Настоящее изобретение относится к приготовлению эмульсий, в частности к способу приготовления таких эмульсий углеводорода в воде и смесей эмульсий, в которых добавки, такие как поверхностно-активные вещества, не образуют геля и которые по своим свойствам можно довести до заданных требований.
В последние годы в ряде стран, в частности в Канаде, США, Китае, Нигерии и Венесуэле, были обнаружены большие запасы вязких углеводородов, таких как природный битум. Такие углеводороды обычно представляют собой жидкости, вязкость которых при комнатной температуре составляет от 1000 до 600000 сП. Такая вязкость и сравнительно низкая реакционная способность подобных углеводородов существенно затрудняют их переработку и ограничивают возможности их использования. Один из способов решения этих проблем основан на приготовлении из таких материалов водных эмульсий с меньшей, чем у самого материала, вязкостью и последующем доведении свойств приготовленных эмульсий до свойств конечного продукта, который можно использовать в качестве топлива.
Для приготовления таких эмульсий были разработаны различные методы, а сами эти эмульсии требуют их стабилизации с использованием для этого эмульгаторов или поверхностно-активных веществ, которые можно добавлять и/или активировать непосредственно в углеводороде. Кроме того, приготовленная эмульсия должна оставаться стабильной при ее перемешивании с другими поверхностно-активными веществами или добавками, добавляемыми к ней по мере необходимости.
В основу настоящего изобретения была положена задача разработать способ приготовления эмульсии вязкого углеводорода в воде и получения стабильного и пригодного для использования конечного продукта.
Другие задачи и преимущества настоящего изобретения более подробно рассмотрены ниже.
Предлагаемый в настоящем изобретении способ позволяет полностью решить указанные выше задачи и обладает целым рядом существенных преимуществ.
В настоящем изобретении предлагается способ приготовления эмульсии типа "углеводород в воде", при осуществлении которого используют жидкую добавку, которая при перемешивании с водой при температуре, меньшей максимальной температуры TG гелеобразования этой жидкой добавки, обладает склонностью к образованию геля, создают поток воды с температурой ТC, меньшей максимальной температуры TG гелеобразования, подают поток нагретой воды в статический смеситель с приданием потоку воды энергии, добавляют в этот смеситель за его входом жидкую добавку, при этом такая жидкая добавка перемешивается с потоком воды, которому придана указанная энергия в количестве, достаточном для препятствования образованию геля из жидкой добавки при температуре потока ТC, в результате чего образуется по существу однородный раствор жидкой добавки в воде, и полученный раствор перемешивают с углеводородом в смесителе с получением эмульсии углеводорода в воде.
Получение водного раствора предлагаемым в изобретении способом с приданием потоку воды определенного количества энергии и далее смешения с ним добавки в статическом смесителе, в который далее вводится углеводород, позволяет избежать образования геля без дополнительного нагревания и охлаждения (эмульсии или раствора) и при использовании простого и надежного оборудования, требующего минимального обслуживания.
Еще одной особенностью предлагаемого в настоящем изобретении способа является возможность тонкого регулирования свойств эмульсии с получением эмульсии, обладающей необходимыми для конечного продукта свойствами.
В частных вариантах осуществления способа получают поток воды с температурой, равной температуре окружающего воздуха, и нагревают поток до температуры ТC.
В качестве жидкой добавки может использоваться по меньшей мере одна добавка из группы, включающей неионогенные поверхностно-активные вещества, анионогенные поверхностно-активные вещества, биоактивные поверхностно-активные вещества, инертные поверхностно-активные вещества, активирующие добавки, предназначенные для активации инертных поверхностно-активных веществ, полимеры, частицы глин и т.п., а также их комбинации. В частности, в качестве жидкой добавки используют добавку из группы, включающей этоксилированный нонилфенол, этоксилированный спирт и их комбинации, или буферный раствор, выбранный таким образом, чтобы значение pH водного раствора составляло не менее приблизительно 10, или щелочную добавку, выбранную из группы, включающей натриевые, калиевые и литиевые соли, амины и их комбинации.
Углеводород может представлять собой углеводород из группы, включающей сырую нефть, вязкий углеводород, очищенные смолы, битум, кокс и их смеси.
В предпочтительном варианте при перемешивании раствора добавки с углеводородом получают эмульсию, в которой объемное соотношение между углеводородом и водой составляет по меньшей мере приблизительно 90:10 и в котором к полученной эмульсии добавляют воду с получением готовой эмульсии, в которой соотношение между углеводородом и водой не превышает 90:10, в частности по меньшей мере около 97:3 или около 70:30.
В еще одном варианте при перемешивании раствора добавки с углеводородом раствор делят на первую часть и вторую часть, первую часть раствора перемешивают с первым углеводородом в первом смесителе, создающем сдвиговое усилие, достаточное для образования первой эмульсии углеводорода в воде, в которой (эмульсии) капли имеют первый средний размер, вторую часть раствора перемешивают со вторым углеводородом во втором смесителе, создающем сдвиговое усилие, достаточное для образования второй эмульсии углеводорода в воде, в которой (эмульсии) капли имеют второй средний размер, и смешивают первую и вторую эмульсии с получением смешанной эмульсии, содержащей по меньшей мере две группы капель, которые отличаются друг от друга их размерами.
В качестве смесителя может использоваться смеситель, выбранный из группы, включающей статические смесители, динамические смесители и их комбинации.
Для изменения свойств эмульсии углеводорода в воде эта эмульсия может перемешиваться с растворами дополнительных добавок.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых предпочтительных вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 изображена технологическая схема предлагаемого в настоящем изобретении способа,
на фиг.2 - кривая температуры гелеобразования для обычного поверхностно-активного вещества при различных концентрациях в воде,
на фиг.3 - иллюстрация возможного способа приготовления раствора добавки, в котором проблема образования геля решается только за счет нагревания воды,
на фиг.4 - иллюстрация предпочтительного варианта осуществления предлагаемого в изобретении способа, в котором для предотвращения образования геля воду не только нагревают до определенной температуры, но и передают ей в смесителе энергию, которая препятствует образованию геля,
на фиг.5 - схема предпочтительного варианта выполненного в соответствии с настоящим изобретением смесителя с предпочтительным расположением инжектора для подачи добавки,
на фиг.6 - схема, иллюстрирующая одну из стадий предлагаемого в настоящем изобретении способа,
на фиг.7 - более подробное изображение части схемы, показанной на фиг.6,
на фиг.8 - более подробное изображение другой части схемы, показанной на фиг.6,
на фиг.9 - график, на котором показано распределение размеров капель в полученной с использованием статического и динамического смесителей эмульсии с крупными каплями,
на фиг.10 - график, на котором показано распределение размеров капель в полученной с использованием статического и динамического смесителей эмульсии с мелкими каплями,
на фиг.11 - распределение размеров капель в эмульсии, полученной в результате смешения в оптимальном соотношении эмульсий с крупными и мелкими каплями, и
на фиг.12 - распределение размеров капель в эмульсии, полученной после добавления к эмульсии воды и дополнительных добавок, предназначенных для тонкого регулирования ее свойств.
Настоящее изобретение относится к способу приготовления эмульсий углеводородов в воде, в котором используется метод приготовления растворов добавок и поверхностно-активных веществ, в котором для предотвращения образования геля из добавок используют нагрев и статический смеситель.
Настоящее изобретение относится также к способу приготовления эмульсий углеводородов в воде, в котором используется метод приготовления концентрированных эмульсий и их разбавление и/или перемешивание с другими эмульсиями с получением эмульсий, обладающих особыми геометрическими и реологическими свойствами.
На фиг.1 показана схема технологического процесса приготовления раствора поверхностно-активного вещества, в котором к потоку 16 воды добавляют несколько различных добавок 10, 12, 14. В этом варианте добавки 10 и 14 растворяются в воде без образования геля, и поэтому их можно добавлять к воде в любой точке технологической линии.
Добавка 12, однако, представляет собой поверхностно-активное вещество и при перемешивании с водой при определенной температуре, например при температуре окружающего воздуха, склонна к образованию геля или обладает свойствами, показанными на фиг.2. Поэтому поток 16 воды пропускают через нагреватель 18, в котором температура воды увеличивается от температуры окружающего воздуха до температуры ТC, большей температуры окружающего воздуха и предпочтительно меньшей максимальной температуры TG гелеобразования добавки 12. Нагретую воду 20 через вход 24 подают в статический смеситель 22, в котором энергия смешения передается потоку перемешиваемой в нем воды. Статический смеситель 22 имеет еще один схематично показанный на фиг.1 вход 26, предпочтительно через который в поток воды после передачи ей определенной энергии подают добавку 12.
Количество энергии, передаваемой в смесителе потоку 20 воды, должно быть достаточным для того, чтобы в образующейся в смесителе смеси воды и добавки 12 не происходило образования геля даже в том случае, когда температура потока 20 воды меньше температуры TG гелеобразования.
Поток 28 воды на выходе из статического смесителя 22 представляет собой по существу однородную не содержащую геля хорошо перемешанную смесь воды 16 и добавки 12, в которой при необходимости могут содержаться и другие добавки 10, и различные добавляемые к воде вещества.
Как уже было отмечено выше, добавки 10 и 14 растворяются в воде, и поэтому их можно добавлять к воде в любой точке технологической линии. В варианте, показанном на фиг.1, добавку 10 добавляют к потоку 16 воды до нагревателя 18 и статического смесителя 22, а добавку 14 добавляют к воде в точке, расположенной за смесителем 22.
Как показано на фиг.1, поток 28 содержащей добавки и нагретой до температуры ТC воды можно использовать на других технологических операциях, например при приготовлении эмульсии, особенно в тех случаях, когда эти операции должны выполняться именно при температуре, равной температуре ТC. Преимуществом такого варианта является возможность использования тепла, затраченного на приготовление раствора, для приготовления эмульсии и повышения за счет этого эффективности и экономичности всего технологического процесса.
В других случаях, когда для выполнения дальнейших операций смешанная с добавками вода должна иметь более низкую температуру, выходящий из смесителя поток 28 перемешанной с добавкой воды подают в показанный на схеме охладитель 30, в котором температура ТC раствора снижается до температуры ТP, более пригодной для требуемого процесса.
На фиг.2-4, в частности на фиг.2, показана кривая зависимости температуры TG гелеобразования (температуры перехода из жидкого состояния в гелеобразное) от концентрации в воде обычной склонной к образованию геля добавки. На этом графике видно, что при больших концентрациях добавка остается жидкой при любой температуре. Однако при уменьшении количества добавляемой к воде добавки для снижения ее концентрации при температурах, меньших температуры гелеобразования, добавка превращается в гель, создающий целый ряд серьезных проблем.
К добавкам, для которых характерна кривая температуры гелеобразования, показанная на фиг.2, относятся поверхностно-активные вещества, которые используют при приготовлении эмульсий типа "масло в воде". В качестве примера добавки с такой кривой температуры гелеобразования (кривой изменения состояния) можно назвать этоксилированный нонилфенол (ЭНФ). ЭНФ, который обычно выпускают в виде концентрированного водного раствора, имеет концентрацию около 90% и выше, что соответствует показанной на фиг.2 точке 32. Другим примером такого поверхностно-активного вещества является этоксилированный спирт (ТДЭ). Обычно такое поверхностно-активное вещество используют при меньшей концентрации, предпочтительно равной 0,2%, что соответствует показанной на фиг.2 точке 34. Предлагаемый в настоящем изобретении способ позволяет избежать образования геля в растворе при разбавлении и уменьшении концентрации поверхностно-активного вещества от исходной (точка 32) до рабочей (точка 34), не нагревая раствор до температуры, большей температуры TG.
Очевидно, что ЭНФ назван только в качестве примера добавки, которая обладает показанными на фиг.2 свойствами и склонна к образованию геля. Предлагаемый в изобретении способ относится к приготовлению эмульсий и с другими добавками, обладающими схожими свойствами. Предлагаемый в настоящем изобретении способ позволяет также использовать добавки, содержащие по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, выбранное из группы, включающей неионогенные поверхностно-активные вещества, анионогенные поверхностно-активные вещества, инертные поверхностно-активные вещества, биоактивные поверхностно-активные вещества, активирующие добавки, предназначенные для активации инертных поверхностно-активных веществ, полимеры, частицы глин и т.п., а также их комбинации. Относительно использования активирующих добавок, предназначенных для активации инертных поверхностно-активных веществ, необходимо отметить, что инертные поверхностно-активные вещества могут естественным образом содержаться в растворе и/или могут быть отдельно или в виде их комбинаций добавлены к нему. В качестве активирующей добавки предпочтительно использовать буферный раствор, выбираемый таким образом, чтобы значение pH полученного водного раствора добавки составляло не менее приблизительно 10. В качестве активирующей добавки предпочтительно далее использовать щелочную добавку, выбранную из группы, включающей натриевые, калиевые и литиевые соли, амины и их комбинации.
На фиг.3 проиллюстрирован известный способ приготовления растворов с такого рода добавками, когда при изменении температуры добавки от температуры окружающего воздуха до более высокой рабочей температуры во избежание образования геля концентрированный раствор добавки сначала нагревают до температуры, превышающей температуру ТG образования геля, а затем после разбавления охлаждают до рабочей температуры. Недостатком такого способа, который фактически позволяет избежать образования геля в растворе, является его высокая трудоемкость и большие затраты на нагревание и охлаждение.
На фиг.4 проиллюстрирован предпочтительный вариант осуществления предлагаемого в изобретении способа, в котором добавку разбавляют водой, нагретой до температуры ТC, большей температуры окружающего воздуха, но меньшей максимальной температуры TG гелеобразования, при которой добавка переходит из жидкого состояния в гелеобразное. Точка перехода добавки из жидкого состояния в гелеобразное при такой температуре расположена достаточно высоко на кривой перехода, что позволяет при воздействии в статическом смесителе на нагретую воду энергией избежать образования геля и эффективно перемешать добавку с жидкостью иди водой.
Необходимо отметить, что предлагаемый в изобретении способ позволяет существенно снизить по сравнению с известным способом, проиллюстрированным на фиг.3, затраты на нагревание и охлаждение. Кроме того, используемый при осуществлении предлагаемого в изобретении способа для передачи воде энергии перемешивания статический смеситель отличается эффективной и надежной работой и имеет сравнительно небольшую стоимость.
На фиг.5 показана схема предпочтительного варианта расположения впускного устройства, предназначенного для подачи в статический смеситель добавки. Схематично показанный на фиг.5 статический смеситель 22 имеет несколько расположенных в ряд закручивающих поток жидкости элементов 36, каждый из которых имеет длину Lm, на которой протекающая вдоль оси смесителя 22 жидкость поворачивается на 360°. Смеситель 22 и закручивающие поток жидкости элементы 36 имеют диаметр, равный d0. Для осуществления предлагаемого в изобретении способа поверхностно-активное вещество или добавку подают в смеситель через один или предпочтительно несколько входов 38, которые предпочтительно должны быть расположены за закручивающим поток жидкости элементом 36 на расстоянии Lb, равном приблизительно четверти его длины Lm. Кроме того, добавки подают в смеситель через вход или входы 38, выполненные в виде инжекторов, которые входят внутрь смесителя 22 на расстояние h, предпочтительно равное четверти диаметра d0 смесителя. Выполненные таким образом входы в смеситель позволяют инжектировать добавки в поток воды в точке, в которой количество передаваемой закрученному потоку воды энергии достаточно для того, чтобы при температурах, меньших температуры гелеобразования, добавки оставались жидкими и не переходили в гелеобразное состояние. Такое осуществление предлагаемого в настоящем изобретении способа позволяет получить очень высокие результаты.
Необходимо подчеркнуть, что предлагаемый в настоящем изобретении способ можно положить в основу непрерывного процесса использования раствора добавок для получения различных продуктов, таких как эмульсии вязких углеводородов в воде, обладающие высоким качеством и характеризующиеся равномерным распределением в водной фазе поверхностно-активного вещества. К наиболее существенным преимуществам предлагаемого в изобретении способа относятся также минимальный расход энергии на нагревание и/или охлаждение и использование простого и надежного смесителя, требующего минимального обслуживания.
На фиг.6 показана технологическая схема предлагаемого в настоящем изобретении способа приготовления эмульсий. Показанный на фиг.6 блок 50 предназначен для приготовления раствора добавки и поверхностно-активного вещества описанным выше со ссылкой на фиг.1-5 способом.
На фиг.6 показаны также блоки 52, 54, которые предназначены для получения двух или нескольких различных эмульсий, и блок 56, в котором в результате смешения разных эмульсий получают готовую эмульсию, которую можно использовать в качестве конечного продукта.
При осуществлении предлагаемого в настоящем изобретении способа по схеме, показанной на фиг.6, полученный в блоке 50 поток 58 раствора разделяют на первую часть 60 и вторую часть 62. Первую часть 60 раствора, которую при необходимости разбавляют водой 64, перемешивают в смесителе блока 52 с углеводородом с получением первой эмульсии 68 с крупными каплями, размеры которых достигают, в частности, 30 мкм.
Вторую часть 62 раствора перемешивают с углеводородом 70 в смесителе блока 54 с получением второй эмульсии 72 с каплями, имеющими небольшой средний размер. Эмульсии 68 и 72 перемешивают между собой в блоке 56 с получением эмульсии, обладающей свойствами готового продукта. Для получения в качестве конечного продукта бимодальной эмульсии с необходимым содержанием воды, равным или большим, например, приблизительно 29%, в систему необходимо подавать дополнительное количество воды 74, которую можно по трубопроводу 74 добавлять в эмульсию 72 с мелкими каплями и/или в эмульсию, полученную в результате перемешивания эмульсии с мелкими каплями и эмульсии с крупными каплями.
На фиг.7 показана часть изображенной на фиг.6 технологической схемы, относящаяся к блоку 52, предназначенному для приготовления эмульсий с крупными каплями. На схеме, показанной на фиг.7, часть 60 раствора поверхностно-активного вещества и добавки после перемешивания с водой 64 подают в первый смеситель 100, в качестве которого в данном случае используют статический смеситель. Полученную в статическом смесителе смесь вместе с углеводородом 66 подают в еще один смеситель 76, в качестве которого также используют статический смеситель. Следует отметить, что при необходимости в качестве смесителей 100 и 76 можно использовать не статические, а динамические смесители. Из статического смесителя 76 смесь углеводорода с водой подают в смеситель 78, в качестве которого можно использовать динамический или статический смеситель либо и тот, и другой и который создает сдвиговое усилие, достаточное для получения эмульсии с необходимым размером капель. Сдвиговое усилие в динамическом смесителе регулируется изменением его скорости, а в статическом - изменением расхода и рабочей температуры при заданном диаметре смесителя.
На фиг.8, которая аналогична фиг.7, более подробно показан изображенный на фиг.6 блок 54, предназначенный для получения эмульсии с мелкими каплями. В этом блоке обрабатывают вторую часть 62 раствора поверхностно-активного вещества, которую вместе с добавляемой к ней водой 80 перемешивают в смесителе 82, в качестве которого в данном случае используют статический смеситель. Полученный в этом смесителе разбавленный раствор, к которому добавляют углеводород 70, подают в следующий смеситель 84, в качестве которого используют статический смеситель, вместо которого, однако, можно использовать и динамический смеситель. Полученную, предварительно перемешанную жидкость подают в смеситель 86, в качестве которого можно использовать динамический или статический смеситель либо и тот, и другой и который создает сдвиговое усилие, достаточное для получения эмульсии с мелкими капелями размером, равным, например, 3 мкм. Полученную эмульсию с мелкими каплями разбавляют водой 74 и в разбавленном виде подают в блок 56 (фиг.6) для окончательного приготовления эмульсии, обладающей необходимыми свойствами.
Как уже было отмечено выше, для получения окончательно готовой эмульсии с определенной концентрацией углеводорода предварительно приготовленную (в блоке 56) эмульсию можно разбавить водой. Окончательно готовую эмульсию с объемным соотношением между углеводородом и водой, составляющим по меньшей мере около 90:10, получают путем перемешивания предварительно приготовленной эмульсии, которую до этого разбавляют таким количеством воды, чтобы объемное соотношение между углеводородом и водой в конечном продукте составляло не более примерно 90:10. Более предпочтительно, чтобы в предварительно полученной эмульсии объемное соотношение между углеводородом и водой составляло по меньшей мере около 97:3, а в окончательно приготовленной эмульсии, полученной после разбавления водой и перемешивания исходной эмульсии, - около 70:30. Очевидно, что предлагаемым в изобретении способом можно приготавливать и другие эмульсии с разным объемным соотношением между углеводородом и водой. Тем не менее указанные выше соотношения являются наиболее оптимальными с точки зрения эффективности перемешивания эмульсий и получения стабильных эмульсий, обладающих всеми необходимыми качествами конечного продукта.
На фиг.9 и 10 показана зависимость размеров капель от скорости сдвига при использовании для приготовления описанных выше эмульсий с крупными и мелкими каплями статических и динамических смесителей. Как следует из приведенного на фиг.9 графика, для приготовления эмульсии с каплями размером от 12 до 35 мкм при скоростях сдвига менее 300 с-1 можно в равной степени использовать и статический, и динамический смеситель.
Из приведенного на фиг.10 графика следует, что для приготовления эмульсий с мелкими каплями или эмульсий, средний размер капель которых составляет от 3,5 до 4,75 мкм, при скоростях сдвига приблизительно от 800 до 1200 с-1 можно в равной степени использовать и статические, и динамические смесители.
В приведенном выше описании речь шла о приготовлении готовой эмульсии из двух или нескольких разных эмульсий. В этом отношении необходимо отметить, что предлагаемый в настоящем изобретении способ, основанный на приготовлении раствора добавки с использованием смесителей, в равной степени можно распространить и на приготовление одной эмульсии. В этом случае, как очевидно, отпадает необходимость в использовании показанного на фиг.6 блока 54. Кроме того, при этом отпадает необходимость и в использовании предназначенного для перемешивания разных эмульсий блока 56, и остается только необходимость в разбавлении готовой эмульсии определенным количеством воды, позволяющей получить эмульсию с необходимым содержанием воды.
Как уже было отмечено выше, углеводородная фаза, из которой предлагаемым в настоящем изобретении способом можно приготавливать эмульсии, представляет собой любой углеводород из большого их разнообразия. Наибольшего эффекта от применения предлагаемого в изобретении способа можно ожидать при приготовлении эмульсий из вязких углеводородов, поскольку приготовленные из них эмульсии имеют существенно меньшую по сравнению с самими углеводородами вязкость.
В качестве добавок, добавляемых к раствору в блоке 50, можно использовать неионогенные поверхностно-активные вещества, анионогенные поверхностно-активные вещества, биоактивные поверхностно-активные вещества, инертные поверхностно-активные вещества, активирующие добавки, предназначенные для активации инертных поверхностно-активных веществ, полимеры, частицы глин и т.п., а также их комбинации. Преимуществом предлагаемого в настоящем изобретении способа является возможность разбавления водой и использования различных перечисленных выше добавок и поверхностно-активных веществ, включая таковые, которые при контакте с водой образуют гель, в необходимых небольших концентрациях, не опасаясь образования гелей и других нежелательных последствий подобного рода. Использование поверхностно-активных веществ в небольших концентрациях позволяет, как очевидно, значительно снизить затраты, связанные с приготовлением стабильных эмульсий из самых различных углеводородов. Слишком высокое содержание поверхностно-активного вещества в конечном продукте не только увеличивает его стоимость, но и отрицательно сказывается на его свойствах.
Приведенные на фиг.11 данные свидетельствуют об эффективности применения предлагаемого в настоящем изобретении способа для приготовления бимодальных эмульсий, которые получают при перемешивании предлагаемым в изобретении способом нескольких полученных до этого мономодальных эмульсий. На фиг.11 приведены данные о распределении размеров капель для двух различных мономодальных эмульсий и приготовленной из них бимодальной или готовой к использованию эмульсии. Приготовленная предлагаемым в изобретении способом бимодальная эмульсия (конечный продукт) обладает необходимой стабильностью и всеми необходимыми качествами.
Еще одна отличительная особенность приготовленных предлагаемым в настоящем изобретении способом эмульсий состоит в том, что они остаются стабильными после перемешивания с различными дополнительными добавками.
Обычно для приготовления конечного продукта (эмульсии) используют различные добавки, многие из которых снижают устойчивость эмульсии. Эмульсии, приготовленные предлагаемым в настоящем изобретении способом, не теряют своей высокой стабильности даже при их перемешивании для получения конечного продукта с различными дополнительными добавками. На фиг.12 приведены данные о среднем размере частиц приготовленной предлагаемым в изобретении способом эмульсии до и после ее перемешивания с дополнительными добавками. Приведенные на этом графике данные свидетельствуют о том, что добавление к эмульсии перемешиваемых с ней добавок по существу никак влияет на распределение размеров содержащихся в эмульсии капель. Столь высокая стабильность эмульсий, приготовленных предлагаемым в изобретении способом, позволяет за счет тонкого регулирования состава эмульсии получать эмульсии, обладающие необходимыми свойствами, лежащими в достаточно узком диапазоне.
Приведенные ниже примеры убедительно свидетельствуют о высоких результатах, добиться которых позволяет приготовление раствора поверхностно-активного вещества предлагаемым в настоящем изобретении способом.
Пример 1
В этом примере для перемешивания ТДЭ с водой при температуре 35°С использовали смеситель типа Kenics™ с 12 закручивающими поток жидкости элементами диаметром 3/4 дюйма. Воду с температурой окружающего воздуха предварительно нагревали до 35°С. Перемешивание поверхностно-активного вещества с водой проводили при разных расходах воды и добавки, а энергию, передаваемую воде в статическом смесителе, определяли в зависимости от количества подаваемых в смеситель материалов, рабочей температуры и параметров смесителя. Результаты нескольких опытов (количество растворенного поверхностно-активного вещества) приведены в таблице.
Приведенные в таблице данные подтверждают высокую эффективность растворения добавки в воде предлагаемым в изобретении способом при передаваемой воде энергии, равной 40 Вт/кг и больше. При энергии, передаваемой воде в процессе перемешивания, равной 4 Вт/кг, в ней растворяется только 78% добавки. Таким образом, предлагаемое в настоящем изобретении использование статического смесителя для передачи энергии перемешиваемой с добавкой воде позволяет избежать образования геля и способствует более полному растворению в воде добавляемого к ней поверхностно-активного вещества.
Пример 2
В этом примере с целью подтвердить эффективность предлагаемого в изобретении расположения инжекторов, предназначенных для подачи в смеситель добавки, проводили опыты, в которых перемешивание поверхностно-активного вещества с потоком нагретой воды происходило в трех различно расположенных вдоль оси смесителя местах.
В первом случае добавку инжектировали в поток воды непосредственно на входе в смеситель. Во втором случае добавку подавали в смеситель через один инжектор в точке, расположение которой показано на фиг.5. В третьем случае для подачи в смеситель добавки использовали два инжектора, расположенных в точках, показанных на фиг.5.
При подаче добавки в поток воды непосредственно на входе в смеситель в воде растворялось только 72% всей подаваемой в смеситель добавки. При подаче добавки в смеситель через один инжектор, расположенный по ходу потока за входом в смеситель, количество растворяемой в воде добавки увеличилось до 80%. При использовании для подачи в смеситель добавки двух инжекторов, расположение которых показано на фиг.5, за входом в смеситель по ходу потока количество растворенной в воде добавки возросло до 94%. Таким образом, можно считать, что предлагаемое в изобретении расположение инжектора или патрубка для подачи в смеситель добавки является наиболее оптимальным и обеспечивает эффективное растворение добавки в потоке нагретой воды.
В заключение следует отметить, что в настоящем изобретении предлагается способ приготовления эмульсий углеводородов в воде, который обеспечивает возможность добавления к эмульсии жидких добавок без образования геля и позволяет получить конечный продукт, удовлетворяющий всем необходимым требованиям.
При приготовлении эмульсий предлагаемым в изобретении способом для предотвращения образования геля не требуется передавать потоку воды в смеситель слишком большое количество энергии, что позволяет получать стабильные не образующие геля эмульсии с небольшим содержанием различных добавок, в частности поверхностно-активных веществ. Предлагаемый в настоящем изобретении способ отличается также достаточно большой универсальностью с точки зрения придания эмульсиям свойств, позволяющих использовать их в качестве конечного продукта, и приготовления эмульсий с самыми разными добавками, которые не сказываются отрицательно на стабильности эмульсии и не образуют в ней геля.
Необходимо подчеркнуть, что рассмотренные выше варианты не ограничивают объема изобретения, а только иллюстрируют наиболее предпочтительные варианты его осуществления и поэтому предполагают возможность их различной модификации касательно формы, размеров и конструкции отдельных деталей и тех или иных особенностей работы. Все такие модификации, возможность осуществления которых предусмотрена настоящим изобретением, должны соответствовать приведенной ниже формуле изобретения и не должны выходить за ее объем.
Использование: при получении стабильных эмульсий углеводородов в воде. Сущность: используют жидкую добавку, которая при перемешивании с водой при температуре, меньшей максимальной температуры ТG гелеобразования, обладает склонностью к образованию геля, создают поток воды с температурой ТC, меньшей температуры ТG гелеобразования. Подают поток воды на вход статического смесителя с приданием потоку воды энергии, добавляют в смеситель жидкую добавку, которая перемешивается с водой. Указанная энергия препятствует образованию геля при температуре потока ТC, в результате чего образуется по существу однородный раствор жидкой добавки в воде, и перемешивают полученный раствор с углеводородом в смесителе с получением эмульсии углеводорода в воде. Технический результат - способ позволяет повысить стабильность эмульсий и исключить образование геля при использовании различных добавок. 13 з.п. ф-лы, 1 табл., 12 ил.
| US 5503772 A, 02.04.1997 | |||
| US 5622920 A, 22.04.1997 | |||
| US 5236624 A, 17.08.1993 | |||
| US 5000872 A, 19.03.1991 | |||
| СТАБИЛЬНАЯ ЭМУЛЬСИЯ, СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ И ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНАЯ ДОБАВКА ДЛЯ ЕЕ ПРИГОТОВЛЕНИЯ | 1998 |
|
RU2142498C1 |
