Эмульгатор инвертных эмульсий

 

Изобретение относится к эмульгаторам инвертных эмульсий и может быть использовано при получении однородных смесей несмешивающихся жидкостей, таких как нефть и вода, углеводород и вода и др. Комплексный эмульгатор инвертных эмульсий содержит в своем составе: маслорастворимое поверхностно-активное вещество на основе кислоты таллового масла, алкилхлорид; окись алкилдиметиламина и углеводородный растворитель при следующем соотношении компонентов, мас. %: продукт взаимодействия кислот таллового масла с триэтаноламином и карбамидом при массовом соотношении кислоты: триэтаноламин : карбамид 2,5: 1: 0,02 - 35-45; алкилхлорид, где алкил -C₁₀-C₁₈ - 1-5; окись алкилдиметиламина, где алкил - C₁₀-C₁₈ - 1-5; углеводородный растворитель, дизельное топливо марок 3 или А или авиационный керосин ТС-1 или РТ - до 100. Эмульгатор обладает повышенной эмульгирующей способностью и способствует увеличению термостабильности получаемых эмульсий. 1 табл.

Изобретение относится к эмульгаторам инвертных эмульсий и может быть использовано при получении однородных смесей несмешивающихся жидкостей, таких как нефть и вода, углеводород и вода и т.д., применяемых в технологиях добычи нефти и газа.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является комплексный эмульгатор НЕФТЕНОЛ НЗ, представляющий собой углеводородный раствор смеси продуктов взаимодействия кислот таллового масла с триэтаноламином и кубовыми остатками оксиэтилированных алкиламинов с добавкой оксиэтилированных алкилфенолов. Данный эмульгатор имеет низкую температуру застывания, относительно хорошую эмульгирующую способность, но полученные на его основе инвертные эмульсии имеют недостаточно высокую термостабильность. Это ведет к увеличению расхода эмульгатора и снижает положительный эффект от применения приготовленных на его основе инвертных эмульсий (RU 2062142, 1996).

Для повышения эмульгирующей способности реагента и увеличения термостабильности получаемых на его основе инвертных эмульсий предлагается комплексный эмульгатор СИНОЛ-ЭМ, содержащий в своем составе: маслорастворимое поверхностно-активное вещество - продукт взаимодействия кислот таллового масла с триэтаноламином и карбамидом; углеводородный растворитель и добавки - алкилхлорид и окись алкилдиметиламина, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Продукт взаимодействия кислот таллового масла с триэтаноламином и карбамидом при массовом соотношении кислоты: триэтаноламин: карбамид 2,5: 1: 0,02 - 35-45 Алкилхлорид, где алкил-C₁₀-C₁₈ - 1-5 Окись алкилдиметиламина, где алкил-C₁₀-C₁₈ - 1-5 Углеводородный растворитель, дизельное топливо марок З или А, или авиационный керосин ТС-1 или РТ - До 100 Талловое масло (ТУ 13-4000177-26-85) является побочным продуктом при переработке древесины и представляет собой смесь олеиновой, линолевой, линоленовой и смоляных кислот.

Триэтаноламин улучшенный выпускается по ТУ 38.602-22-51-95, содержание триэтаноламина не менее 50 мас.%.

Карбамид выпускается по ГОСТ 2081-92.

Алкилхлориды C_1--C₁₈ представляют собой полупродукт производства катионных ПАВ, производятся ЗАО НПФ "БУРСИНТЕЗ" в соответствии с регламентом N 1-98.

Окись алкилдиметиламина выпускается в соответствии с ТУ 2413-008-48482528-99 и представляет собой водный 30 мас.% раствор окиси алкилдиметиламинов C₁₀-C₁₈.

Предлагаемый эмульгатор получается следующим образом - в углеводородном растворителе при перемешивании и температуре 40-60^oC последовательно растворяют полученные в результате реакции кислот таллового масла с триэтаноламином и карбамидом смесь сложных эфиров и уреидов, алкилхлорид и окись алкилдиметиламина. При получении основы эмульгатора таловое масло первоначально подвергают взаимодействию с карбамидом, что позволяет связать основную часть присутствующих в масле смоляных кислот в уреиды, которые в отличие от соответствующих моноэфиров триэтаноламина не оказывают значительного отрицательного влияния на эффективность получаемого эмульгатора. Далее в полученную смесь добавляют триэтаноламин и проводят этерификацию с получением сложных моноэфиров триэтаноламина и кислот таллового масла.

Пример 1. Получение смеси эфиров и уреидов кислот таллового масла.

В трехгорлый реактор, снабженный мешалкой, насадкой Дина-Старка с обратным холодильником и термометром, загружают 200 г таллового масла с кислотным числом 153 мг КОН/г и 4 г карбамида, смесь перемешивают при температуре 120^oC в течение 2 часов. Затем в реакционную массу добавляют 80 г триэтаноламина, поднимают температуру смеси до 160-180^oC и выдерживают при перемешивании в течение 6-8 ч до окончания отгона воды. За время реакции отогналось 11,2 мл воды. Образовавшийся продукт представляет собой вязкую жидкость темно-коричневого цвета с плотностью 960 кг/м³, температурой застывания -12^oC, кислотным числом 7,3 мг КОН/г и содержит в своем составе 93% моноэфиров кислот таллового масла и триэтаноламина и 7% уреидов кислот таллового масла (в основном смоляных).

Пример 2 (в таблице пример 3). В лабораторный стакан помещают 40 г продукта, полученного в примере 1, нагревают на водяной бане до 60^oC и вливают при перемешивании 52 г авиационного керосина ТС-1. Не прекращая перемешивания и нагрева, добавляют 5 г алкилхлоридов и 3 г окиси алкилдиметиламина. Полученную смесь перемешивают 15-20 минут до образования гомогенного продукта. Он представляет собой подвижную жидкость темно-коричневого цвета с плотностью 894 кг/м³, температурой застывания -43^oC, кислотным числом 2,8 мг КОН/г и межфазным натяжением 1%-ного раствора в дизельном топливе на границе с дистиллированной водой 1,3 мН/м.

Аналогично были получены эмульгаторы с другим массовым соотношением компонентов.

Для оценки эксплуатационных свойств предлагаемых эмульгирующих композиций были проведены испытания термостабильности инвертных эмульсий, приготовленных на их основе. Инвертную эмульсию готовили следующим образом. В расчетное количество раствора эмульгатора в гептане при перемешивании вводили расчетное количество минерализованной воды. В результате получали высокодисперсную устойчивую эмульсию типа "вода в масле".

Пример 3. Получение инвертной эмульсии и определение ее термостабильности и эмульгирующей способности эмульгатора.

В стеклянном стакане на 200 см³ растворяли 3 г эмульгатора (пример 2) в 20 см³ гептана. В стакан опускали наконечник пропеллерной мешалки и включали ее с такой скоростью, чтобы не происходило захвата воздуха в систему. Одновременно начинали подачу в раствор в стакане 86 см³ минерализованной воды (6 г/л NaCl и 12 г/л CaCl₂) из делительной воронки со скоростью 1-2 капли в секунду с таким расчетом, чтобы весь объем воды был введен за 15-20 минут. По окончании ввода водной фазы эмульсию перемешивали дополнительно 10-15 минут. Готовую эмульсию в количестве 15 см³ заливали в пробирку емкостью 20 см³, закрывали притертой пробкой и ставили на испытание в термостат при температуре 80^oC. Временем стабильности эмульсии считали время от начала испытаний до выделения из эмульсии крупных капель воды.

Об эмульгирующей способности эмульгатора судили по времени стабильности полученной на его основе эмульсии, взяв за 100% время стабильности эмульсии, полученной на прототипе - НЕФТЕНОЛе-НЗ.

Аналогичным образом готовили и испытывали эмульсии другого состава. Состав эмульгирующих композиций и их физико-химические свойства даны в таблице.

В качестве образцов-прототипов для сравнения были взяты два промышленных образца эмульгаторов НЕФТЕНОЛ НЗ и НЕФТЕНОЛ НЗН, выпускаемых по ТУ 2488-007-17197708-93.

Из полученных данных можно сделать вывод, что предлагаемая эмульгирующая композиция обладает более высокой эмульгирующей способностью и термостабильностью по сравнению с эмульгаторами НЕФТЕНОЛ НЗ и НЕФТЕНОЛ НЗН.

В настоящее время предлагаемый эмульгатор инвертных эмульсий под торговой маркой "Эмульгатор СИНОЛ-ЭМ" выпускается ЗАО НПФ "БУРСИНТЕЗ" по ТУ 2413-048-48482528-98.

Формула изобретения

Эмульгатор инвертных эмульсий, включающий маслорастворимое поверхностно-активное вещество, углеводородный растворитель и добавку, отличающийся тем, что в качестве маслорастворимого поверхностно-активного вещества он содержит продукт взаимодействия кислот таллового масла с триэтаноламином и карбамидом, а в качестве добавки - алкилхлорид и окись алкилдиметиламина при следующем соотношении компонентов, мас.%: Продукт взаимодействия кислот таллового масла с триэтаноламином и карбамидом при массовом соотношении кислота : триэтаноламин : карбамид 2,5 : 1 : 0,02 - 35 - 45 Алкилхлорид, где алкил - C₁₀ - C₁₈ - 1 - 5 Окись алкилдиметиламина, где алкил - C₁₀ - C₁₈ - 1 - 5
Углеводородный растворитель, дизельное топливо марок 3 или A или авиационный керосин TC-1 или PT - До 100

РИСУНКИ

Рисунок 1