Деэмульгатор для разделения нефтяных эмульсий

 

Сущность изобретения: деэмульгатор содержит 10-12,5 мас.% оксиэтилированного и оксипропилированного эфира фосфорной кислоты общей формулы (C₄H₉O)₂P(O)(C₂H₄O)_m(C₃H₆O)_n→ → C₃H₆O(C₃H₆O)_n(C₂H₄O)_mH, где 2m = 68-69, 2n = 50-51, и 87, 5-90, 0 мас.% изопропилового спирта. 8 табл.

Изобретение относится к области деэмульгаторов и может использоваться для разделения нефтяных эмульсий с различным содержанием воды в процессах первичной подготовки нефти (на установках ЭЛОУ-АВТ), при утилизации нефтяных шламов, образующихся при переработки нефти на нефтеперерабатывающих заводах и хранящихся в прудах отстойников-накопителей.

Для разделения нефтяных эмульсий широкое применение находят деэмульгаторы на основе блоков сополимера оксида этилена и пропилена, оксиэтилированные и оксипропилированные полиамины, силоксаны, синтетические жирные кислоты, спирты, а также продукты на основе акриламида. Наметилась тенденция использования деэмульгаторов, представляющих собой синергетические композиции и состоящие из компонентов, имеющих высокую смачивающую способность и поверхностную активность.

Наиболее эффективными деэмульгаторами оказались соединения, представляющие собой блоки сополимеров этилена и пропилена. По деэмульгирующей активности блоксополимеры значительно лучше деэмульгаторов типа оксиэтилированных алкилфенолов, жирных кислот и спиртов. Их применение позволяет значительно повысить скорость разделения эмульсии при низком расходе деэмульгатора.

К таким продуктам относится деэмульгатор Проксанол-305 (принятый нами за прототип). Деэмульгатор Проксанол-305 ТУ 6-14-19-676-86 с изм. 1, 2, 3, 4 со структурной формулой HO-(C₂H₄O)_m(C₃H₆O)_n-CH₂-O-(C₃H₆O)_n(C₂H₄O)_mH где 2m = 68-69; 2n = 50-51.

Проксанол-305 имеет физико-химические показатели, представленные в табл.1.

Недостаток Проксанола-305 - это невысокие деэмульгирующие свойства при разделении нефтяных остатков.

Цель изобретения - повышение деэмульгирующих свойств соединения при разделении нефтяных остатков, образующихся при переработки нефти на НПЗ и хранящихся в прудах отстойниках-накопителях.

Поставленная цель достигается тем, что для разделения нефтяных эмульсий используют деэмульгатор, который содержит оксиэтилированный и пропилированный эфир фосфорной кислоты общей формулы (C₄H₉O)-O(C₂H₄O)_m(C₃H₆O)_n-CH₂-O-(C₃H₆O)_n(C₂H₄O)_mH где 2m = 68-69; 2n = 50-51, а растворителем является изопропиловый спирт, при этом компоненты деэмульгатора взяты в следующем соотношении, мас.%: Оксиэтилированный про- пилированный эфир фос- форной кислоты 10,0-12,5 Изопропиловый спирт 87,5-90,0 Получение вышеописанного эфира осуществляли следующим образом: в дистилляционную колонку загружали 0,048 моль (315 г) предварительно расплавленного Проксанола-305 и добавляли 0,48 моль (13 г) трибутилфосфата. Реакционную массу подогревали до 200-230^оС и вели отгонку выделяющего бутанола под вакуумом при остаточном давлении. После отгонки бутанола полученный продукт охлаждали до 20-25^оС и декантировали. Выход 297 г, что составляет 92% . Молекулярная масса продукта (криоскопическая) 676 (расчетная 6701). Гидроксильное число 8,29 (расчетное 8,38). Т.пл. 28^оС. Схематично получение модифицированного Проксанола-305 можно выразить уравнением:
HO-(C₂H₄O)_m(C₃H₆O)_n-CH₂-O-(C₃H₆O)_n(C₂H₄O)_mH+(C₄H₉O)₃P= 0
C₄H₉OH+(C₄H₉O)₂PO-(C₂H₄O)_m(C₃H₄O)_n-CH₂-O-(C₃H₆O)_n(C₂H₄O)_mH
где 2m , 68-69; 2n = 50-51.

Продукт получил название Проксофат. Проксофат соответствует ТУ 38-507-63-0123-90.

Проксофат растворим при 20-25^оС в воде, изопропиловом и этиловом спиртах. Растворы проксофата используют с концентрацией 10-12,5 мас.%. При концентрации меньше 10% для получения положительного эффекта необходим большой расход деэмульгатора (на активное начало). При концентрации свыше 12,5 мас. % резко снижается растворимость Проксофата и продукт выпадает в осадок. В связи с этим использование растворов Проксофата с концентрацией выше 12,5 мас. % не имеет смысла. Эффективность действия деэмульгаторов оценивали на модельной эмульсии типа "масло-вода", а также на реальных системах-нефтешламах, отобранных с верха и с низа шламонакопителя.

Приготовление эмульсии "масло-вода" проводили по измененной методике Кремнева. В открытый градуированный цилиндр, содержащий 20 см³воды, опускали проволочную спираль, с помощью которой проводили эмульгирование. Спираль имела 3-5 витков, причем диаметр наибольшего витка меньше диаметра цилиндра, в котором производят приготовление эмульсии. Масло из бюретки выпускали каплями с определенной скоростью так, чтобы оно стекало по стенкам цилиндра при одновременном плавном и непрерывном движении спирали по оси цилиндра. Скорость движения спирали находилась в соответствии со скоростью подачи масла из бюретки и так, чтобы оно успевало непрерывно диспергироваться и не накапливаться значительными объемами на поверхности эмульсии. При достижении концентрации масла в эмульсии 80 об.% поступление жидкости из бюретки прекращали и заканчивалось движение спирали.

В качестве объекта для исследований было взято нефтяное масло, имеющее следующие характеристики: плотность cρ₄²⁰ 878,6 кг/м³; ν₅₀ = 18,3 мм²/с, содержание механических примесей 1,2%, температура вспышки в закрытом тигле 154^оС. Методом хроматографии на силикагеле был определен состав углеводородной части нефтяного масла, мас.%; парафинонафтеновые 74,40; моноароматические 20,80; биароматические 2,90; триароматические 1,30; смолы 0,60.

Все дальнейшие определения активности деэмульгаторов проводили для эмульсий, содержащих воду в количестве 20 об.%.

Целевой функцией (К) - являлся параметр, определяемый как отношение объема выделенной из эмульсии воды к исходной воде в разделяемой эмульсии.

Эффективность деэмульгаторов определяли при центрифугировании и методом отстоя. При использовании метода отстоя температуру процесса варьировали от 20 до 80^оС. Концентрация деэмульгаторов изменялась от 100 до 500 мг/л.

Результаты определения эффективности деэмульгаторов приведены в табл. 2-4.

Как видно из табл.2-5 при разделении эмульсии типа "масло-вода" деэмульгатор по изобретению превосходит по деэмульгирующей способности Проксанол-305.

В табл. 6 представлены результаты по влиянию состава растворителей на эффективность действия деэмульгаторов Проксофат и Проксанол при разделении масляной эмульсии при температуре 80^оС. В качестве растворителей использовали воду, изопропиловый и этиловый спирты и смесь изопропилового спирта и воды, взятых в соотношении 50: 50 об. %. Концентрация деэмульгаторов в растворителях составляла 10 мас.%.

Растворы деэмульгаторов в этиловом спирте и в воде и в смеси изопропилового спирта и воды уступают по эффективности растворам деэмульгаторов на основе изопропилового спирта.

Эффективность действия деэмульгаторов также определяли при разделении нефтешламов, перерабатываемых на Рязанском и Киришском НПЗ.

Характеристика нефтешламов приведена в табл.7.

Предварительные испытания показали, что при числе оборотов в минуту 600 и времени экспозиции 5 мин разделения Рязанского нефтешлама не происходило. Только введение в нефтешламы деэмульгаторов способствовало выделению воды из нефтяной эмульсии.

В качестве оценочного параметра был принят показатель - степень выделения воды и шлама,определяемый, как отношение количества выделившейся воды при разделении к ее потенциальному содержанию в нефтешламе. Для оценки эффективности деэмульгатора Проксофат, кроме Проксанола, применяли импортные деэмульгаторы Proestol-665 ВС м Accofloc-100 на основе акриламида, отечественный Метацид - продукт на основе полигексаметиленгуанидингидрохлорида и Дипроксамин - блоксополимер на основе этилендиамина.

Продукт Проксофат (табл.8) превосходит по эффективности отечественные и зарубежные деэмульгаторы при разделении нефтешлама Рязанского НПЗ, отобранного с низа шламонакопителя.

Нефтешлам с Киришского НПЗ, отобранный с верха нефтеловушки, имел более высокую степень обводненности (86,0%), чем с Рязанского НПЗ, и разделялся на водную и углеводородную части при отстое.

Результаты по влиянию деэмульгаторов на степень разделения нефтешлама с Киришского НПЗ сведены в табл.8.

Таким образом, приведенные данные подтверждают положительный эффект, получаемый при использовании предлагаемого технического решения. Использование деэмульгатора Проксофат позволит повысить степень разделения нефтешламов, образующихся при переработке нефти и нефтехимического сырья. По эффективности действия деэмульгатор Проксофат превосходит зарубежные аналоги Accofloc-100, Proestol-665ВС.

Учитывая дефицит акриламида (отсутствие сырьевой базы), перспективным деэмульгатором для нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств является продукт Проксофат.

Формула изобретения

ДЕЭМУЛЬГАТОР ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ НЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ, включающий блок-сополимер окиси этилена и пропилена и растворитель, отличающийся тем, что деэмульгатор содержит в качестве блок-сополимера оксиэтилированный и оксипропилированный эфир фосфорной кислоты общей формулы
(C₄H₉O)₂--O(C₂H₄O)_m(C₃H₆O)_n-CH₂-O-(C₃H₆O)_n(C₂H₄O)_mOH, где 2m = 68 - 69;
2n = 50 - 51
в качестве растворителя - изопропиловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Оксиэтилированный и оксипропилированный эфир фосфорной кислоты 10 - 12,5;
Изопропиловый спирт 87,5 - 90,0

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3