Удаление органических отложений
Изобретение относится к чистящей композиции для удаления органических отложений. Описана чистящая композиция для удаления органических отложений, причем чистящая композиция содержит: первую соль, имеющую структуру (B), и вторую соль, имеющую структуру (A):
,
где R1,R2 и R3 независимо представляют собой C4-C12 алифатические группы; n и m независимо равны 1 или 2; и X и Y независимо выбраны из аммония и гидроксиалкиламмония; и углеводородный растворитель. Технический результат - усовершенствование очистки промышленных установок для решения одной или нескольких проблем, связанных с известными подходами. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл., 20 пр.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к удалению органических отложений, таких как парафиновые или асфальтеновые отложения, и, в частности, к удалению таких отложений из промышленных установок, таких как системы потока текучей среды на химических заводах, нефтеперерабатывающих заводах, трубопроводах снабжения и т.п.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Промышленные установки, такие как на нефтегазодобывающих предприятиях, нефтеперерабатывающих заводах и нефтехимических заводах, могут быть склонны к накоплению органических отложений, таких как парафиновые и асфальтеновые отложения, шлам, отстойное масло, отложения из растительного масла и т.д.
Поэтому техническое обслуживание обычно включает удаление органических отложений с внутренних поверхностей, таких как трубы, резервуары, поверхности клапанов и т. д. Очистка может быть достигнута способами механической или химической очистки или комбинацией этих способов.
Механическая очистка включает такие способы, как внутренняя очистка трубопровода скребками и ручная очистка резервуаров для осаждения и хранения. Эти способы обычно требуют закрытия объектов, которые должны быть запланированы заранее и обычно согласованы с другими операциями. В дополнение к требуемым длительным срокам выполнения, доступ персонала к ограниченным пространствам потенциально опасен, и могут быть получены большие объемы отходов (как правило, загрязненная вода), что приводит к проблемам удаления отходов (например, разделение нефти и воды) и соответствующим расходам.
Поэтому химическая очистка часто предпочтительнее механической очистки для удаления органических отложений из промышленных установок, потому что очистка может проводиться более безопасно, быстрее и с меньшими расходами.
Химическая очистка часто включает использование ароматических и/или алифатических углеводородных растворителей для растворения и мобилизации органических отложений. В дополнение к этому органические растворители комбинируют с водными поверхностно-активными веществами.
Эта стратегия уменьшает общее использование органических растворителей (которые могут быть дорогостоящими и связаны со значительными расходами на удаление отходов), и в некоторых случаях может повысить эффективность очистки.
Использование таких органических/водных составов приводит к эмульгированию фазы органического растворителя/осадка в водной фазе. Часто основным недостатком использования таких составов является образование стабильных эмульсий, которые являются проблематичными для обработки, для отделения масляной и водной фазы.
Соответственно, по-прежнему существует потребность в усовершенствовании очистки промышленных установок для решения одной или нескольких проблем, связанных с известными подходами.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно первому аспекту изобретения предлагается чистящая композиция для удаления органических отложений, причем чистящая композиция содержит: соль моносопряженного основания и алифатического монофосфата; соль сопряженного основания и алифатического дифосфата; и системы растворителей на основе углеводородов.
Было обнаружено, что композиции по изобретению эффективны в применении вместе с водной фазой при мобилизации или растворении органических отложений без образования стойких эмульсий, суспензий или тому подобного. Например, после использования композиций по изобретению разделение фазы между фазой на углеводородной основе и водной фазой может происходить в течение периода осаждения.
Таким образом, органическая и водная фазы могут быть легко разделены и обработаны или удалены соответственно.
Термин «соль моносопряженного основания и алифатического монофосфата» относится к соединению образующемуся после монодепротонирования алифатического монофосфата.
То есть, моносопряженное основание дипротоновой кислоты является соединением, образующимся в случае, если только один из кислых водородов диссоциирован. Аналогичным образом, сопряженное основание алифатического дифосфата представляет собой соединение, образующееся после депротонирования алифатического дифосфата.
Соль моносопряженного основания и алифатического монофосфата, и соль сопряженного основания и алифатического дифоcфата может присутствовать примерно в равных количествах, включая или около 1:1 мольного соотношения.
Соотношение моноэфир: диэфир может находиться в диапазоне от около 1,2: 0,8 до около 0,8:1,2. В некоторых вариантах осуществления соотношение сложного моноэфира: диэфира составляет 0,1:0,9, 0,2:0,8, 0,3:0,7, 0,4:0,6, 1: 1, 0,6:0,4, 0,7:0,3, 0,8:0,2 или 0,9:0,1.
Мольное отношение соли моносопряженного основания и алифатического монофосфата к соли сопряженного основания и алифатического дифосфата может варьироваться от около 0,01: 0,99 до около 0,99 до 0,01; или от около 0,1: 0,9 до около 0,9: 0,1.
Следует понимать, что % масс. каждой из указанных солей будет варьироваться в зависимости от их относительной молекулярной массы. Чистящая композиция может содержать общий % масс. от около 0,05% масс. до около 80% масс. или от около 0,1% масс. до около 80% масс. или от около 0,1% масс. до около 75% масс. указанных солей. Чистящая композиция может содержать общий % масс. от около 70% масс. до 80% масс. указанных солей.
В некоторых вариантах осуществления, чистящая композиция может содержать общий % масс. от около 5% масс. до 15% масс. указанных солей. Чистящая композиция может содержать от около 8% масс. до 15% масс., или от около 10% масс. до 13% масс., или от около 10% масс. до 12% масс. указанных солей. В некоторых вариантах осуществления чистящая композиция содержит около 10,5%, 10,6%, 10,9%, 11,1%, 11,3% или 12,2% по массе указанных солей.
Соотношение в чистящей композиции может быть изменено с помощью системы растворителей.
Чистящая композиция может содержать один или более дополнительных компонентов, например один или более дополнительных моно- или дифосфатов.
Чистящая композиция может содержать кислоты, имеющие по меньшей мере три константы диссоциации (Ка); связанные с первым депротонированием моноэфира, депротонированием диэфира и вторым депротонированием моноэфира.
Соответственно, будет понятно, что в чистящей композиции могут присутствовать количества любых или всех доступных сопряженных кислот и оснований.
Соответственно, в то время как моносопряженное основание алифатического монофосфата и сопряженного основания алифатического дифосфата могут присутствовать в наибольшей степени среди фосфатов, меньшие количества соответствующих форм сопряженной кислоты (как моно-, так и диэфира) могут присутствовать в виде дисопряженной основной формы моноэфира.
Например, общий % масс. указанных форм сопряженной кислоты и указанной формы дисопряженного основания может быть ниже около 5% масс., 1% масс., 0,5% масс., 0,1% масc. или 0,01% масc. чистящей композиции.
Количества форм сопряженной кислоты образующих диспряженную форму основания, могут быть ниже около 20%, 10%, 1% или 0,1% от количества соответствующего моносопряженного основания алифатического монофосфата или сопряженного основания алифатического дифосфата.
Указанные формы сопряженной кислоты и/или указанные формы дисопряженного основания, могут присутствовать только в следовых количествах (например, ниже около или около 0,01% масс.).
Относительные пропорции этих форм сопряженных кислот/ оснований могут варьироваться в зависимости от общих концентраций, относительных концентраций, разбавления, рН, ионной концентрации, температуры или тому подобного.
Алифатический дифосфат может быть дифосфатом одного алифатического спирта. Алифатический дифосфат может быть дифосфатом двух алифатических спиртов.
Алифатический монофосфат и алифатический дифосфат могут быть эфирами одного или разных алифатических спиртов. Алифатические группы моносопряженного основания алифатического монофосфата и сопряженного основания алифатического дифосфата могут быть независимо линейными или разветвленными.
Алифатические группы могут независимо быть насыщенными или ненасыщенными.
Алифатические группы могут независимо быть С3-С12 алифатическими группами, или С3-С11 или С3-С10 алифатическими группами.
В некоторых вариантах осуществления одна или несколько (или все) алифатических групп могут быть С4-С12 или С4-С8-алифатическими группами.
В некоторых вариантах предпочтительны алифатические группы С6-С10 или С7-С9.
Соль моносопряженного основания и алифатического монофосфата и/или соль сопряженного основания и алифатического дифосфата может быть солью щелочного металла, солью щелочноземельного металла, солью переходного металла (включая редкоземельные металлы), солью аммония, солью алкиламмония или солью гидроксиалкиламмония.
Например, чистящая композиция может содержать аммониевую, натриевую или гидроксиэтиламмониевую соли указанного моносопряженного основания или указанного сопряженного основания.
Чистящая композиция может содержать по существу равные количества соединений (А) и (В).
где R1, R2 и R3 независимо являются линейными или разветвленными; насыщенными или ненасыщенными С4-С12 алифатическими группами;
n и m, независимо, равны 1 или 2; и
Х и Y - одновалентные или двухвалентные катионы.
R1, R2 и R3 могут быть независимо выбраны из группы; С4-С12 алкил; или из группы
С4-С8 алкил; или из группы С4 алкил и С8 алкил.
R1 и R2 могут быть одинаковыми. R3 может быть таким же, как R1 и/или R2.
Х и Y могут быть независимо выбраны из катионов группы; щелочной металл, щелочноземельный металл, переходный металл, редкоземельный металл, аммоний, алкиламмоний, гидроксиалкиламмоний.
Х и Y могут быть независимо выбраны из группы Na+, NН4+, HO-CH2-CH2-NH3+; или из группы Na+, NН4+.
Х и Y могут быть одинаковыми. Х и Y могут быть NH4+.
Используемый в данном документе термин «система растворителей на основе углеводородов» относится к системе растворителей, основным компонентом которой является по меньшей мере один углеводородный растворитель, например, по меньшей мере, около 50%, по меньшей мере около 60%, по меньшей мере около 70%, 75%, 80%, 85% или 90% по массе системы растворителей состоящей по меньшей мере из одного углеводородного растворителя.
Используемый в данном документе термин «углеводородный растворитель» обычно относится к липофильному или олеофильному растворителю (например, парафиновому, алифатическому или ароматическому растворителю или галогенированному или пергалогенированному растворителю.
Углеводородный растворитель может быть полярным или неполярным.
Система растворителей на основе углеводорода может содержать смесь углеводородных растворителей.
Углеводородный растворитель(и) может быть выбран в соответствии с органическим отложением, подлежащим удалению. Например, для удаления воска или асфальтеновых отложений, встречающихся при производстве нефти и газа, может использоваться система растворителей, содержащая парафиновую или парафиновую смесь, такую как керосин или лигроин, или система растворителей, содержащая один или несколько ароматических растворителей, например, система растворителей на основе тяжелого ароматического лигроина.
Композиция может содержать один или несколько сорастворителей; в том числе, но не ограничивается органическим сорастворителем, таким как один или несколько спиртов (например, С1-С20 разветвленный или линейный алифатический спирт), полиолы (например, этиленгликоль ) или производное полиола (например, монобутиловый эфир этиленгликоля).
Чистящая композиция может содержать воду в качестве сорастворителя.
Чистящая композиция может содержать два сорастворителя. Двумя сорастворителями могут быть органический сорастворитель, такой как монобутиловый эфир этиленгликоля и вода. Сорастворители могут смешиваться друг с другом.
Один или несколько сорастворителей могут содержать композиция чистящей композиции, отличной от углеводородного растворителя и указанных солей. Соответственно, чистящая композиция может составлять от около 0 до 50%, 0% до 40%, 0% до 30%, или 0% до 15%, или 0% до 10% по массе одного или нескольких сорастворителей. В некоторых вариантах осуществления чистящая композиция может составлять от около 1 до 50%, 1% до 40%, 1% до 30%, 1% до 15%, 1% до 10%, 3% до 15%, 3% до 12%, 5% до 50%, 5% до 40%, 5% до 30%, или 5% до 15% по массе одного или нескольких сорастворителей. В других вариантах чистящая композиция может содержать от около 6 до 12% масс. одного или нескольких сорастворителей.
Чистящая композиция может содержать от около 3% масс. до 10% масс., первого сорастворителя, и от около 0% до 5% второго сорастворителя. Например, в некоторых вариантах осуществления чистящая композиция содержит около 5-8% органического сорастворителя и около 1%-3% (1%-4% или 1%-5%) воды. Чистящая композиция может содержать около 6,5% органического сорастворителя и около 3% (например, 2,9% или 3,4%) по массе воды.
Соответственно, чистящая композиция может составлять от около 0 до 50%, 0% до 40%, 0% до 30%, или 0% до 20%, или 0% до 10% по массе одного или нескольких сорастворителей. Система растворителей на основе углеводородов может содержать от около 1 до 50%, 1% до 40%, 1% до 30%, 1% до 20%, 1% до 10%, 3% до 20%, 3% до 15%, 5,5% до 50%, 5% до 40%, 5% до 30% или 5% до 20% по массе одного или нескольких сорастворителей.
Система растворителей на основе углеводородов может содержать от около 8% до 14% масс. одного или более сорастворителей.
Система растворителей на основе углеводородов может содержать от около 3% до 12% по массе первого сорастворителя и от около 0% до 6% второго сорастворителя. Например, в некоторых вариантах осуществления система растворителей на основе углеводородов содержит около 6-8% органического сорастворителя и около 1% -3% (или 1% -4% или 1% -5%) воды. Система растворителя на основе углеводородов может содержать около 7% органического сорастворителя и около 3% -4% (например, 3,2% или 3,8%) по массе воды.
При использовании чистящую композицию можно разбавлять или смешивать с дополнительным компонентом, например, с водой или рассолом.
Во втором аспекте изобретение распространяется на чистящую композицию, содержащую: чистящую композиция согласно первому аспекту изобретения; и по меньшей мере эквивалентное количество воды.
В зависимости от предполагаемого использования соотношение по объему состав: вода может составлять по меньшей мере около 1: 1, 1: 1,5, 1: 2, 1: 4, 1: 5 или более. В варианте осуществления соотношение по объему состав: вода может находиться в диапазоне от 1: 10 до 1: 3 или от 1: 9 до 1: 4.
Например, для способа периодической очистки композиция может присутствовать в воде в количестве 10-20 об.%. Принимая во внимание, что в применениях к непрерывному потоку (например, для предотвращения органических отложений в трубопроводе или резервуаре) композиция может присутствовать в количестве от около 0,01% до 2% или 0,05% до 1% об., от остальных жидкостей (например, масла и/или рассола).
Чистящая композиция может быть гомогенной или гетерогенной. Композиция может быть двухфазной; включающий фазу на углеводородной основе и водную фазу. При перемешивании композиция может образовывать эмульсию, в которой разделение фаз происходит после периода осаждения, как описано ниже.
Чистящая композиция может быть смешиваемой или более типично частично смешиваемой или несмешиваемой с водой. Например, вода может быть частично смешиваемой и, таким образом, присутствует при определенной концентрации в системе растворителей на основе углеводородов. Компонент системы растворителей на углеводородной основе может быть практически не смешиваемым в водной фазе.
Одно или несколько соединений, присутствующих в чистящей композиции (например, указанные соли), могут быть, по меньшей мере, частично растворимы как в системе растворителя, так и в водной фазе. Одно или несколько соединений, присутствующих в чистящей композиции, могут конгригировать и временно стабилизировать границы между системой растворителей и водной фазой.
Степень растворимости, смешиваемость могут изменяться в зависимости от условий окружающей среды и, в частности, температуры.
Вода может быть чистой водой или может быть технического качества (и поэтому содержать низкие или следовые концентрации одной или нескольких примесей, таких как неорганические соли).
Вода может быть морской (например, рассолом).
рН чистящей композиции (при 5% масс. чистящей композиции в воде) может быть выше около 4 или может быть выше около 4,5. рН чистящей композиции (при 5% масс. чистящей композиции в воде) может быть около или выше 4,8.
В некоторых предпочтительных вариантах осуществления рН чистящей композиции (при 5% масс. чистящей композиции в воде) может быть выше около 5. рН чистящей композиции (при 5% масc. чистящей композиции в воде) может быть в диапазоне около 5,0-6,0 или около 5,4-5,5. рН может быть определено для перемешиваемой смеси 5% масс. композиции в деионизированной воде при температуре окружающей среды (20-25 °С) следующим образом: рН стеклянный электрод (например, LE409-DIN) и датчик температуры, подключенный к цифровому измерителю рН погружают в перемешиваемую смесь.
Когда сигнал стабилизировался, регистрировали значение рН смеси. Показатель рН предварительно калибровали с использованием стандартных буферных растворов с рН 4. 00 и 7,00.
Как упоминалось выше, существуют кислотные/основные равновесия, связанные с очищающей композицией, относящиеся к первому и второму депротонированию моноэфира и депротонированию диэфира.
Каждое из этих кислотно-основных равновесий имеет точку эквивалентности; то есть основность, при которой или выше которой, по существу, все соединения существуют в их депротонированной, сопряженной основной форме (моно- или дисопряженное соединение, в зависимости от случая). Точка эквивалентности может совпадать с добавлением молярного эквивалентного количества основания к кислоте или наоборот.
Как правило, каждая из трех точек эквивалентности отвечает разной основности. Таким образом, можно считать, что чистящая композиция имеет верхнюю, нижнюю и промежуточную точки эквивалентности.
Может быть желательно, чтобы чистящая композиция была в основной или немного ниже промежуточной точки эквивалентности.
Изобретатели обнаружили, что основность вокруг промежуточной точки эквивалентности может быть связана с улучшенными характеристиками очистки и осаждения.
Соотношения формы сопряженной кислоты и основания данных соединений могут быть очень чувствительны к основности, около или ниже точки эквивалентности.
Предлагается, что улучшенные показатели очистки композиций по изобретению могли быть связаны с долей видов сопряженных оснований, связанных с промежуточной точкой эквивалентности. В частности, может быть желательно, чтобы композиция была как можно ближе к точке промежуточной эквивалентности, чтобы минимизировать долю соответствующей формы сопряженной кислоты, присутствующей в чистящей композиции, без превышения основности промежуточной точки эквивалентности.
В некоторых вариантах осуществления, например, где алифатические группы являются одинаковыми, эквивалентная точка алифатического сложного диэфира может быть промежуточной точкой эквивалентности. Улучшенные характеристики очистки могут быть связаны с уменьшением или уменьшением доли формы сопряженной кислоты алифатического дифосфата.
Точку эквивалентности можно также назвать конечной точкой или стехиометрической точкой.
Основность состава или композиции можно охарактеризовать ее рН или измеренным рН (который может отличаться от фактического рН в зависимости от конкретной системы растворителей или степени разбавления чистящей композиции). Основность композиции может соответствовать количеству основных форм, которые присутствуют или были добавлены к ней.
В третьем аспекте изобретения предложен способ удаления органических отложений из изделия, включающий:
получение чистящей композиции, содержащей;
соль моносопряженного основания и алифатического монофосфата; и сопряженного основания и алифатического дифосфата; и
систему растворителей на основе углеводородов;
и нанесения чистящей композиции на изделие, содержащее органическое осаждение.
Указанные соли могут быть предложены приблизительно в эквимолярных количествах.
Способ может включать растворение по меньшей мере части органического осаждения.
Способ может включать образование раствора растворенного органического осаждения в системе растворителей на основе углеводородов.
В противном случае можно мобилизовать одну или более частей или компонентов органического осаждения. Например, органическое осаждение может содержать, по существу, нерастворимые органические компоненты, такие как тяжелые неочищенные фракции, или неорганические частицы, такие как песок.
Они могут быть мобилизованы при использовании композиции, например, введенной в суспензию или поток текучей среды.
Способ может включать нанесение чистящей композиции и воды на изделие, содержащее органическое осаждение. Способ может включать нанесение чистящей композиции на изделие и последующее нанесение воды на изделие.
Способ может включать добавление количества чистящей композиции и воды вместе.
Способ может включать добавление по меньшей мере эквивалентного количества воды к чистящей композиции (или наоборот); например, для образования чистящей композиции, как описано в данном документе.
Способ может включать отделение водной фазы и фазы на основе углеводорода, после нанесения очищающей композиции (и, необязательно, воды) на изделие. Фаза на углеводородной основе может включать указанное растворенное органическое отложение.
Фаза на углеводородной основе может содержать несмешивающиеся с водой углеводороды, в том числе, по меньшей мере, из системы растворителей на основе углеводородов.
Фаза на углеводородной основе может отличаться от системы растворителей на углеводородной основе, в количестве присутствующей воды или растворимого в воде сорастворителя.
Фазы могут быть разделены, после периода осаждения. Фазовое разделение может быть облегчено с помощью устройства фазового разделения, такого как разделитель с паралельной пластиной, или путем контактирования фаз с разделительной средой, такой как сетка, или путем центрифугирования.
Предпочтительно, фазы могут быть разделены без добавления дополнительных химических веществ. Период отстаивания может составлять часы или дни. Например, период отстаивания может составлять от около 1-1000 часов, 1-500 часов или 1-100 часов. Период отстаивания может составлять около 1-4 дней или около 2 дней. Период осаждения может составлять несколько недель, например 1-4 недель.
Композиция может представлять собой композицию в соответствии с первым аспектом. Композиция может быть получена с помощью способов других аспектов, подробно описанных в данном документе.
Способ может включать разбавление композиции. Композицию можно разбавить водой (включая, например, техническую воду или рассол).
Способ может включать добавление количества композиции и количества воды вместе. Способ может включать добавление воды к композиции или наоборот.
Способ может включать предоставление чистящей композиции, содержащей указанную композицию и по меньшей мере эквивалентное количество воды.
В зависимости от предполагаемого использования, соотношение по объему состав: вода может составлять около 2: 1, 1. 5: 1, 1: 1, 1: 1,5, 1: 2, 1: 4, 1: 5, 1: 6, 1: 7, 1: 8, 1:10, 1: 15, 1:30, 1: 50 или 1: 100. Соотношение по объему состав: вода может находиться между около 1: 1 и 1: 100 или между около 1: 5 и 1: 50, или 1: 10 и 1:30.
Способ может включать предоставление чистящей композиции в соответствии со вторым аспектом.
Способ может включать смешивание воды и композиции.
Композиция или один или несколько ее компонентов могут быть несмешиваемыми, частично смешиваемыми или смешиваемыми с водой, и, таким образом, смешивание композиции с водой может включать разбавление композиции или может привести к образованию двухфазной системы.
Композиция и вода могут быть добавлены вместе на любой стадии. Композицию и воду можно добавлять вместе перед нанесением на изделие. Например, чистящая композиция может быть предварительно подготовлена и нанесена на изделие (например, введена в систему потока текучей среды, такую как трубопровод, нефтеперерабатывающий завод или тому подобное). Композиция и вода могут быть добавлены вместе, например, на месте, и композиция может быть нанесена на изделие сначала и затем добавлена вода.
Композиция и вода могут быть добавлены в одну стадию или в несколько этапов.
Изделие может быть поверхностью. Поверхность может представлять собой внутреннюю поверхность, например, трубопровод или клапан в системе потока жидкости или резервуар, такой как резервуар для хранения.
Поверхность может быть внешней поверхностью.
Изделие может быть трубопроводом, клапаном, фильтрующим материалом или тому подобное. Изделие может быть частью промышленной установки, такой как система потока текучей среды, например, нефтеперерабатывающего завода или производственного предприятия, химического завода, пивоваренного завода, ликеро-водочного завода или тому подобное.
Изделие может включать текстильную ткань (например, тканую фильтрующую среду или одежду).
Органическое отложение может представлять собой восковое, парафиновое или тяжелое асфальтеновое отложение, которое встречается, например, при производстве и переработке сырой нефти. Органическое отложение может представлять собой отходы, такие как отходы на основе нефти, образующиеся на объектах по переработке.
Органическое отложение может содержать растительный материал, такой как растительное масло (масла). Органическое осаждение может содержать ряд составляющих.
Данное изобретение относится к очистке и удалению органических отложений, таких как парафиновые и асфальтеновые отложения, шламы, отстойное масло, нефтешлам, химические отходы из промышленных установок, таких как нефтегазодобывающие предприятия, нефтеперерабатывающие заводы и нефтехимические заводы, а также использование поверхностно активных композиций на основе фосфатного эфира. Кроме того, эти композиции могут быть использованы для очистки наружных поверхностей промышленных установок путем удаления органических отложений, таких как грязь, сырая нефть и жировые отложения с платформ добычи нефти и газа (буровая установка), грузовых танкеров, палуб танкеров и т. д.
В четвертом аспекте изобретения предложен способ предотвращения или уменьшения образования органических отложений, включающий:
получение чистящей композиции, содержащей:
соль моносопряженного основания и алифатического монофосфата; соль сопряженного основания и алифатического дифосфата; и
систему растворителей на основе углеводородов;
и смешивание чистящей композиции с жидкостью, протекающей через систему потока текучей среды.
Способ может, например, включать введение потока чистящей композиции в систему потока текучей среды (после чего ее смешивают с текучей средой).
Способ может включать смешивание чистящей композиции в количестве от около 0,01%-2% или 0,05% -1% по объему жидкости, протекающей через систему потока текучей среды.
Способ может включать протекание смеси, по меньшей мере, через часть системы потока текучей среды.
Способ может включать отделение водной фазы и фазы на основе углеводородов после смешивания чистящей композиции и текучей среды, протекающей через систему потока текучей среды. Например, фазы могут быть разделены с помощью отстаивания в течение периода отстаивания, например, в пределах отстойника, являющегося частью системы потока текучей среды.
Система потока текучей среды может быть, например, нефтепроводом (для нефтеперерабатывающей фракции или сырой нефти), или химическая установка может содержать систему подачи текучей среды (например, установку для добычи нефти или ее очистки).
В соответствии с пятым аспектом изобретения предлагается способ получения чистящей композиции для удаления органических отложений, причем способ включает;
получение первого раствора, содержащего алифатический монофосфат и алифатический дифосфат;
добавление основания к первому раствору в количестве, достаточном для повышения основности раствора до около или чуть ниже промежуточной точки эквивалентности;
тем самым образуя второй раствор, включающий моносопряженное основание алифатического монофосфата; и соль сопряженного основания алифатического дифосфата;
добавление углеводородного растворителя во второй раствор, чтобы таким образом образовать чистящую композицию.
Точка эквивалентности может быть определена эмпирически; например, путем титрования количества первого раствора по отношению к основанию.
Точка эквивалентности может быть рассчитана на основе известной композиции первого раствора.
В случае ссылки на основность раствора, находящегося в точке промежуточной эквивалентности или около нее, включается добавление количества основания в молярном количестве, по существу равном объединенным молярным количествам алифатических моно- и дифосфатов.
При увеличении основности до уровня ниже промежуточной точки эквивалентности молярное количество основания может быть добавлено по меньшей мере около 75%, 80%, 85%, 95% или 98% объединенных молярных количеств алифатических моно- и дифосфатов.
Точка эквивалентности может быть также рассмотрена с точки зрения доли соответствующей сопряженной кислоты, присутствующей во втором растворе (наиболее типично из алифатического дифосфата). Второй раствор может содержать менее чем 30%, 20%, 10%, 5% или 2% алифатического дифосфата в его форме сопряженной кислоты. Около промежуточной точки эквивалентности могут присутствовать только следовые количества.
Основание может быть добавлено к первому раствору в виде раствора основания. Например, количество раствора основания (например, водного раствора основания, такого как основная соль).
Основание может быть добавлено к первому раствору в виде твердого вещества, такого как соль, которая растворяется в первом растворе.
Основание может быть добавлено к первому раствору в виде соединения, такого как амин (такой как алкиламин или гидроксиалкиламин) или аммиак, который растворим в, смешивается или реагирует в первом растворе, для повышения его основности
В конкретных вариантах осуществления основание может быть добавлено в виде газообразного аммиака. Например, газообразный аммиак может быть барботирован через первый раствор, необязательно при перемешивании, с образованием второго раствора.
Прямое добавление основания таким образом приводит к появлению второго раствора, который фактически является «концентратом», имеющим более высокую концентрацию алифатического моно/дифосфата, чем это было ранее возможно, чтобы быть составленным в чистящую композицию или как описано в данном документе. Для некоторых применений, концентрат может применяться непосредственно к изделию.
Соответственно, изобретение в шестом аспекте относится к способу получения концентрата для чистящей композиции, включающий:
получение первого раствора, содержащего алифатический монофосфат и алифатический дифосфат;
добавление основания к первому раствору в количестве, достаточном для повышения основности раствора до или чуть ниже промежуточной точки эквивалентности;
тем самым образуя концентрат.
Первым раствором может быть водный раствор. Первый раствор может включать смесь растворителей. Например, первый раствор может содержать смесь растворителей органического сорастворителя и воды.
Второй раствор может быть основан на той же смеси растворителей в первом растворе (например, основание может быть растворено в той же смеси растворителей или может быть добавлено без дополнительного растворителя). Второй раствор может включать еще один сорастворитель, например, где основание, содержащееся в растворе, в дополнительном растворителе, таком как спирт или полиол. Второй раствор может быть основан на различной смеси сорастворителей, присутствующих в первом растворе, например, в случае, если добавлен водный раствор основания.
Способ может включать добавление более одного углеводородного растворителя вместе или последовательно. Способ может включать добавление смеси углеводородных растворителей ко второму раствору. Таким образом, после добавления углеводородного растворителя, чистящая композиция содержит систему растворителей на основе углеводородов.
Один или более компонентов второго раствора (например, растворитель или сорастворитель (растворители)) могут быть несмешивающимися или частично смешивающимися в углеводородном растворителе или смеси углеводородных растворителей. Таким образом, полученная композиция может быть однородной или двухфазной.
Двухфазная чистящая композиция может быть способна образовывать эмульсию. Эмульсия может быть нестабильной эмульсией (например, сохраняться в течение нескольких минут, часов или дней - до разделения фазы на основе углеводородов).
Способ может включать смешивание или иное перемешивание чистящей композиции с образованием эмульсии.
Углеводородный растворитель (или система растворителей) может быть добавлен в массовом соотношении по меньшей мере около 1:1, 2:1, 4:1 или 5:1 по отношению ко второму раствору.
Углеводородный растворитель (или система растворителей) может быть добавлен в массовом соотношении в диапазоне около 1:1 и 10:1 или в диапазоне около 1:1 и 8:1 или 1:1 и 5:1 или 2:1 и 10:1 или 2:1 и 8:1 или 4:1 и 8:1; по отношению ко второму раствору.
Способ может включать совместное добавление чистящей композиции и воды для образования чистящей композиции. Чистящая композиция может быть совместно добавлена по меньшей мере с эквивалентным количеством воды.
Вода может быть добавлена в массовом соотношении по меньшей мере около 2:1, 1,5:1, 1:1, 1,5:1, 2:1, 4:1, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:10, 1:15, 1:30, 1:50 или 1:100 по отношению к чистящей композиции. Вода может быть добавлена в массовом соотношении в диапазоне около 1:1 и 1:100 или в диапазоне около 1:5 и 1:50 или 1:10 и 1:30 по отношению к чистящей композиции.
Один или более компонентов чистящей композиции могут быть несмешивающимися или частично смешивающимися с водой. Таким образом, получающаяся очищающая композиция может быть однородной или двухфазной.
Двухфазная очищающая композиция может быть способна образовывать нестабильную эмульсию (например, она может сохраняться в течение нескольких минут, часов или дней - перед разделением водной фазы и фазы на основе углеводородов).
Способ может включать смешивание или иное перемешивание очищающей композиции (например, во время добавления) для образования нестабильной эмульсии.
В седьмом аспекте настоящее изобретение распространяется на чистящую композицию или чистящую композицию, полученную или получаемую способом по пятому аспекту. В восьмом аспекте предусмотрен концентрат для очищающей композиции, полученной или получаемой способом по шестому аспекту.
Следует понимать, что альтернативные, предпочтительные и необязательные признаки, раскрытые в связи с конкретным аспектом настоящего изобретения, также соответствуют альтернативным, предпочтительным или необязательным признакам любого другого аспекта настоящего изобретения, раскрытого в данном документе.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Ниже будут описаны неограничивающие примеры вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на следующие фигуры, на которых:
на фиг. 1 проиллюстрированы результаты, приведенные в таблице для теста А, определенные на примерах 1-18 (см. Таблицу 1 ниже), в которых нанесено % масс. растворение шарика воска вместе с относительными пропорциями нефтяной и водной фаз.
На фиг. 2 проиллюстрированы фотографии флаконов с образцами для теста B, проведенного на примерах 1-18 (см. Таблицу 1 ниже).
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фосфаты были получены путем приведения в контакт подходящих спиртов с оксидом фосфора (V) (в молярном соотношении 3:1) с получением приблизительно эквимолярной смеси соответствующих алкилмоно- и диалкил сложных эфиров фосфорной кислоты.
Эту смесь использовали как таковую для смеси солей. Соли таких алкилмоно- и дифосфатов получали приведением в контакт либо с аммиаком, гидроксидом натрия или моноэтаноламином в смеси растворителей с использованием обычных методов.
Подробная информация о примерах чистящих композиций 1-18 представлены в таблице 1.
Таблица 1
Фосфаты (PEs) |
Компонент (% масс.) | |||||||
| А | R1 | R2 | Полиэтиленгликоли | керосин | Тяжелый ароматический лигроин | Монобутиловый эфир этиленгликоля | вода | |
| 1 | NH4 | 2-этилгексил | R1 и Н, соотношение 1/1 | 10,6 | 80,0 | 0 | 6,5 | 2,9 |
| 2 | Na | 2-этилгексил | R1 и Н, соотношение 1/1 | 10,8 | 79,3 | 0 | 6,5 | 3,4 |
| 3 | H3NC2H4ОH | 2-этилгексил | R1 и Н, соотношение 1/1 | 12,2 | 80,0 | 0 | 6,5 | 1,3 |
| 4 | NH4 | изотридецил | R1 и Н, соотношение 1/1 | 10,5 | 80,6 | 0 | 6,5 | 2,4 |
| 5 | Na | изотридецил | R1 и Н, соотношение 1/1 | 10,6 | 80,0 | 0 | 6,5 | 2,9 |
| 6 | Н3NС2Н4ОН | изотридецил | R1 и Н, соотношение 1/1 | 11,6 | 80,0 | 0 | 6,5 | 1,9 |
| 7 | NH4 | н-бутил | R1 и Н, соотношение 1/1 | 10,9 | 79,2 | 0 | 6,5 | 3,4 |
| 8 | Na | н-бутил | R1 и Н, соотношение 1/1 | 11,1 | 77,5 | 0 | 6,5 | 4,9 |
| 9 | Н3NС2Н4ОН | н-бутил | R1 и Н, соотношение 1/1 | 13,2 | 80,0 | 0 | 6,5 | 0,3 |
| 10 | NH4 | 2-этилгексил | R1 и Н, соотношение 1/1 | 10,6 | 0 | 80 | 6,5 | 2,9 |
| 11 | NH4 | 2-этилгексил | R1 и Н, соотношение 1/1 | 10,6 | 0 | 0 | 86,5 | 2,9 |
| 12 | NH4 | 2-этилгексил | R1 и Н, соотношение 1/1 | 10,6 | 0 | 0 | 6,5 | 82,9 |
| 13 | NH4 | 2-этилгексил | R1 и NH4, соотношение 1/1 | 10,9 | 80,0 | 0 | 6,5 | 2,6 |
| 14 | Na | 2-этилгексил | R1 и Na, соотношение 1/1 | 11,3 | 76,8 | 0 | 6,5 | 5,4 |
| 15 | NH4 | изотридецил | R1 и NH4, соотношение 1/1 | 10,6 | 80,0 | 0 | 6,5 | 2,9 |
| 16 | Na | изотридецил | R1 и Na, соотношение 1/1 | 10,9 | 79,0 | 0 | 6,5 | 3,6 |
| 17 | NH4 | н-бутил | R1 и NH4, соотношение 1/1 | 11,4 | 79,2 | 0 | 6,5 | 2,9 |
| 18 | Na | н-бутил | R1 и Na, соотношение 1/1 | 11,8 | 76,9 | 0 | 6,5 | 4,8 |
Примеры 1-18 были оценены на эффективность очистки (тест А) и тенденцию формирования эмульсии (тест В) следующим образом.
Тест А: испытание на растворимость воскового шарика
Из 2,50 грамм воскообразного осаждения, выделенного из установки для добычи сырой нефти, формировали шарик. Шарик помещали в 100-мл флакон и добавляли 40 мл водопроводной воды, и добавляли 10 мл пример композиции продукта (таблица 1). Флакон закрывали и встряхивали вручную один раз, после чего восковой шарик располагался на границе раздела масло-вода. Флакон хранили в течение 48 часов при 20 °C. После периода хранения наблюдалось появление жидкости (жидкостей). Результаты приведены в таблице 2 и на фигуре 1.
Каждый образец оценивали на наличие отдельной фазы на основе углеводородов («Нефтяная фаза», таблица 2) и водной фазы ("Водная фаза", таблица 2). Кроме того, каждая фаза оценивалась по мутности, т.е. будь то или прозрачная, мутная (т.е., частично прозрачная) или молочная.
Кроме того, после разделения (путем декантации) жидкой части, нерастворенный остаток воскового шарика сушили в течение 3 часов при 95 °С на чашке Петри. Затем определяли массу высушенного воска и массовый процент растворения воскового шарика рассчитывали следующим образом: % масс.=(остаточная масса (г)/2,50) х 100%.
Результаты представлены в таблице 2 и на фигуре 1.
Таблица 2
| Пример № |
Воск, растворенный (% масс.) | Внешний вид жидкости, 48 ч | |
| Нефтяная фаза | Водная фаза | ||
| 1 | 37,2 | Прозрачный | Прозрачный |
| 2 | 15,6 | Прозрачный | Прозрачный |
| 3 | 19,6 | Прозрачный | Прозрачный |
| 4 | 2,4 | Молочный | Молочный |
| 5 | 3,2 | Мутный | Молочный |
| 6 | 3,2 | Молочный | Молочный |
| 7 | 16,0 | Прозрачный | Мутный |
| 8 | 17,1 | Прозрачный | Прозрачный |
| 9 | 26,8 | Прозрачный | Мутный |
| 10 | 39,2 | Прозрачный | Прозрачный |
| 11 | 3,2 | Одна фаза=Прозрачный | |
| 12 | 4,0 | Одна фаза=Молочный | |
| 13 | 12,0 | Мутный | Прозрачный |
| 14 | 8,0 | Прозрачный | Прозрачный |
| 15 | 3,2 | Молочный | Молочный |
| 16 | 2,8 | Мутный | Молочный |
| 17 | 7,2 | Мутный | Мутный |
| 18 | 5,6 | Мутный | Мутный |
Пример В: Удаление сырой нефти.
Количество 10,0 г образца сырой нефти с плотностью сырой нефти в градусах АНИ 20° отвешивали в каждый 9 100 мл флакон при 20°С.
Каждый флакон закрывали и встряхивали вручную, чтобы полностью покрыть внутреннюю часть флакона сырой нефтью. Затем каждый флакон сразу открывали и переворачивали, чтобы сырая нефть стекала в течение 10 минут. Во флакон добавляли 10 г каждого из примеров 1-9 (см. Таблицу 1). Флаконы закрывали и встряхивали вручную, открывали и переворачивали, чтобы содержимое сливалось в течение 10 минут.
После слива, в каждый флакон добавляли 15 г водопроводной воды. Флаконы снова закрывали и встряхивали вручную, открывали и переворачивали и давали стечь.
Внешний вид внутренней части флакона фиксировался фотографическим способом, как показано на фигуре 2. Внешний вид водной фазы после 24 часов фиксировался визуально и представлялся в таблице 3.
Таблица 3
| Пример № | Внешний вид водной фазы 24 ч |
| 1 | Прозрачный |
| 2 | Прозрачный |
| 3 | Прозрачный |
| 4 | Молочный |
| 5 | Молочный |
| 6 | Молочный |
| 7 | Мутный |
| 8 | Прозрачный |
| 9 | Мутный |
Обсуждение
Результаты теста А (таблица 2 и фигура 1)
Примеры 1-3, 8, 10 и 14 привели к четко отделяемой нефти и водным фазам.
Примеры 1-3, 7-10, 13-14 и 17-18 приводили к значительному растворению воскового шарика; выше около 5% масс.
Наибольшее количество растворенного воска и наименьшая тенденция образования эмульсии, как показывают полученные прозрачное масло и водные фазы, наблюдалось для примеров 1- 3 и 10 с А=NH4, Na и Н3NСН2СН2ОН, R1=2- этилгексил, и R2=2- этилгексил/Н (1/1).
Наибольшее количество воска растворяли для примеров 1 и 10 с А=NH4, R1=2- этилгексил, и R2=2-этилгексил/Н (1/1).
Сравнительно процентное содержание воскового шарика растворяли в примерах 4-6 и 15-16;
каждый из которых был основан на солях С13 алифатических (изотридецил) моно- и дифосфатов.
Пример 11 готовили на системе органических растворителей (основным растворителем являлся монобутиловый эфир этиленгликоля, с около 3% масс. воды в качестве сорастворителя). Пример 12 готовили на водной системе растворителей (вода с около 6% масс. этиленгликолевого монобутилового эфира). Ни один из этих примеров 11-12 не включал систему растворителей на основе углеводородов. Примеры 11 и 12 также приводили к низкопроцентному растворению шарика воска в течение теста А.
Результаты Примера В (таблица 3 и фигура 2).
Результаты, полученные для примеров 1-3, ясно показывают, что лучшую эффективность очистки в сочетании с наименьшей тенденцией формирования эмульсии, как указывает полученная прозрачная водная фаза, наблюдали для примера 1-3 с А=NH4, Na и Н3NСН2СН2ОН, R1=2- этилгексил, и R2=2-этилгексил/Н (1/1).
Отмечается, что для более легких неочищенных образцов (по сравнению с образцами шариков воска теста А) также получены хорошие результаты, например, в примере 7, включающем соли моно- и ди-н-бутилфосфатов.
Основность
Композиции примеров 1-8 имеют рН (измеренный при 5% масс. в воде) приблизительно 5-6 и каждый из них нейтрализуют до их промежуточных точек эквивалентности (как определено стандартными методами титрования).
Композиции примеров 13-18 имеют рН (измеренный при 5% масс. в воде) приблизительно 7 и были нейтрализованы около верхней точки эквивалентности.
В Таблице 2 (и фиг.1) характеристики композиций в их промежуточной точке эквивалентности можно сравнить с соответствующими композициями, нейтрализованными до верхней точки эквивалентности.
В частности, сравнение примера 1 с примером 13, пример 2 c примером 14, примера 7 с примером 17 и примера 8 с примером 18 показывает, что наилучшая производительность получена для примеров 1, 2, 7 и 8, все из которых были нейтрализованы до промежуточной точки эквивалентности.
В то время как эквивалентные композиции 13, 14, 17 и 18, которые имеют более высокую основность (точки верхней эквивалентности), имеют значительно худшую производительность.
Примеры 4, 5, 15 и 16 демонстрируют низкую производительность независимо от основности.
Пример 19. Способ получения концентрированной композиции для примера 1 из газообразного аммиака
В стеклянный реактор емкостью 500 мл, снабженный мешалкой и впускной трубкой для газа, помещали 211,5 г 2-этилгексил фосфата (моноэфир:диэфир молярное соотношение=1:1), 46,5 грамм монобутилового эфира этиленгликоля и 28,5 грамм дистиллированной воды. К этой перемешиваемой смеси через трубку для ввода газа барботировали 13,5 г газообразного аммиака, который был расположен ниже уровня жидкости перемешиваемой смеси. Газообразный аммиак вводили в течение 2 часов при сохранении температуры от 20 до 30 °С при внешнем охлаждении. Продукт представлял собой прозрачную жидкость с рН 4,8 (измеренный как 5% масс. раствора в дистиллированной воде).
Пример 20: Получение композиции примера 1 из примера 19
К 14,2 г продукта из примера 19 добавляли 80,0 г керосина, 4,3 г монобутилового эфира этиленгликоля и 1,5 г дистиллированной воды. Компоненты хорошо перемешивали, получая композицию примера 1 в виде прозрачной жидкости с рН 5,5 (измеренную как 5% масс. раствора в дистиллированной воде).
1. Чистящая композиция для удаления органических отложений, причем чистящая композиция содержит:
первую соль, имеющую структуру (B), и вторую соль, имеющую структуру (A):
,
где R1, R2 и R3 независимо представляют собой C4-C12 алифатические группы;
n и m независимо равны 1 или 2; и
X и Y независимо выбраны из аммония и гидроксиалкиламмония; и
углеводородный растворитель.
2. Чистящая композиция по п. 1, отличающаяся тем, что первая и вторая соли присутствуют приблизительно в эквимолярных количествах.
3. Чистящая композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что чистящая композиция содержит от около 0,1% масс. до 80% масс. объединенной первой и второй солей или от около 5% масс. до 15% масс. объединенной первой и второй солей.
4. Чистящая композиция по п.1, отличающаяся тем, что X и Y независимо выбраны из NH4+ и HO-CH2-CH2-NH3+.
5. Чистящая композиция, содержащая чистящую композицию по любому из предыдущих пунктов и воду, отличающаяся тем, что объемное отношение чистящей композиции к воде находится в пределах от 1:1 до 1:5.
6. Способ удаления органических отложений из изделия, включающий:
получение чистящей композиции, содержащей:
первую соль, имеющую структуру (B), и вторую соль, имеющую структуру (A):
,
где R1, R2 и R3 независимо представляют собой C4-C12 алифатические группы;
n и m независимо равны 1 или 2; и
X и Y независимо выбраны из аммония и гидроксиалкиламмония; и
углеводородный растворитель;
и применение чистящей композиции к изделию, содержащему органическое отложение.
7. Способ по п.6, дополнительно включающий применение воды к изделию.
8. Способ по п.7, включающий применение чистящей композиции к изделию до применения к изделию воды.
9. Способ по п.7, включающий комбинирование чистящей композиции и воды и применение комбинации к изделию.
10. Способ по любому из пп. 7-9, дополнительно включающий разделение водной фазы и углеводородной фазы после применения чистящей композиции к изделию.
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что разделение включает период осаждения от 1 до 1000 часов.
12. Способ по п.6, отличающийся тем, что применение является смешиванием чистящей композиции с жидкостью, протекающей через систему потока текучей среды.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что смешивание является смешиванием чистящей композиции от около 0,01%-2% по объему жидкости, протекающей через систему потока текучей среды.
14. Способ по п. 12 или 13, дополнительно включающий разделение водной и углеводородной фазы после смешивания.
