ЭМУЛЬГАТОР ИНВЕРТНЫХ ЭМУЛЬСИЙ НЕФТЕНОЛ Н3Т Российский патент 1999 года по МПК B01F17/16 B01F17/18 C09K7/06 

Изобретение относится к эмульгаторам инвертных эмульсий и может быть использовано при получении однородной смеси двух несмешивающихся жидкостей, например, нефти и воды, углеводорода и воды и т.д., применяемых в нефте- и газодобывающей промышленности (патенты СССР 1090264, США 4575428).

Наиболее близким к предложенному техническому решению является эмульгатор инвертных эмульсий Нефтенол Н3, который содержит в своем составе сложные эфиры кислот таллового масла и триэтаноламина, эфиры кислот таллового масла и оксиэтилированного алкиламина и ароматизированную углеводородную фракцию. Данный эмульгатор имеет низкую температуру застывания, хорошую эмульгирующую способность, но недостаточно высокую термостабильность полученной на его основе инвертной эмульсии. (патент РФ 2062142).

Задачей изобретения является сохранение эмульгирующих и низкотемпературных свойств и повышение термостабильности.

Эмульгатор включает маслорастворимое поверхностно-активное вещество - соли алкилполиаминов и жирных кислот общей формулы R-[NH₂ ⁺(CH₂)₃]_n NH₃ ⁺[R₁COO] _n ^-, где R, R₁ углеводородные радикалы жирных кислот из ряда C₈-C₂₄, n= 2. ..3, полярный растворитель - жирные спирты или отходы их производства и углеводородный растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Вышеуказанное маслорастворимое поверхностно-активное вещество - 10,0-30,0
Полярный растворитель - 4,0-6,0
Углеводородный растворитель - До 100,0
В качестве маслорастворимого поверхностно-активного вещества в состав вводят соли алкилполиаминов и жирных кислот, которые при комнатной температуре представляют собой мазеобразное вещество от светло-коричневого до коричневого цвета. Плотность при 20^oC 935-950 кг/м³. Соли алкилполиаминов получают взаимодействием алкилполиаминов с талловым маслом (ТУ 13-4000177-26-85) или олеиновой кислотой (ТУ 10-04-02-82-91).

Алкилполиамины получают путем присоединения к высшим аминам акрилонитрила с последующим гидрированием алкиламинонитрилов. Алкилполиамины представляют собой при комнатной температуре прозрачные вязкие жидкости или кристаллические вещества белого цвета с запахом аммиака, температура застывания от 20 до 40^oC, в зависимости от состава, температура кипения выше 300^oC, температура вспышки выше 140^oC, плотность 840-850 кг/м³ при 60^oC, растворимы в спиртах, нерастворимы в воде.

В качестве полярного растворителя применяют жирные спирты C₅-C₈, например, по ТУ 38 10760-82, 2-этилгексанол по ГОСТ 26624-85, кубовые остатки производства бутиловых спиртов (КОПБС) по ТУ 38 10717-77, сивушное масло по ГОСТ 17071-91.

В качестве углеводородного растворителя используют низкозастывающие фракции или товарные среднедистиллятные топлива: арктическое дизельное топливо по ГОСТ 305-82 или авиакеросин, например, марки ТС-1 по ГОСТ 10227-86.

Примеры 1-5 описывают технологию получения активной основы эмульгатора и товарной формы эмульгатора Нефтенол Н3т и их основные физико-химические свойства.

Пример 1 (образец 5). В 3-горлый реактор, снабженный мешалкой и термометром загружали 30 г таллового масла с кислотным числом 156 мг КОН/г и 10 г алкилтетрамина Т (на основе таллового масла). Смесь нагревали на водяной бане при температуре 50-70^oC в течение 1 часа при перемешивании. В конце процесса в реакционную смесь вводили 12 г КОПБС, перемешивали еще 5-10 минут и получали активную основу эмульгатора, имеющую плотность 920 кг/м³ и вязкость 390 мм²/с при 50^oC и температуру застывания 12^oC. Товарную форму эмульгатора Нефтенол Н3т получали растворяя 26 г активной основы в 74 г керосина ТС-1. При этом ее плотность составила 816 кг/м³ и температура застывания минус 49^oC.

Пример 2 (образец 11). В 3-горлый реактор, снабженный мешалкой и термометром загружали 30 г олеиновой кислоты с кислотным числом 183 мг КОН/г и 10 г алкилтетрамина Т. Смесь нагревали на водяной бане при температуре 50-70^oC в течение 1 часа при перемешивании. В конце процесса в реакционную смесь вводили 8 г КОПБС, перемешивали еще 5-10 минут. Полученная активная основа эмульгатора имела плотность 926 кг/м³ вязкость 408 мм²/с при 50^oC и температуру застывания 15^oC. Для приготовления товарной формы эмульгатора Нефтенол Н3т растворяли 25 г активной основы в 75 см³ авиакеросина ТС-1. Плотность товарной формы составила 816 кг/м³, температура застывания минус 43^oC.

Пример 3 (образец). В 3-горлый реактор, снабженный мешалкой и термометром загружали 30 г таллового масла с кислотным числом 156 мг КОН/г и 15 г алкилтетрамина O (на основе олеиновой кислоты). Смесь нагревали на водяной бане при температуре 50-70^oC в течение 1 часа при перемешивании. В конце процесса в реакционную смесь вводили 8 г кубовых остатков производства этилового спирта (сивушные масла), перемешивали еще 5-10 минут и получали активную основу эмульгатора, имеющую плотность 928 кг/м³ и вязкость 426 мм²/с при 50^oC и температуру застывания 14^oC. Товарную форму эмульгатора Нефтенол Н3т получали растворяя 24 г активной основы в 76 г керосина ТС-1. При этом ее плотность составила 816 кг/м³ и температура застывания минус 46^oC.

Пример 4 (образец 14). В 3-горлый реактор, снабженный мешалкой и термометром загружали 30 г олеиновой кислоты с кислотным числом 183 мг КОН/г и 10 г алкилтетрамина О. Смесь нагревали на водяной бане при температуре 50-70^oC в течение 1 часа при перемешивании. В конце процесса в реакционную смесь вводили 16 г изоамилового спирта, перемешивали еще 5-10 минут и получали активную основу эмульгатора, имеющую плотность 913 кг/м³ и вязкость 321 мм²/с при 50^oC и температуру застывания 9^oC. Товарную форму эмульгатора Нефтенол Н3т получали растворяя 14 г активной основы в 86 г керосина ТС-1. При этом ее плотность составила 800 кг/м³ и температура застывания минус 59^oC.

Пример 5 (образец 8). В 3-горлый реактор, снабженный мешалкой и термометром загружали 30 г таллового масла с кислотным числом 156 мг КОН/г и 10 г алкилтриамина Т (на основе таллового масла). Смесь нагревали на водяной бане при температуре 50-70^oC в течение 1 часа при перемешивании. В конце процесса в реакционную смесь вводили 16 г фракции жирных спиртов C₆-C₈, перемешивали еще 5-10 минут и получали активную основу эмульгатора, имеющую плотность 919 кг/м³ и вязкость 310 мм²/с при 50^oC и температуру застывания 10^oC. Товарную форму эмульгатора Нефтенол Н3т получали растворяя 16 г активной основы в 84 г арктического дизельного топлива. При этом ее плотность составила 833 кг/м³ и температура застывания минус 52^oC.

Инвертную эмульсию готовили следующим образом. В расчетное количество раствора Нефтенола Н3т в стабильном бензине (пределы выкипания 40-170^oC) вводили расчетное количество минерализованной воды (6 г/л NaCl и 12 г/л CaCl₂). Перемешивание прекращали через 10 мин после полного введения водной фазы в углеводородную. В результате получали высокодисперсную устойчивую эмульсию типа "вода в масле".

Пример 6. Получение инвертной эмульсии и определение ее термостабильности. Минерализованную воду готовили из питьевой, смешивая 6 г NaCl и 31,2 см³ технического жидкого хлористого кальция с содержанием CaCl₂ 30% и доводя объем до 1000 см³. В стеклянном стакане объемом 200 см³ растворяли 3 см³ товарной формы эмульгатора Нефтенол Н3т (Пример 1) в 15 см³ бензина. В стакан опускали наконечник пропеллерной мешалки и включали ее с такой скоростью, чтобы не происходило захвата воздуха в систему. Одновременно начинали подачу из делительной воронки 82 см³ минерализованной воды в стакан, устанавливая скорость 1-2 капли в секунду. По окончании ввода водной фазы эмульсию перемешивали дополнительно 10 мин.

Аналогичным образом готовили эмульсии другого состава. Готовую эмульсию переливали в пробирку, заполняя ее на 3/4, закрывали притертой пробкой и ставили в термостат, отрегулированный на 80^oC. Эмульсия выдерживала испытание на термостабильность, если за время 8 часов в ней не происходило выделения капель воды.

Эмульсия указанного состава была термостабильной в течение более 24 часов.

Приведенные в таблице данные экспериментов указывают на то, что увеличение содержания в товарной форме эмульгатора основного вещества выше 30% и уменьшение концентрации полярного растворителя ниже 4% ведет к повышению температуры застывания выше 40^oC (образцы 16 и 18 соответственно), что хуже, чем у прототипа. В то же время, уменьшение концентрации основного вещества эмульгатора в товарной форме ниже 10% или чрезмерное увеличение содержания полярного растворителя (образцы 15 и 17 соответственно) приводит к ухудшению термостабильности эмульсии.

Литература:
1. SU, патент, 1090264, кл. E 21 B 43/22, 1984.

2. US, патент, 4575428, кл. C 09 K 7/06, US Кл. 252/8.5, 1987.

3. SU, патент, 2062142, кл. B 01 F 17/34, 1996 (прототип).

Использование: для получения эмульсии типа "масло в воде", применяемых при добыче нефти и газа. Эмульгатор включает маслорастворимое поверхностно-активное вещество - соли алкилполиаминов и жирных кислот, полярный растворитель - жирные спирты или отходы их производства и углеводородный растворитель - низкозастывающие нефтяные фракции или топлива. Эмульгатор имеет следующий состав, мас.%: соли алкилполиаминов и жирных кислот формулы R[NH₂ ⁺(CH₂)₃] _n NH₃ ⁺[R₁СОО] ^- _n, где R, R₁ - углеводородные радикалы жирных кислот из ряда С₈-С₂₄, n=2-3, 10-30%, полярный растворитель - 4-6%, углеводородный растворитель - до 100%. Эмульгатор обладает высокими эмульгирующими свойствами и повышенной термостабильностью. Может применяться при низких температурах. 1 табл.

Эмульгатор инвертных эмульсий, включающий маслорастворимое поверхностно-активное вещество и углеводородный растворитель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит полярный растворитель-жирные спирты или отходы их производства, а в качестве маслорастворимого поверхностно-активного вещества - соли алкилполиаминов и жирных кислот общей формулы
R- [NH₂ ⁺(CH₂)₃]_nNH₃ ⁺[R₁COO]_n-,
где R, R₁ - углеводородные радикалы жирных кислот из ряда C₈-C₂₄,
n = 2 - 3
при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Вышеуказанное маслорастворимое поверхностно-активное вещество - 10 - 30
Полярный растворитель - 4 - 6
Углеводородный растворитель - До 100