشیمیایی داشته باشد، باید مایع پلی‌آمین اصلاح‌شده با سمیت کم (مانند کوپلیمرهای اپی‌کلروهیدرین-آمین) انتخاب شود. 

ویژگی‌های خاص صنعت

سایر ویژگی‌ها

توانایی تامین

زمان سرب

کارگاه سنتز جیوفانگ فنی

آزمایشگاه جیوفانگ