СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ УСТОЙЧИВЫХ РАЗБАВЛЕННЫХ ЭМУЛЬСИЙ Российский патент 1997 года по МПК B01D17/05 

Изобретение относится к способам разрушения эмульсий и, в особенности, смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), полученных разбавлением в воде эмульсолов.

Обычно разбавленная эмульсия и, в частности, СОЖ разрушают добавками электролитов (коагулянтов) и поверхностно-активных веществ (ПАВ), уменьшающих заряд капель или толщину ионной атмосферы капель и приводящих к коалесценции и разделению фаз (химические методы), концентрирование эмульсий под действием силы тяжести или центробежного поля с последующим удалением "сливок" [1] а также воздействием постоянного или переменного электрического поля [1,2] или нагреванием, особенно, если эмульсия стабилизирована неионогенным ПАВ типа оксиэтилированных продуктов. Иногда дисперсную фазу разбавленных эмульсий отделяют от дисперсионной среды фильтрованием или флотацией на пузырьках газа [3]
Недостатком указанных методов, особенно при разрушении СОЖ, полученных из эмульсолов с большой концентрацией гидрофильных ПАВ, является низкая эффективность разделения фаз, большой расход реагентов (при химических методах), большая энергоемкость (для электрических и термических методов) и недостаточная степень очистки дисперсионной (водной) среды.

Известно также, что устойчивость эмульсий зависит от гидрофильно-олеофильного соотношения (ГОС) в молекулах ПАВ, причем она резко снижается в области существования мицеллярной фазы ПАВ [4] Такие фазы существуют в определенном интервале ГОС, равного 0,83-0,93.

Кроме того, фазы обладают способностью включать в свой состав практически неограниченное количество эмульгаторов, если при этом ГОС смеси ПАВ в этой фазе находится в интервале существования фазы.

Задачей изобретения является повышение эффективности разделения фаз эмульсий и уменьшения остаточного содержания дисперсной фазы в водной среде независимо от состава эмульгатора разрушаемой эмульсии.

Способ реализуют следующим образом. Подлежащую разрушению разбавленную эмульсию приводят в контакт с предварительно подготовленной трехфазной системой: вода мицеллярная фаза масло путем их смешения или наслаивания эмульсии на трехфазную систему. Мицеллярная фаза состоит из воды, органической жидкости и поверхностно-активного вещества с гидрофильными или гидрофобными свойствами при избытке водной и органической фаз, не смешивающихся с ней, но находящихся в равновесии с этой фазой. Отстаивание ведут до расслаивания на три фазы.

В качестве гидрофильных поверхностно-активных веществ используют катионно- и анионно-активные поверхностно-активные вещества, а в качестве гидрофобных используют жирные спирты, кислоты, амины или эфиры ангидросорбита или ксилита и жирных кислот либо используют неионогенные поверхностно-активные вещества типа оксиэтилированных продуктов спиртов, кислот, алкилфенолов.

Состав и поглощающую способность мицеллярной фазы в процессе использования корректируют путем дополнительного введения гидрофобного компонента жирного спирта, амина или кислоты до восстановления четких границ раздела мицеллярной фазы с водой и маслом (жирные спирты, кислоты и амины или эфиры ангидросорбита или ксилита и жирных кислот).

Пример 1. Мицеллярную фазу на основе анион-активного ПАВ додецилсульфата натрия (ДДСН) получают путем смешивания равных объемов органической фазы (дизельного топлива) и водного раствора ПАВ, содержащего электролит (ДДСН 1 мас. NaCl 1,75 мас.), в систему добавляют 11,2 об. гирофобного ПАВ (н-амилового спирта). Объем возникающей при этих условиях фазы составляет 10% от объема всей системы. Фаза устойчива (не исчезает) в широком интервале температур (20-60^oC).

Способность данной мицеллярной фазы разрушать эмульсии исследовалась на модельной системе: 5-ная эмульсия дизельного топлива, стабилизированная 1-ным ОП-7, и 5-ные эмульсии аквола-1 и укринола-14.

Поглощающая способность мицеллярных фаз оценивалась по их способности разрушать определенный объем эмульсий до начала исчезновения самой фазы. Эмульсию приводят в контакт с мицеллярной фазой, перемешивают 10-15 с (разделение эмульсий может происходить и без перемешивания) и выдерживают до осветления водной и органической фазы. Время разделения фаз не превышало 15-20 мин. Мицеллярная фаза на основе поглощает до 25-30 эмульсии аквола и укринола и до 15 модельной эмульсии (проценты поглощенной эмульсии определены по отношению к объему мицеллярной фазы).

Пример 2. Мицеллярную фазу на основе катион-активного ПАВ цетилпиридинийхлорида (ЦПХ) получают путем смешивания равных объемов органической фазы (дизельного топлива) и водного раствора ПАВ, содержащего электролит (ЦПХ 2,4 мас. NaCl 1 мас.), и введением в систему 6,4 об. н-амилового спирта. Объем возникающей при этих условиях фазы составлял 21,5% от объема всей системы. Фаза устойчива в широком интервале температур (20-60^oC).

Данная мицеллярная фаза поглощает 15-18 эмульсий аквола и укринола и 10-12 модельной эмульсии.

Пример 3. На основе неионогенного ПАВ оксиэтилированного октилфенола (ОП-4) получают две мицеллярные фазы с добавкой электролитов и без них.

Мицеллярную фазу на основе неионогенного ПАВ, устойчивую при 20^oC, получают путем смешивания равных объемов органической фазы (дизельного топлива), содержащей 13,3 об. ПАВ (ОП-4) и водного раствора электролитов (CaCl₂ 1 мас. NaCl 2,9 мас.). Объем фазы составляет 25 от объема системы. Фаза устойчива в узком интервале температур (20-25^oC).

Мицеллярную фазу на основе неионогенного ПАВ (ОП-4) в системе, не содержащей электролит, получают путем смешивания равных объемов органической фазы (дизельного топлива), содержащей 13,3 об. ПАВ и воды. Объем фазы составлял 34 от объема системы. Фаза устойчива в узком интервале температур (33-38^oC).

С целью повышения поглотительной способности мицеллярных фаз проводят корректировку состава фаз, заключающуюся во введении в системы, содержащие ионогенные ПАВ, низкомолекулярного гидрофобизатора (н-амилового спирта). Так, например, введение в систему, содержащую ДДСН, 4-ный избыток н-амилового спирта, позволяет увеличить поглотительную способность фазы в 2-2,5 раза. Аналогичные результаты получены для системы, содержащей ЦПХ.

Для неионогенных ПАВ корректировка составов производилась изменением температуры. Так, например, для системы с мицеллярной фазой на основе ОП-4, содержащей электролиты, повышение температуры на 10-12^oC позволяет увеличить поглотительную способность фазы по акволу в 5,5-6 раз.

В таблице приведены сравнительные данные относительной эффективности разделения эмульсий СОЖ физико-химическими методами и с помощью мицеллярных фаз.

Изобретение относится к способам разрушения устойчивых разбавленных эмульсий и может быть использовано преимущественно для разрушения эмульсий смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ). Для повышения эффективности выделения дисперсной фазы из эмульсий обоих типов (прямых и обратных) и обеспечения многократного использования деэмульгирующих композиций осуществляют контакт эмульсии с деэмульгирующей композицией, содержащей мицеллярную фазу и избыток водной и органической фазы, а разделение осуществляется в течение 10-15 мин. В качестве деэмульгирующего состава эмульсий используют мицеллярную фазу на основе различных типов поверхностно-активных веществ (ПАВ), причем деэмульгирующий состав может быть использован многократно после корректировки состава путем введения гидрофобного ПАВ в мицеллярную фазу на основе ионогенных ПАВ или путем повышения температуры в системах, содержащих неионогенное ПАВ. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ разрушения устойчивых разбавленных эмульсий, включающий обработку демульгирующим составом с последующим отстаиванием и разделением на масло и воду, отличающийся тем, что деэмульгирующий состав содержит мицеллярную фазу, состоящую из воды, органической жидкости и поверхностно-активного вещества с гидрофильными или гидрофобными свойствами при избытке водной и органической фаз, не смешивающихся с ней, но находящихся в равновесии с этой фазой, а отстаивание ведут до расслаивания на три фазы. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве гидрофильных поверхностно-активных веществ используют катионо- и анионоактивные поверхностно-активные вещества, а в качестве гидрофобных используют жирные спирты, кислоты и амины или эфиры ангидросорбита или ксилита и жирных кислот либо используют неионогенные поверхностно-активные вещества типа оксиэтилированных продуктов-спиртов, кислот, алкилфенолов. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что состав и поглощающую способность мицеллярной фазы в процессе использования корректируют путем дополнительного введения гидрофобного компонента жирного спирта, амина или кислоты до восстановления четких границ раздела мицеллярной фазы с водой и маслом. 4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что при использовании мицеллярной фазы на основе неионогенных поверхностно-активных веществ поглощающую способность повышают нагреванием до восстановления четких границ раздела с водой и маслом.