Патент на изобретение №2166988

(54) ЭМУЛЬГАТОР ИНВЕРТНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к эмульгаторам инвертных эмульсий для получения однородных смесей несмешивающихся жидкостей, таких как нефть и вода, углеводород и вода, применяемых в технологиях добычи нефти и газа. Комплексный эмульгатор инвертных эмульсий включает маслорастворимое поверхностно-активное вещество в виде продукта взаимодействия кислот таллового масла с триэтаноламином и карбамидом, хлорсульфированный полиэтилен 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, хлорсульфированный полиэтилен 0,2-5, углеводородный растворитель:толуол, этилбензольная или бутилбензольная фракция – до 100. В результате повышается термостабильность инвертных эмульсий в случае использования указанного выше эмульгатора. 1 табл.

Изобретение относится к эмульгаторам инвертных эмульсий и может быть использовано для получения 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 Н3 [патент Российской Федерации N 2062142, кл. B 01 F 17/34, 1994 – прототип], 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.

Для повышения термостабильности получаемых на основе реагента инвертных эмульсий при сохранении его высокой эмульгирующей способности и низкой температуры застывания предлагается эмульгатор инвертных эмульсий, включающий маслорастворимое поверхностно-активное вещество, углеводородный растворитель и добавку, который в качестве маслорастворимого поверхностно-активного вещества содержит продукт взаимодействия кислот таллового масла с триэтаноламином и карбамидом, в качестве добавки – хлорсульфированный полиэтилен, а в качестве углеводородного растворителя – толуол или этилбензольную или бутилбензольную фракцию 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
Хлорсульфированный полиэтилен (ХСПЭ) – 0,2 – 5
Углеводородный растворитель, толуол или этилбензольная или бутилбензольная фракция – До 100
Талловое масло (ТУ 13-00281074-26-95) 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.%.

Хлорсульфированный полиэтилен ХСПЭ-20 (ТУ 2211-006-00209906-95) получают сульфохлорированием полиэтилена. Представляет собой чешуйки или порошок от белого до светло-серого или бежевого цвета. Относительная средняя молекулярная масса – 20000. Массовая доля хлора в пределах 26-32%, массовая доля серы в пределах 1,3-2,2%.

Толуол нефтяной выпускается по ГОСТ 14710-78, толуол каменноугольный по ГОСТ 9880-76.

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, а затем в полученную смесь добавляют рассчитанное количество 5%-ного раствора хлорсульфированного полиэтилена в толуоле.

При получении основы эмульгатора талловое 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 ч. 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 50 г толуола. Не прекращая перемешивания и нагрева, добавляют 10 г раствора 0,5 г ХСПЭ-20 в 9,5 г толуола. Полученную смесь перемешивают 15-20 мин до образования гомогенного продукта. Он представляет собой подвижную жидкость темно-коричневого цвета с плотностью 910 кг/м³, температурой застывания -43^oC, кислотным числом 2,5 мг КОН/г.

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 дизельном топливе при перемешивании вводили расчетное количество минерализованной воды. В результате получали устойчивую высокодисперсную эмульсию типа “вода в масле”.

Пример 3. Получение инвертной эмульсии и определение ее термостабильности.

В стеклянном стакане на 200 см³ растворяли 4 см³ эмульгатора (пример 2) в 20 см³ дизельного топлива. В стакан с раствором эмульгатора в дизельном топливе при энергичном встряхивании приливали 76 см³ водной фазы. Водную фазу готовили растворением 3 см³ 30%-ного хлористого кальция в 73 см³ минерализованной воды (6 г/л NaCl и 12 г/л CaCl₂). По окончании ввода водной фазы стакан с эмульсией ставили на магнитную мешалку и перемешивали дополнительно 10 мин, устанавливая скорость перемешивания 1500 об/мин. 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. При испытаниях допускалось отслоение углеводородной фазы в количестве не более 1-2%.

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 значительно более высокой термостабильностью по сравнению с эмульгаторами НЕФТЕНОЛ НЗ и НЕФТЕНОЛ НЗН при сохранении высокой эмульгирующей способности и низкой температуры застывания.

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, в качестве добавки – хлорсульфированный полиэтилен, а в качестве углеводородного растворителя – толуол или этилбензольную или бутилбензольную фракцию 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
Хлорсульфированный полиэтилен – 1 – 5
Углеводородный растворитель: толуол, этилбензольная или бутилбензольная фракция – До 100

РИСУНКИ