BR112019028203A2 - desemulsificantes e um método de uso de desemulsificantes para a quebra de emulsões de água e óleo bruto - Google Patents
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Abstract
A presente invenção refere-se a uma composição de desemulsificante concentrada compreendendo: A) pelo menos 50% em peso de um desemulsificante selecionado do grupo que consiste em um desemulsificante não iônico solúvel em óleo polimérico para óleos minerais e um ácido alquilaril sulfônico ou seu sal e suas misturas, B) de 0,1 a 20% em peso de um tensoativo selecionado de tensoativos aniônicos, catiônicos, zwitteriônicos e não iônicos, o tensoativo sendo diferente do desemulsificante, C) menos do que 20% em peso de um solvente orgânico imiscível em água, D) de 3 a 49% em peso de um solvente orgânico miscível em água e E) de 0 a 5% em peso de água.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DESE- MULSIFICANTES E UM MÉTODO DE USO DE DESEMULSIFICAN- TES PARA A QUEBRA DE EMULSÕES DE ÁGUA E ÓLEO BRU- TO".
[0001] A presente invenção refere-se a uma composição e a um método de uso de tal composição para a quebra de emulsões de água e óleo. Mais especificamente, a invenção refere-se a um concentrado compreendendo um desemulsificante solúvel em óleo, um tensoativo e um agente estabilizante. A dispersão in situ deste concentrado em um fluido transportador aquoso leva em conta o manuseio de pequenos volumes de aditivo no local, enquanto se obtém melhores resultados de separação. A invenção tem particular relevância para a aplicação de desemulsificantes de óleo bruto em locais remotos.
[0002] O óleo bruto produzido a partir de formações geológicas raramente é produzido isoladamente porque geralmente é misturado com várias quantidades de água. A água pode originar-se da formação ou da introdução no decurso de operações de perfuração, conclusão, estimulação e/ou intervenção. Embora a água e o óleo bruto sejam essencialmente não miscíveis, a agregação de compostos ativos inter- faciais de ocorrência natural na interface água/óleo pode fazer com que a água forme gotículas na fase oleosa em volume. Os compostos ativos interfaciais típicos presentes no óleo bruto são, por exemplo, asfaltenos e resinas. Durante a produção de óleo bruto, a mistura de água e óleo encontra uma alta entrada de energia de mistura proveni- ente do fluxo rápido através da tubulação de produção e, especialmen- te, através de suas obstruções e inclinações. Essa energia de mistura muitas vezes leva à emulsificação da água e do óleo, a qual é comu- mente referida como emulsão de óleo bruto e que pode ser bastante estável.
[0003] A presença de água no óleo bruto, no entanto, é indeseja-
da. As emulsões de óleo bruto são muitas vezes altamente viscosas e semelhantes a gel e podem criar altas quedas de pressão na formação assim como nas linhas de fluxo. Adicionalmente, a presença de água reduz a capacidade dos oleodutos e embarcações. A água emulsifica- da também pode conter várias quantidades de sais. Esses sais são prejudiciais à integridade dos oleodutos e para o equipamento de refi- no de óleo bruto devido à corrosão potencial. Especialmente nas insta- lações de processamento a jusante, como, por exemplo, nas refinari- as, a prevenção de corrosão e envenenamento por catalisadores são as principais preocupações. Para satisfazer às especificações rigoro- sas de transporte, o armazenamento e a expedição de emulsões de óleo bruto devem ser tratados para remover a água dispersa e os sais inorgânicos associados. O óleo bruto a ser expedido para fora do campo petrolífero deve estar praticamente livre de água e geralmente possui um limite máximo de teor de água de cerca de 0,5 a 3% em pe- so total, dependendo do tipo de empresa de óleo bruto.
[0004] No refino de óleo bruto, as técnicas de dessalinização com- preendem a mistura deliberada do óleo bruto recebido com uma "água de lavagem" doce para extrair ainda mais os sais solúveis em água e os sólidos hidrófilos do óleo bruto antes da destilação. Muito frequen- temente, os produtos químicos de quebra de emulsão são adicionados aos processos de separação para ajudar e promover separações rápi- das de óleo de água.
[0005] Os métodos tanto físicos quanto químicos foram aplicados com sucesso para quebrar as emulsões de petróleo bruto e acelerar a separação da água. Os métodos físicos comuns incluem aquecimento para diminuir a viscosidade da fase oleosa, aplicação de campos ele- trostáticos para promover a coalescência das gotículas de água e re- dução da velocidade do fluxo para permitir a separação gravitacional do óleo, água e gás. Os agentes químicos geralmente atuam na pelí-
cula interfacial por reagir quimicamente com os componentes polares do óleo bruto, por exemplo, através do ajuste do pH através da modifi- cação da fase limite das gotículas dispersas, mediante o enfraqueci- mento das películas estabilizadoras e a melhora da coalescência das gotículas (desemulsificação). Tais desemulsificantes interfaciais ativos são os produtos químicos preferidos devido às menores taxas de adi- ção necessárias. Muitas vezes, diferentes métodos são combinados. Um método comum de tratamento de emulsão é a aplicação de calor e um desemulsificante químico apropriado para promover a desestabili- zação, seguido de um tempo de sedimentação com grades eletrostáti- cas para promover a separação gravitacional.
[0006] Os produtos químicos de quebra de emulsão comumente utilizados ("desemulsificantes") são tensoativos poliméricos não iôni- cos como, por exemplo, polialquileno glicóis, álcoois alcoxilados, alquil fenóis alcoxilados, aminas alquiloxiladas, resinas de alquilfenol formal- deído alcoxiladas, e similares. Um outro grupo de desemulsificantes são os sulfonatos orgânicos. Tipicamente, os desemulsificante são po- límeros altamente viscosos e apenas moderadamente solúveis em água. Para reduzir sua viscosidade e torná-los utilizáveis, os produtos desemulsificantes comerciais são geralmente formulados em grandes volumes de solventes orgânicos, de preferência aromáticos. Essa di- luição também facilita a dispersão na fase oleosa e sua difusão na in- terface de óleo/água e, consequentemente, melhora o seu desempe- nho.
[0007] Uma prática comum para aplicar desemulsificantes é injetar o desemulsificante diluído com quantidades suficientes de um diluente, geralmente um solvente orgânico, na emulsão de óleo bruto. Os mistu- radores podem ser instalados para garantir uma mistura apropriada do desemulsificante com a emulsão de óleo bruto. Após o repouso, opci- onalmente em temperatura elevada, a emulsão é submetida à separa-
ção gravitacional na fase oleosa e aquosa. Para aplicação de dese- mulsificantes no fundo do poço diretamente no poço subterrâneo de óleo ou gás, poço de injeção, ou similares, grandes quantidades de solvente são necessárias a fim de liberar de forma confiável e contínua o aditivo a mil pés de profundidade no poço.
[0008] Entre as desvantagens de se ter solventes orgânicos em uma formulação desemulsificante estão o aumento do custo, toxicida- de e altos volumes a serem transportados para o local de uso. Como uma alternativa, a quebra de emulsões de óleo bruto pelo uso de for- mulações aquosas de desemulsificantes solúveis em óleo dispersos em água foi proposta.
[0009] A US-4309306 divulga uma solução micelar homogênea de um agente de difusão de película fina insolúvel em água, que compre- ende: (a) entre cerca de 5% e cerca de 75% em peso de adutos de óxido de polialquileno resinosos; (b) entre cerca de 2% e cerca de 30% em peso de um agente hidrotró- pico; (c) entre cerca de 2% e cerca de 30% em peso de um agente anfipáti- co; e (d) entre cerca de 15% e cerca de 90% em peso de água, para que- brar ou prevenir as emulsões de óleo. As formulações exemplificadas contêm 16 a 35% em peso de um aduto de óxido de polialquileno resi- noso e 34 a 52% em peso de água.
[0010] A GB-A-2167468 ensina processos de estimulação de re- servatórios em que um sistema aquoso é introduzido em uma forma- ção subterrânea de produção de hidrocarbonetos para aumentar sua taxa de produção de óleo e/ou gás subsequente à estimulação, sendo melhorados pela incorporação em dito sistema de um agente não emulsificante e um polímero orgânico catiônico pelo qual a formação exposta ao dito sistema é umedecida com água.
[0011] A US-2016/0122622 ensina modalidades de uma composi- ção de polímero para uso no aprimoramento da produção de óleo a partir de uma formação. Em uma modalidade, a composição inclui um polímero em pó tendo um peso molecular médio de 0,5 a 30 milhões de Daltons colocado em suspensão em um solvente solúvel em água com um HLB maior ou igual a 8 e selecionado do grupo de tensoati- vos, éteres de glicol, álcoois, cossolventes e suas misturas, em uma relação de peso de polímero em pó para solvente solúvel em água que varia de 20:80 a 80:20. A composição de polímero é substancialmente anidra. A composição de polímero é hidratada em um fluido aquoso para uma solução de injeção em menos ou igual a 4 horas contendo uma concentração de polímero variando de 100 ppm a 50.000 ppm e tendo uma relação de filtro menor ou igual a 1,5 a 15 psi utilizando um filtro de 1,2 µm.
[0012] A US-5256305 divulga um método de quebrar a emulsão em um sistema de dessalinização de óleo bruto, no qual o desempe- nho de desemulsificantes à base de óleo é comparado quando adicio- nado ao óleo, respectivamente, à corrente de água de lavagem, e dei- xado misturar antes de entrar em contato com o óleo bruto. Quando adicionado à fase aquosa, a quebra da emulsão é efetiva apenas para óleos brutos que formam emulsões reversas (óleo em água) quando misturados com a água de lavagem na temperatura do processo. A presença de um tensoativo não é divulgada. No entanto, a fraca solu- bilidade dos desemulsificantes à base de óleo em água leva à forma- ção de aditivos e a um desempenho fraco, respectivamente, fortemen- te flutuante.
[0013] A WO-96/35040 divulga um concentrado de tratamento de perfuração de poços que forma uma composição aquosa de tratamen- to de poços quando misturado com água compreendendo um agente desemulsificante que compreende um agente tensoativo não iônico e opcionalmente um agente estabilizante adequado para estabilizar dito concentrado como uma emulsão aquosa. A composição de tratamento de perfuração de poços é preparada através da diluição de um con- centrado de tratamento de perfuração de poços com água antes do uso. O concentrado compreende cerca de 1 a 10% do agente dese- mulsificante.
[0014] A US-6294093 divulga um processo para a desemulsifica- ção de uma emulsão de água em óleo, especialmente uma emulsão de água em óleo bruto, que é efetuado mediante o contato da emulsão com uma composição aquosa tendo de 10 a 50% em peso de pelo menos um desemulsificante solúvel em óleo e de 0,2 a 8% em peso de pelo menos um tensoativo solúvel em água, o equilíbrio sendo a água. As composições são livres de solventes orgânicos.
[0015] A US-2003/0032683 divulga métodos para a prevenção ou separação de emulsões de óleo em água formadas em salmouras aquosas utilizadas como fluidos de finalização ou fluidos de interven- ção nas perfurações de poços. As composições de desemulsificante aplicadas podem conter de 1 a 40% em peso de um desemulsificante, preferivelmente um sal de ácido sulfônico, de 1 a 80% em peso de um tensoativo solubilizante, preferivelmente um tensoativo não iônico tal como um álcool alcoxilado e de 40 a 95% em peso de um solvente or- gânico mútuo incluindo éteres de glicol solúveis em água, amidas, ce- tonas e álcoois. É exemplificada uma mistura de 92,5% em peso de éter de glicol solúvel em água, 2,5% em peso de ácido graxo etoxilado e 5,0% em peso de sal de amina de ácido alquil aril sulfônico.
[0016] A WO-2013/158989 divulga uma composição de desemulsi- ficante à base de microemulsão para separar emulsões de hidrocarbo- neto encontradas na produção de óleo bruto, refino e processamento químico, contendo de 2 a 30% em peso de um desemulsificante não iônico disperso em água contendo de 5 a 40% em peso de um agente de acoplamento incluindo solventes orgânicos solúveis em água na presença de 2 a 25% em peso de um tensoativo não iônico e de 2 a 20% em peso de outros compostos tensoativos. São exemplificadas formulações contendo 7 resp. 9% em peso de desemulsificante e 38 resp. 40% em peso de água.
[0017] Devido ao esgotamento contínuo dos recursos de óleo bru- to, as empresas de petróleo são forçadas a explorarem os reservató- rios de óleo em locais cada vez mais remotos. Esses campos de petró- leo estão parcialmente em terra, por exemplo, no deserto ou nas regi- ões árticas, assim como no mar. Em ambos os casos, o fornecimento de aditivos necessários para facilitar a produção de óleo bruto na per- furação de poços se torna um esforço logístico crescente. Por exem- plo, nas operações em alto mar, o transporte dos aditivos para a plata- forma pode atingir até 20% do custo total do aditivo. Além disso, o transporte provoca uma pegada de carbono perceptível. Além disso, há um esforço contínuo por aditivos e/ou métodos mais eficientes para quebrar as emulsões de água e óleo bruto. Isso inclui o desejo de adi- tivos que atinjam o grau necessário de separação em temperaturas mais baixas, respectivamente, com menores tempos de permanência e/ou com menores quantidades de aditivos, a fim de reduzir os esfor- ços logísticos e custos. As formulações aquosas de aditivos possuem vantagens em relação aos aspectos ecológicos e de segurança, mas seus volumes a serem manipulados são igualmente elevados e geral- mente apresentam problemas quando precisam ser manipulados em temperaturas abaixo de 0 °C e especialmente abaixo de -10 °C, a me- nos que medidas adequadas de precaução sejam tomadas.
[0018] Consequentemente, existe uma necessidade com relação a desemulsificantes mais econômicos e mais ecologicamente amigáveis e métodos para aplicar esses produtos para a quebra de emulsões de óleo e, especialmente, para a quebra de emulsões de petróleo bruto. Seria desejável que a quantidade de solventes orgânicos, assim como água, contidos nos concentrados atualmente aplicados, pudesse ser reduzida a fim de minimizar o volume de aditivos a serem transporta- dos para o campo de petróleo. A manipulação dos aditivos deve ser fácil, mesmo sob condições climáticas adversas. Simultaneamente, existe uma necessidade de métodos mais eficientes para quebrar as emulsões de água e óleo e especialmente para quebrar as emulsões de água em óleo e emulsões complexas que contêm uma emulsão de água em óleo. Concomitantemente, a eficiência dos componentes ati- vos e/ou dos métodos de sua aplicação deve ser igual ou, se possível, exceder o desempenho das formulações de acordo com o estado da técnica. Isso inclui taxas de separação mais rápidas, assim como efici- ência de separação melhorada em temperaturas mais baixas, um teor de água mais baixo no óleo bruto, teor de sal mais baixo no óleo bruto e/ou menor um teor de óleo mais baixo na água separada a ser des- cartada. Por último, mas não menos importante, o risco do solvente, se necessário, deve ser tão baixo quanto possível.
[0019] Inesperadamente, observou-se que as composições de de- semulsificante compreendendo uma quantidade maior de um tensoati- vo polimérico não iônico solúvel em óleo, como o desemulsificante, e uma quantidade menor de tensoativo formulado em um solvente orgâ- nico miscível em água, podem ser dispersas estavelmente em água para produzir dispersões aquosas contendo um desempenho superior na quebra de emulsões de água e óleo e especialmente de emulsões de água em óleo em comparação com a sua formulação em solventes aromáticos. Uma concentração mais elevada do desemulsificante na composição e uma eficiência mais elevada do material ativo devido ao seu modo de aplicação reduzem a quantidade total de produto neces- sária para tratar um barril de petróleo bruto. Consequentemente, me-
nos espaço para armazenamento do desemulsificante é requerido, o que é especialmente vantajoso em locais com espaço restrito como, por exemplo, em plataformas e/ou instalações de descarregamento de armazenagem de produção de alagamento (FPSO). As composições de desemulsificante concentradas são especialmente vantajosas quando combinadas e misturadas com água de saída antes da mistura na emulsão a ser quebrada. Tais composições de desemulsificante concentradas e seu método de aplicação permitem a expedição de apenas pequenos volumes de uma composição de desemulsificante concentrada para um campo de petróleo remoto em terra assim como em alto mar, reduzindo assim os gastos com a cadeia de fornecimento e a pegada de carbono. Dispersas em água, as composições de de- semulsificante concentradas mostram uma eficiência superior às res- pectivas formulações concentradas. Além disso, os desemulsificantes dispersos permitem a desmulsificação a temperaturas mais baixas do que os concentrados.
[0020] Em um primeiro aspecto, a invenção fornece uma composi- ção de desemulsificante concentrado compreendendo A) pelo menos 50% em peso de um desemulsificante polimérico solú- vel em óleo para óleos minerais, B) de 0,1 a 20% em peso de um tensoativo selecionado de tensoativos aniônicos, catiônicos, zwitteriônicos e não iônicos, o tensoativo sendo diferente do desemulsificante, C) menos de 20% em peso de um solvente orgânico imiscível em água, D) de 3 a 49% em peso de um solvente orgânico miscível em água e E) entre 0 e 5% em peso de água.
[0021] Em um segundo aspecto, a invenção fornece uma disper- são aquosa de um desemulsificante contendo de 0,1 a 5% em peso da composição de desemulsificante concentrada de acordo com o primei-
ro aspecto da invenção.
[0022] Em um terceiro aspecto, a invenção fornece um processo para quebrar uma emulsão de óleo e água compreendendo i) a preparação in situ de uma dispersão aquosa da composição de desemulsificante concentrada de acordo com o primeiro aspecto da invenção em um fluido aquoso e ii) a mistura da dispersão aquosa com uma emulsão de óleo e água, em que a dispersão aquosa contém de 0,1 a 7% em peso do emulsifi- cante concentrado de acordo com o primeiro aspecto da invenção.
[0023] Em um quarto aspecto, a invenção fornece o uso de uma composição de desemulsificante concentrada para separar uma emul- são de água e óleo, compreendendo as etapas de: a) dosagem contínua de 0,1 a 7% em peso de uma composição de desemulsificante concentrada de acordo com o primeiro aspecto da invenção em uma corrente de fluido aquoso, b) mistura preparada da corrente de fluido aquoso contendo a compo- sição de desemulsificante concentrada de acordo com o primeiro as- pecto da invenção e o fluido aquoso a jusante do ponto de adição do concentrado para obter uma dispersão do desemulsificante no fluido aquoso, c) mistura de 0,01 a 3,5% em peso da corrente de fluido aquoso con- tendo a composição de desemulsificante concentrada dispersa com uma emulsão de água e óleo, d) gotículas coalescentes de água da emulsão e e) separação da fase oleosa da fase aquosa.
[0024] As composições de desemulsificante concentradas de acordo com o primeiro aspecto da invenção são essencialmente livres de água. Os concentrados contêm menos do que 5% em peso de água, mais preferível entre 0,1 e 2,5 e especialmente entre 0,5 e 1% em peso tal como, por exemplo, menos do que 2,5% em peso ou me-
nos do que 1% em peso ou entre 0,1 e 5% em peso, entre 0,1 e 1% em peso, entre 0,5 e 5% em peso ou entre 0,5 e 2,5% em peso de água. DESEMULSIFICANTES (A)
[0025] Os desemulsificantes poliméricos solúveis em óleo (A) para óleos minerais são entendidos de significar todos aqueles aditivos que facilitam a separação de água das emulsões de água e óleo e especi- almente das emulsões de água e de petróleo bruto. Os desemulsifi- cantes preferidos são tensoativos poliméricos não iônicos. O desemul- sificante pode ser um único desemulsificante, ou uma combinação ou mistura de mais do que um desemulsificante. A seleção do desemulsi- ficante mais adequado a ser utilizado, assim como o uso de um único desemulsificante ou uma mistura, dependerá da emulsão particular a ser tratada.
[0026] Os desemulsificantes poliméricos solúveis em óleo preferi- dos (A) são tensoativos poliméricos não iônicos solúveis em óleo. Tais desemulsificantes são bem conhecidos na técnica e incluem, por exemplo, alquil fenóis polioxialquilados, resinas de alquil fenol polioxi- alquilados, alcanóis polioxialquilados, polióis polioxialquilados, alquil aminas polioxialquiladas, aminas poliméricas polioxialquiladas, ésteres de resina de poliglicol, ésteres de glicol e ésteres de glicol polioxialqui- lados. Estes polímeros podem ser ainda reticulados com, por exemplo, aldeídos, éteres diglicidílicos incluindo éter diglicidílico de Bisfenol A, diisocianatos, ácidos policarboxílicos e suas combinações. Natural- mente, esta enumeração não é exaustiva e outros agentes desemulsi- ficantes ou suas misturas serão encontrados por uma pessoa versada na técnica. Os desemulsificantes preferidos são apenas moderada- mente solúveis em água. Moderadamente solúvel significa que a sua solubilidade é de preferência menor do que 10 g/L e especialmente menor do que 1 g/L. Os desemulsificantes solúveis em óleo polimérico
(A) preferidos são líquidos viscosos com cristalinidade insignificante ou mesmo inexistente.
[0027] Os grupos de alquila preferidos nos desemulsificantes in- cluem grupos de alquila C1-C30 que podem ser de cadeia linear ou ra- mificada como, por exemplo, t-butila, t-amila, di-t-butila, n-nonila, tri- isopropila, tetra-isopropila, penta-isopropila. Eles são geralmente intro- duzidos através das matérias-primas utilizadas para a preparação do desemulsificante como, por exemplo, alquil fenóis, resinas de alquil fenol, alcanóis e/ou alquilaminas. Os polióis preferidos incluem dióis, trióis, tetróis e sorbitóis. Os óxidos de alquileno preferidos para a pre- paração de desemulsificantes são óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno e suas misturas. Nos desemulsificantes preferidos contendo misturas de óxidos de alquileno, os diferentes óxidos de al- quileno podem ser distribuídos estatisticamente, em blocos ou conter uma mistura de ambas as distribuições. Exemplos de desemulsifican- tes especialmente preferidos incluem adutos de resina alquil fenólica polialcoxilada e polialquileno glicóis.
[0028] Em uma modalidade preferida, o desemulsificante poliméri- co solúvel em óleo contém uma resina fenólica polioxialquilada de acordo com a fórmula (1) R 10 R 10 R 10
H O O O O O H k O kH k (1) m R 11 R 11 R 11 em que R10 é alquileno C2 a C4 R11 é alquila C1 a C18 k é um número de 1 a 200 m é um número de 1 a 100
[0029] Em uma modalidade preferida, R10 é um grupo de etileno ou propileno. Em outra modalidade preferida, R11 é um grupo de alqui- la C4 a C12, mais preferivelmente um grupo de butilaterciário ou um grupo de isononila ou uma mistura de ambos. Na fórmula (1), R10, R11 e k podem ser os mesmos em cada uma das unidades de repetição ou podem diferir de unidade para unidade. Em uma outra modalidade pre- ferida, k é um número inteiro de 1 a 20. Em uma outra modalidade pre- ferida, m é um número inteiro de 3 a 20.
[0030] Em uma modalidade preferida, o desemulsificante poliméri- co solúvel em óleo contém adicionalmente um ácido alquilaril sulfônico e/ou o seu sal. Os ácidos sulfônicos especialmente preferidos são os ácidos alquil aril sulfônicos da fórmula (2) OR1 (2) R2 em que R1 é selecionado de hidrogênio, metais alcalinos, metais alcalinos ter- rosos, sais de amônio e N-alquilamônio, R2 é um resíduo de alquila linear ou ramificada com 1 a 20 átomos de carbono.
[0031] Os sais de alquilamônio preferidos dos ácidos alquil aril sul- fônicos (2) são derivados de alquilaminas contendo de um a três resí- duos de alquila com independentemente 1 a 6 átomos de carbono, op- cionalmente sendo substituído com um grupo de hidroxila. O ácido al- quil aril sulfônico preferível é o ácido dodecil benzil sulfônico e seus sais com sódio, potássio e amônio.
[0032] Quando um ácido alquil aril sulfônico está presente, ele constitui parte dos desemulsificantes poliméricos solúveis em óleo (A). A relação em peso entre o ácido alquil aril sulfônico e o tensoativo não iônico polimérico está preferivelmente entre 5:1 e 1:10 e especialmen-
te entre 2:1 e 1:5, conforme, por exemplo, entre 5:1 e 1:5 ou entre 2:1 e 1:10.
[0033] A quebra de emulsões com um desemulsificante requer um produto químico apropriadamente selecionado/otimizado pela emulsão dada de água e óleo. Frequentemente formulações contendo dois ou mais como, por exemplo, três, quatro, cinco ou mais componentes, são aplicadas. Geralmente, a parte dos componentes individuais na entidade de componentes está entre 1 e 99% em peso e especialmen- te entre 10 e 90% em peso, tal como, por exemplo, entre 1 e 90% em peso ou entre 10 e 99% em peso.
[0034] Em uma modalidade preferida, o concentrado de acordo com o primeiro aspecto da invenção contém entre 50 e 94% em peso, mais preferível entre 65 e 93% em peso, especialmente preferível en- tre 76 e 92% em peso e especialmente entre 80 e 90% em peso, tal como, por exemplo, pelo menos 65% em peso ou pelo menos 76% em peso ou pelo menos 80% em peso ou entre 50 e 93% em peso, entre 50 e 92% em peso, entre 50 e 90% em peso, entre 65 e 94% em peso, entre 65 e 92% em peso, entre 65 e 90% em peso, entre 76 e 94% em peso, entre 76 e 93% em peso, entre 76 e 90% em peso, entre 80 e 94% em peso, entre 80 e 93% em peso ou entre 80% e 92% em peso do desemulsificante polimérico solúvel em óleo (A). TENSOATIVO (B)
[0035] Os tensoativos (B) preferidos, como um componente na composição de desemulsificante concentrada, são selecionados de emulsificantes aniônicos, catiônicos, zwitteriônicos e não iônicos. Além do grupo principal polar aniônico, catiônico, zwitteriônico ou não iônico que confere solubilidade em água, os tensoativos preferidos (B) con- têm uma parte lipofílica que compreende um resíduo de hidrocarbila com 8 a 30 e especialmente 10 a 22, tal como, por exemplo, 8 a 22 ou 10 a 30 átomos de carbono. O resíduo de hidrocarbila pode ser alifáti-
co, aromático ou alquilaromático. Os grupos de alquila como parte do tensoativo (B) incluem resíduos lineares, cíclicos, saturados e insatu- rados. Os tensoativos preferidos (B) possuem um equilíbrio hidrófilo- lipofílico (valor de HLB) de pelo menos 7, mais preferivelmente de pelo menos 9 e especialmente de mais do que 10. O valor de HLB pode ser calculado de acordo com Davies (Gas/Liquid and Liquid/Liquid Interfa- ces. Proceedings of 2nd International Congress Surface Activity, But- terworths, London 1957). Os tensoativos preferidos são solúveis em água ou dispersíveis em água. A solubilidade em água ou a capacida- de de dispersão em água é assumida se o valor de HLB for 7 ou mais, de preferência 9 ou mais e particularmente for mais do que 10.
[0036] Os emulsificantes aniônicos contêm um radical lipofílico e um grupo principal polar, que possui um grupo aniônico, por exemplo, um grupo de carboxilato, sulfonato, fosfonato ou fenóxido. Os emulsifi- cantes aniônicos típicos incluem, por exemplo, sais de ácidos graxos tendo um radical de hidrocarboneto saturado ou insaturado tendo de 8 a 24 átomos de carbono. O radical de hidrocarboneto pode ser linear, ramificado ou cíclico, de preferência é linear. Os sais preferidos são os sais de metal alcalino, metal alcalino terroso e amônio, por exemplo, palmitato de sódio, oleato de potássio, estearato de amônio, sebo de dietanolamônio e cocoato de trietanolamônio. Os emulsificantes parti- cularmente preferidos são sais de ácidos graxos tendo de 12 a 20 átomos de carbono e especialmente de ácidos graxos insaturados tendo de 12 a 20 átomos de carbono, por exemplo, ácido oleico, ácido linoleico e/ou ácido linolênico, com íons de metal alcalino, amônio e especialmente alcanolamônio. Em uma modalidade específica, mistu- ras de sais de ácidos carboxílicos cíclicos e ácidos graxos lineares in- saturados são utilizadas. Outros emulsificantes aniônicos adequados são tensoativos aniônicos poliméricos, por exemplo, à base de copolí- meros neutralizados de (met)acrilatos de alquila e ácido (met)acrílico,
e ésteres parciais neutralizados de copolímeros de ácido estireno- maleico. Também adequados como emulsificantes aniônicos são os sulfatos de álcoois graxos alcoxilados, alquilfenóis e sulfossuccinatos, e especialmente os seus sais de metal alcalino, metal alcalino terroso, amônio e alquilamônio.
[0037] Os emulsificantes catiônicos contêm um radical lipofílico e um grupo principal polar que carrega um grupo catiônico. Os emulsifi- cantes catiônicos típicos são sais de aminas primárias, secundárias ou terciárias de cadeia longa de origem natural ou sintética que carregam pelo menos um resíduo de alquila com 8 a 20 átomos de carbono. Também adequados como emulsificantes catiônicos são os sais de amônio quaternário, por exemplo, sais de tetraalquilamônio e sais de imidazolínio derivados da gordura de sebo.
[0038] Os emulsificantes zwitteriônicos são compreendidos de sig- nificar anfifilos cujo grupo principal polar carrega tanto um sítio aniôni- co quanto um sítio catiônico que são unidos entre si por meio de liga- ções covalentes. Os coemulsificantes zwitteriônicos típicos incluem, por exemplo, N-alquil N-óxidos, N-alquil-betaínas e N-alquil sulfobetaí- nas.
[0039] Os emulsificantes não iônicos contêm um radical lipofílico e um grupo principal polar que é eletroneutro, por exemplo, um grupo de hidroxila e/ou éter. Os tensoativos não iônicos preferidos (B) possuem um equilíbrio hidrófilo-lipofílico (valor de HLB) de pelo menos 7 e de preferência entre 7 e 20, mais preferivelmente entre 9 e 18 e especi- almente entre mais do que 10 e 16, tal como, por exemplo, entre 7 e 18, entre 7 e 16, entre 9 e 20, entre 9 e 16, entre mais do que 10 e 20 ou entre mais do que 10 e 18.
[0040] Os emulsificantes não iônicos típicos são, por exemplo, al- canóis C8 a C20 oxialquilados, alquilfenóis C8 a C12, ácidos graxos C8 a C20 ou amidas de ácido graxo C8 a C20 contendo preferivelmente de 5 a 80 e especialmente de 10 a 50, tal como, por exemplo, de 5 a 50 ou 10 a 80 unidades recorrentes derivadas de um ou mais óxidos de al- quileno. O óxido de alquileno preferido é o óxido de etileno. Outros exemplos adequados de emulsificantes não iônicos são poli(óxidos de alquileno) na forma de copolímeros em bloco de diferentes óxidos de alquileno, tais como óxido de etileno e óxido de propileno, e ésteres parciais, éteres parciais e éteres/ésteres parciais de polióis ou alcano- laminas com ácidos graxos. Especialmente, os tensoativos não iônicos preferidos (B) são álcoois alcoxilados, ácidos graxos alcoxilados, alquil fenóis alcoxilados, ésteres parciais de polióis etoxilados, incluindo és- teres de ácidos graxos de sorbitano polioxietilado e ésteres, éteres e amidas parciais de polióis incluindo alquilpoliglicosídeos e N-alquil glu- caminas N-aciladas.
[0041] As N-alquil glucaminas N-aciladas especialmente preferidas incluem estruturas com grupos principais lineares de acordo com a es- trutura (3), assim como estruturas com grupos principais cíclicos de acordo com a estrutura (4)
OH (3)
R CH3 OH OH
O (4a) Ra OH Rb
HO OH Rb (4b) HO Ra
HO OH Rb (4c) Ra
O em que R, Ra são independentemente um grupo de hidrocarbila alifático C 5 a C29 e Rb é um grupo de hidrocarbila alifático C1 a C6.
[0042] A parte de tensoativo (B) na composição de desemulsifican- te concentrada é tal que o tensoativo irá gerar e estabilizar uma dis- persão quando o concentrado for misturado com água. Geralmente, a sua parte na composição de desemulsificante concentrada está entre 0,1 e 20% em peso, de preferência entre 0,5 e 10% em peso e especi- almente entre 1 e 7% em peso como, por exemplo, entre 0,1 e 10% em peso, entre 0,1 e 7% em peso, entre 0,5 e 20% em peso, entre 0,5 e 7% em peso, entre 1 e 20% em peso, ou entre 0,1 e 10% em peso. SOLVENTES ORGÂNICOS MISCÍVEIS EM ÁGUA (D)
[0043] Os solventes orgânicos miscíveis em água (D) adequados são líquidos na temperatura e pressão ambientes, isto é, a 25°C e 1 atm. Miscível em água significa que eles são pelo menos miscíveis com água na medida em que é introduzido pela composição de dese- mulsificante concentrada no fluido aquoso. Os solventes orgânicos preferidos (D) possuem pontos de ebulição acima de 50°C e especial- mente acima de 70°C. Os solventes orgânicos miscíveis em água (D)
preferidos possuem uma alta polaridade e possuem uma constante dielétrica de pelo menos 10 e especialmente pelo menos 12. Esses solventes tipicamente contêm de 10 a 80% em peso de heteroátomos tais como oxigênio e/ou nitrogênio. Preferência particular é dada aos solventes contendo oxigênio. Os solventes orgânicos miscíveis em água (D) especialmente preferidos são selecionados de álcoois, gli- cóis, éteres de glicol, ésteres, amidas, cetonas e suas misturas. Os solventes orgânicos miscíveis em água (D) especialmente preferidos possuem de 1 a 6 átomos de carbono e o mais preferível um, dois, três ou quatro átomos de carbono.
[0044] Os álcoois preferidos possuem de 1 a 6 átomos de carbono e de 1 a 4 grupos de hidroxila, mas não mais do que um grupo de hi- droxila por átomo de carbono. Os álcoois preferidos são metanol, eta- nol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, terc-butanol, os vá- rios isômeros de pentanol e hexanol, etileno glicol, propileno glicol, bu- tileno glicol, neopentil glicol e glicerol. Especialmente preferidos são os álcoois mono-hídricos com 1 a 4 átomos de carbono, por exemplo, me- tanol, etanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol e terc- butanol.
[0045] Os éteres de glicol miscíveis em água preferidos são díme- ros, trímeros e oligômeros de etileno glicol e propileno glicol tais como dietileno glicol, trietileno glicol, oligoetileno glicol, dipropileno glicol, tri- propileno glicol e oligopropileno glicóis. Os oligoetileno glicóis e os oli- gopropileno glicóis de preferência possuem um peso molecular médio numérico entre 200 e 1000 g/mol. Similarmente adequados são os éte- res de etileno glicol ou propileno glicol com álcoois inferiores tendo de 1 a 3 átomos de carbono, incluindo, mas não limitados a estes, éter monometílico de etileno glicol, éter dimetílico de etileno glicol, éter mo- noetílico de etileno glicol e éter dietílico de etileno glicol.
[0046] Os ésteres preferidos são acetato de etila e acetato de 2-
etoxietila. As amidas preferidas são acetamida, N,N-dimetil formamida, acetamida e N,N-dimetil acetamida. As cetonas preferidas são aceto- na, butanona e pentanona.
[0047] Os solventes orgânicos miscíveis em água (D) particular- mente preferidos são metanol, etanol, etileno glicol e glicerol e mistu- ras contendo esses solventes. Em uma modalidade preferida, a com- posição de desemulsificante concentrada miscível em água contém pelo menos um álcool mono-hídrico. Preferivelmente, o solvente mis- cível em água contém mais do que 10% em peso, mais preferivelmen- te de 20 a 90% em peso e especialmente de 40 a 75% em peso, tal como, por exemplo, mais do que 20% em peso, mais do que 40% em peso ou 10 a 90% em peso, 10 a 75% em peso, 20 a 75% em peso ou 40 a 90% em peso de um álcool mono-hídrico. Em uma outra modali- dade preferida, o solvente miscível em água é um álcool mono-hídrico.
[0048] A composição de desemulsificante concentrada contém en- tre 3 e 49% em peso, de preferência entre 5 e 34% em peso, especi- almente entre 7 e 23% em peso e especialmente preferível entre 10 e 19% em peso, tal como, por exemplo, entre 3 e 34% em peso, entre 3 e 23% em peso, entre 5 e 49% em peso, entre 5 e 23% em peso, entre 5 e 19% em peso, entre 7 e 49% em peso, entre 7 e 34% em peso, entre 7 e 19% em peso, entre 10 e 49% em peso, entre 10 e 34% em peso ou entre 10 e 23% em peso de pelo menos um solvente orgânico miscível em água (D). SOLVENTE ORGÂNICO IMISCÍVEL DE ÁGUA (C)
[0049] O solvente orgânico imiscível em água (C) é um componen- te opcional. A fim de reduzir a viscosidade do desemulsificante (A), a presença de uma pequena quantidade de um solvente imiscível em água muitas vezes provou facilitar a dispersão da composição de de- semulsificante concentrada no fluido aquoso e sustentar o desempe- nho na quebra de emulsões de água e óleo.
[0050] Os solventes orgânicos (C) imiscíveis em água particular- mente úteis são hidrocarbonetos alifáticos, aromáticos e alquilaromáti- cos e suas misturas. Os desemulsificantes (A) utilizáveis de acordo com a invenção são pelo menos parcialmente solúveis nesses solven- tes pelo menos até certo ponto de 20% em peso a 50°C. Os solventes preferidos não contêm quaisquer grupos polares na molécula. De mo- do a minimizar a complexidade do mecanismo, o seu ponto de ebuli- ção é preferivelmente acima da temperatura de operação, por exem- plo, acima de 60°C e de preferência acima de 80°C, como, por exem- plo, entre 80 e 200°C sob condições padrão. Exemplos de solventes adequados são decano, tolueno, etilbenzeno, xileno, dietilbenzeno, trimetilbenzeno, naftaleno, tetralina, decalina, e misturas de solventes comerciais, tais como os tipos Shellsol®, Exxsol®, Isopar®, Solves- so®, Solvent Naphtha, nafta aromática e/ou querosene. Nas modali- dades preferidas, o solvente imiscível em água compreende pelo me- nos 10% em peso, de preferência de 20 a 100% em peso, por exem- plo, de 30 a 90% em peso, de componentes aromáticos.
[0051] A parte do solvente orgânico imiscível em água (C) na composição de desemulsificante concentrada está preferivelmente en- tre 0,1 e 20% em peso, mais preferivelmente entre 0,5 e 10% em peso e especialmente entre 1 e 5% em peso, tal como, por exemplo, abaixo de 10% em peso, abaixo de 1% em peso, abaixo de 5% em peso ou entre 0,1 e 10% em peso, entre 0,1 e 5% em peso, entre 0,5 e 20% em peso, entre 0,5 e 5% em peso, entre 1 e 20% em peso ou entre 1 e 10% em peso. Se um solvente orgânico imiscível em água (C) estiver presente na composição de desemulsificante concentrada, sua quanti- dade é de preferência menor do que 20% em peso, mais preferivel- mente entre 0,1 e 20% em peso e especialmente entre 1 e 10% em peso da quantidade de solvente orgânico miscível em água (D) pre- sente, tal como, por exemplo, menos do que 10% em peso ou entre
0,1 e 20% em peso ou entre 0,1 e 10% em peso da quantidade de sol- vente orgânico miscível em água (D) presente. Em uma modalidade especialmente preferida, a composição de desemulsificante concen- trada é destituída de um solvente orgânico imiscível em água (C). ÁGUA (E)
[0052] A água é um componente opcional. Frequentemente, a água é introduzida na composição de desemulsificante concentrada através de um ou mais componentes em pequenas quantidades. Pre- ferivelmente, o teor de água na composição de desemulsificante con- centrada está abaixo de 3,0% em peso, mais preferivelmente entre 0,01 e 3,0% em peso e especialmente entre 0,1 e 1,0% em peso, tal como, por exemplo, abaixo de 1,0% em peso ou abaixo 0,1% em pe- so, ou abaixo de 0,01% em peso ou entre 0,01 e 5,0% em peso, ou entre 0,01 e 2,0% em peso, ou entre 0,01 e 1,0% em peso, ou entre 0,1 e 5,0% em peso ou entre 0,1 e 3,0% em peso ou entre 0,1 e 2,0% em peso. Se a água (E) estiver presente na composição de desemulsi- ficante concentrada, seu teor é de preferência menor que 20% em pe- so, mais preferivelmente entre 0,1 e 10% em peso e especialmente preferível entre 1 e 8% em peso da quantidade de solvente orgânico miscível em água (D) presente, como, por exemplo, menos de 10% em peso ou menos de 8% em peso ou entre 0,1 e 20% em peso ou entre 0,1 e 8% em peso ou entre 1 e 20% em peso ou entre 1 e 10% em pe- so da quantidade de solvente orgânico miscível em água (D) presente.
[0053] As composições de desemulsificante concentradas de acordo com a invenção contêm preferivelmente A) de 50 a 94% em peso de pelo menos um desemulsificante, B) de 0,1 a 20% em peso de um tensoativo selecionado de tensoativos aniônicos, catiônicos, zwitteriônicos e não iônicos, C) menos do que 20% em peso de solvente orgânico imiscível em água
D) de 5 a 49% em peso de pelo menos um solvente miscível em água e E) menos do que 5% em peso de água.
[0054] Para aplicação da composição de desemulsificante concen- trada para quebra de uma emulsão de óleo e água, a composição de desemulsificante concentrada é em primeiro lugar misturada com um fluido aquoso para gerar uma dispersão do desemulsificante em água. Subsequentemente, a dispersão aquosa do desemulsificante é mistu- rada com a emulsão de óleo e água. Os fluidos aquosos adequados para a preparação da dispersão incluem água doce e diferentes graus de salmoura, incluindo água da bica, água salobra, água salina e água do mar, assim como água produzida e separada do óleo bruto. Espe- cialmente preferível é a água do mar. A água do mar é compreendida por ser água de um mar ou oceano. Em média, a água do mar contém ao redor de 3,5% em peso de sais dissolvidos. No entanto, dependen- do da proveniência, o teor de sal também pode ser maior ou menor.
[0055] As dispersões de desemulsificante de acordo com a inven- ção são fluidos nos quais partículas finas de um desemulsificante são dispersas em uma fase líquida contínua aquosa. Além da água, a fase líquida contínua contém pelo menos a quantidade de solvente orgâni- co miscível em água (D) introduzido pela composição de desemulsifi- cante concentrada. No caso de salmoura, a água do mar e similares contém sais dissolvidos. Além disso, o fluido aquoso pode conter sol- vente orgânico miscível em água adicional como, por exemplo, meta- nol, etanol, etileno glicol, propileno glicol ou glicerol. Quando um sol- vente orgânico miscível em água está presente, ele faz parte da fase contínua juntamente com a água. Nas dispersões de acordo com a invenção, o desemulsificante pode estar no estado líquido ou sólido. Muitas vezes, o desemulsificante é o polímero ativo puro, mas de pre-
ferência é uma solução no solvente orgânico essencialmente insolúvel em água, de preferência aromático (C).
[0056] Para a preparação da dispersão, a composição de dese- mulsificante concentrada é misturada com o fluido aquoso em batelada ou de um modo contínuo, opcionalmente com aquecimento. Frequen- temente, a agitação simples é suficiente para dispersar o desemulsifi- cante concentrado no fluido aquoso.
[0057] Em uma modalidade preferida, a composição de desemulsi- ficante concentrada é dispersa no fluido aquoso, opcionalmente en- quanto aquece um ou ambos os componentes. É dada preferência ao trabalho nas temperaturas entre o ponto de fusão do desemulsificante polimérico solúvel em óleo (A) e o ponto de ebulição do solvente. Es- pecialmente preferíveis são as temperaturas entre 20 e 110°C. Antes da sua adição ao processo de dispersão, a temperatura do fluido aquoso e da composição de desemulsificante concentrada pode ser a mesma ou diferente.
[0058] A quantidade de composição de desemulsificante concen- trada adicionada à fase aquosa está entre 0,1 e 7% em peso, preferi- velmente entre 0,2 e 5% em peso e especialmente entre 0,3 e 2,5% em peso, como, por exemplo, entre 0,1 e 5% em peso, entre 0,1 e 2,5% em peso, entre 0,2 e 7% em peso, entre 0,2 e 2,5% em peso, entre 0,3 e 7% em peso ou entre 0,3 e 5% em peso em relação à fase aquosa. De preferência, as dispersões contêm entre 0,1 e 5% em pe- so, mais preferivelmente entre 0,2 e 3% em peso, e especialmente en- tre 0,5 e 2,5% em peso, tal como, por exemplo, entre 0,1 e 3% em pe- so, entre 0,1 e 2,5% em peso, entre 0,2 e 5% em peso, entre 0,2 e 2,5, entre 0,5 e 5% em peso ou entre 0,5 e 3% em peso de desemulsifican- te disperso.
[0059] A dispersão da composição de desemulsificante concentra- da pode ser executada no modo de batelada ou contínuo. Em locais remotos, um modo contínuo de dispersão provou ser menos complexo e, portanto, vantajoso. Em uma modalidade preferida, a dispersão da composição de desemulsificante concentrada na fase aquosa é sus- tentada e especialmente acelerada pela mistura intensa. Isso libera tamanhos de partícula menores, melhora a estabilidade da dispersão e fornece melhor desempenho. Misturadores dinâmicos assim como es- táticos são adequados para dispersar a composição de desemulsifi- cante concentrada e, especialmente, para dispersá-la em um modo contínuo. De preferência, a mistura da composição de desemulsifican- te concentrada e da fase aquosa é exposta a altas taxas de cisalha- mento de pelo menos 103 s-1 e preferivelmente de pelo menos 105 s-1, como, por exemplo, de pelo menos 106 s-1.
[0060] Em uma primeira modalidade preferida, a dispersão é efe- tuada por um misturador dinâmico. Os misturadores dinâmicos preferi- dos são selecionados entre dispersores de alto cisalhamento, homo- geneizadores de alta pressão, homogeneizadores de alto cisalhamen- to e reatores de microjato e incluem impulsores, agitadores/misturado- res especiais, moinhos, dispersores de rotor-estator e misturadores de bomba integrais.
[0061] Os misturadores dinâmicos mais comuns são os disperso- res rotor-estator, também chamados de misturadores de alto cisalha- mento. Através da colocação de um envoltório bem ajustado em torno de um impulsor de alta velocidade, uma ação de cisalhamento entre as pás e o envoltório do estator é criada. Visto que o material a ser dis- perso é bombeado centrifugamente através da boca de mistura, ele sofre tensões de cisalhamento que resultam em mistura dispersiva. O intenso cisalhamento hidráulico provoca excelente capacidade de mis- tura. As máquinas rotor-estator são flexíveis em suas funções e estão disponíveis para aplicações tanto por batelada quanto contínuas. Ta- xas de cisalhamento adequadas podem ser obtidas, por exemplo, por meio de dispersores de disco dentado (por exemplo, Ultra-Turrax®) ou homogeneizadores de alta pressão com arquitetura de canal conven- cional ou preferivelmente angular (Microfluidizer®). As taxas de cisa- lhamento adequadas também são obteníveis por meio de um Cavitron ou por ultrassom.
[0062] Outros exemplos de misturadores dinâmicos adequados foram descritos no estado da técnica. Por exemplo: a DE-A-1082576 divulga um mecanismo de mistura de con- tra fluxo, no qual as pás de agitação são dispostas em ângulo nos bra- ços de sustentação. Os braços de sustentação são configurados de maneira semelhante a uma espada e são posicionados em um ângulo com o eixo da haste do mecanismo de agitação de modo que a dire- ção de transporte da superfície do braço de sustentação seja oposta à direção de transporte das pás de agitação; a US-B-7775704 divulga um dispositivo para produzir conti- nuamente emulsões ou dispersões enquanto exclui o ar compreen- dendo um recipiente de mistura, que é fechado por todos os lados e que possui tubos de suprimento e tubos de descarga para introduzir e descarregar substâncias ou composições fluidas e também um impul- sor, que permite uma entrada de agitação na emulsão ou dispersão sem gerar forças de cavitação e sem homogeneização em alta pres- são; a US-B-8047702 divulga um misturador de alto cisalhamen- to em um tanque de retenção operado em um processo de fluxo contí- nuo. O fluxo volumétrico do material dentro e fora do tanque de reten- ção estabelece o tempo de permanência em contato com os elemen- tos de cisalhamento. Um misturador de cisalhamento em batelada é utilizado em um tanque que possui fluxo contínuo para o fundo e es- coamento na parte superior. A câmara de mistura é dimensionada pa-
ra o tempo máximo de permanência necessário, a diminuição do fluxo aumenta o tempo de permanência; a US-B-8622607 divulga o uso de ferramentas de mistura e cisalhamento conhecidas que são fixadas em uma haste, em que a haste é montada de forma rotativa em uma cuba pelo menos parcial- mente cilíndrica, e as ferramentas de mistura terminam em uma dis- tância muito curta de uma superfície interna da cuba e a haste possui meios de acionamento; a EP-A-2394804 divulga uma amassadeira de alto cisalha- mento em fusão, incluindo uma unidade de alto cisalhamento tendo um hélice interna do tipo retroalimentação configurada para aplicar tensão de alto cisalhamento a uma resina fundida; a US-A-2016/0008743 divulga um misturador de processa- mento de líquidos que compreende uma unidade de mistura e um re- cipiente de desaeração. A unidade de mistura é separada do vaso de desaeração e em conexão fluida com o recipiente de desaeração, e o misturador de processamento de líquidos compreende pelo menos uma entrada de aditivo disposta entre o recipiente de desaeração e um dispositivo de mistura de alto cisalhamento da unidade de mistura para a introdução do aditivo a jusante do recipiente de desaeração.
[0063] Em uma outra modalidade preferida, a dispersão é efetuada por um misturador estático. Misturadores estáticos são dispositivos localizados em uma tubulação tendo internos estacionários que efetu- am a mistura de correntes de produtos fluidos utilizando a energia de fluxo. Ao intensificar as turbulências no tubo através do qual o fluxo ocorre, elas reduzem a zona necessária para atingir um padrão sufici- ente de mistura. Nas modalidades preferidas, elas consistem em uma multiplicidade do mesmo ou de diferentes tipos de elementos de mistu- ra que são instalados em sucessão em um canal através do qual a corrente do produto circula, individualmente ou combinada em grupos,
e deslocada em 90 ° entre si. Os elementos de mistura devem ser con- figurados de tal modo que eles desviem e cortem espacialmente as correntes do produto.
[0064] A escolha de um misturador estático adequado depende não menos do fluxo no tubo de transporte: por exemplo, um fluxo lami- nar requer separação mais intensiva, rearranjos e retromistura da cor- rente do que do fluxo turbulento. A técnica anterior inclui uma multipli- cidade de concepções de misturadores estáticos que são adequados para o processo de acordo com a invenção. Com relação aos projetos muito diferentes de misturadores estáticos, referência é feita à revisão em M. H. Pahl and E. Muschelknautz, Chem.-lng.-Tech., volume 51 (1979), pages 347 to 364, e esta divulgação é incorporada no presente pedido a título de referência.
[0065] Os misturadores estáticos úteis provaram ser, por exemplo, Multiflux, Sulzer, PMR, McHugh, Komax e Honeycomb, X, Ross-ISG e misturadores helicoidais. É dada particular preferência aos misturado- res helicoidais que possuem grupos de elementos helicoidais de 2 a 200, de preferência de 5 a 100 e especialmente de 10 a 50, os ele- mentos de mistura que efetuam a mistura radial completa, por exem- plo, misturadores Kenics.
[0066] Preferência é dada ao uso do misturador estático em um oleoduto utilizado para transportar o fluido aquoso combinado com a composição de desemulsificante concentrada para o recipiente de se- paração de água. Outros componentes aditivos que são adicionados à fase aquosa em menores proporções, por exemplo, até 10% em volu- me, de preferência até 5% em volume e especialmente até 1% em vo- lume, também podem ser adicionados diretamente ao misturador está- tico através de um ponto de injeção. Para atingir um grau suficiente de mistura, a preferência é dada a um comprimento relativo de misturador L/D de 2 a 50, em particular de 3 a 10, especialmente de 5 a 10, onde
L é o comprimento e D é o diâmetro da zona de mistura.
[0067] É dada preferência ao misturador estático que é dimensio- nado de tal forma que a queda de pressão sobre a zona de mistura seja menor do que 10 bar (106 Pascal), em particular de 0,001 a 5 bar (102 a 5,105 Pascal) e especialmente de 0,05 a 1 bar (5,103 a 105 Pas- cal). No caso mais simples, a pressão utilizada para transportar o flui- do aquoso é utilizada para mistura. No entanto, também é possível uti- lizar bombas de aumento de pressão.
[0068] Do mesmo modo adequado é um processo de mistura por injeção em que o desemulsificante concentrado é injetado em uma corrente de fluido aquoso com um jato líquido de área aberta elevada de alta velocidade através de uma bomba de jato, tal como descrito, por exemplo, na WO 99/43887.
[0069] Independentemente da técnica aplicada para dispersão da composição de desemulsificante concentrada, a temperatura da com- posição de desemulsificante concentrada a ser misturada e dispersa em água é preferivelmente ajustada de tal maneira que sua viscosida- de seja abaixo de 5000 mPas, de preferência entre 1 e 1000 mPas e mais preferivelmente entre 10 e 500 mPas. Dependendo da composi- ção de desemulsificante concentrada, esta pode ser de até 120°C, ge- ralmente de 10 a 100°C. O fluido aquoso pode ter uma temperatura mais elevada ou mais baixa.
[0070] Semelhantemente, para obter uma dispersão homogênea, o tempo necessário para a mistura é menor do que 60 segundos, pre- ferivelmente menor do que 30 segundos, em particular menor do que 15 segundos e especialmente menor do que 5 segundos. Isso corres- ponde substancialmente ao tempo que os componentes necessitam para fluir através do misturador e é mais rápido por um fator de 100 a
10.000 do que no caso da mistura em bateladas.
[0071] A temperatura da mistura na saída do misturador dinâmico,
respectivamente estático, é de preferência de 25 a 90°C, em particular de 30 a 85°C. O processo de acordo com a invenção em princípio não requer temperatura constante. Preferência é dada para manter a tem- peratura constante na saída do misturador durante a mistura dentro de ± 10°C, em particular dentro de ± 5°C.
[0072] Imediatamente após a sua preparação, o tamanho médio de partícula da dispersão aquosa, conforme medido através da disper- são da luz dinâmica (média Z), é de preferência abaixo de 50 µm, mais preferivelmente entre 0,001 e 20 µm e especialmente entre 0,01 e 10 µm, tal como, por exemplo, entre 0,001 e 50 µm, entre 0,001 e 10 µm, entre 0,01 e 50 µm, entre 0,01 e 20 µm, entre 0,001 e 5 µm ou entre 0,01 e 5 µm. Em uma modalidade preferida, o tamanho de partícula está abaixo de 1 µm, como, por exemplo, entre 0,001 e 1 µm ou entre 0,01 e 1 µm.
[0073] Além de um desemulsificante apropriadamente seleciona- do/otimizado (A), a quebra de uma dada emulsão requer uma quanti- dade adequada do desemulsificante, mistura adequada do desemulsi- ficante disperso com a emulsão de água e óleo e tempo de retenção suficiente nos separadores para sedimentar as gotículas de água. De preferência, a separação é feita em temperaturas elevadas, por exem- plo, em temperaturas acima de 30°C, mais preferivelmente entre 40°C e 160°C e especialmente entre 50 e 150°C como, por exemplo, entre 30 e 160°C, entre 30 e 150°C, entre 30 e 150°C, entre 40 e 150°C ou entre 50 e 160°C. O processo é especialmente vantajoso em tempera- turas abaixo de 90°C e mesmo abaixo de 80°C, como, por exemplo, entre 30 e 90°C, entre 30 e 80°C, entre 40 e 90°C, entre 40 e 80°C ou entre 40 e 90°C.
[0074] Em uma modalidade preferida, o fluido aquoso contendo um desemulsificante disperso é doseado e misturado com a emulsão de água e óleo imediatamente após a sua preparação. Imediatamente significa que o fluido aquoso é misturado com a emulsão sem armaze- namento intermediário; a residência em uma linha de transporte ou dosagem não é crítica para a estabilidade e/ou o desempenho do flui- do aquoso. Geralmente, a taxa de dosagem do fluido aquoso contendo a composição de desemulsificante concentrada dispersa para a emul- são de água e óleo está entre 0,01 e 3,5% em peso, de preferência entre 0,02 e 2% em peso e especialmente entre 0,05 e 1% em peso, tal como, por exemplo, entre 0,01 e 2% em peso, entre 0,01 e 1% em peso, entre 0,02 e 3,5% em peso, entre 0,02 e 1% em peso, entre 0,05 e 3,5% em peso ou entre 0,05% em peso e 2% em peso em relação à emulsão de água e óleo. A maior quantidade da dispersão aquosa do desemulsificante em comparação com a respectiva composição de desemulsificante concentrada torna possível que o desemulsificante seja misturado mais uniformemente com a emulsão. Misturadores es- peciais podem ser instalados para garantir uma mistura adequada do desemulsificante disperso com a emulsão de água e óleo. Os mistura- dores adequados são conhecidos daqueles versados na técnica e in- cluem válvulas de mistura, tubos de injeção, misturadores de injeção, misturadores cinéticos, misturadores estáticos e misturadores de vórti- ce. Frequentemente as turbulências induzidas pelo fluxo rápido atra- vés das tubulações e principalmente através das obstruções e curvatu- ras são suficientes para uma mistura adequada do desemulsificante com a emulsão de água e óleo. Isso é especialmente válido para apli- cações de fundo de poço.
[0075] A quantidade de desemulsificante concentrado de acordo com a invenção a ser adicionada à emulsão de água e óleo é determi- nada pela concentração resultante do desemulsificante (A). A quanti- dade de desemulsificante (A), como componente da composição de acordo com a invenção, a ser adicionada à emulsão de água e óleo,
variará com o sistema de emulsão a ser quebrado, mas em geral uma quantidade suficiente de desemulsificante (A) calculada em uma base ativa está na faixa de cerca de 1 a 1000 partes por milhão (ppm) em peso da emulsão de água e óleo, de preferência ao redor de 2 a 100 ppm e especialmente ao redor de 5 a 50 ppm, por exemplo, ao redor de 1 a 100 ppm, ao redor de 1 a 500 ppm, ao redor de 2 a 1000 ppm, ao redor de 2 a 50 ppm, ao redor de 5 a 1000 ppm ou ao redor de 5 a 50 ppm.
[0076] O método para separar uma emulsão de água e óleo de acordo com a invenção é adequado para emulsões de água e óleo bruto e, de preferência, para emulsões contendo um óleo bruto tendo uma gravidade API entre 10 e 60° e especialmente para emulsões contendo um óleo bruto tendo uma gravidade API entre 14° e 30°, por exemplo, entre 10 e 30° ou entre 14 e 60°. É vantajosamente aplicável para a quebra de emulsões de água em óleo. Além das aplicações acima do solo, as dispersões de acordo com a invenção são especial- mente adequadas para aplicação ao longo da coroa anular de revesti- mento dos poços de petróleo, onde se misturam com os fluidos do po- ço antes de subirem na tubulação do poço e, assim, podem efetiva- mente quebrar as emulsões e/ou impedir a formação de emulsões. Onde a quebra de emulsões é executada na superfície, a dispersão é preferivelmente introduzida na ou próximo da boca de carga, permitin- do que ela se misture com a emulsão nas linhas de fluxo durante sua transferência para o separador. Pode ser aplicada igualmente para a operação de dessalinizadores.
[0077] A aplicação de composições de desemulsificante altamente concentradas de acordo com a invenção permite reduzir significativa- mente o esforço logístico para os desemulsificantes químicos em lo- cais remotos. Como a composição de desemulsificante concentrada de acordo com a invenção é essencialmente livre de água, ela pode ser manipulada, bombeada e/ou carregada mesmo em baixas tempe- raturas. A viscosidade da composição de desemulsificante concentra- da pode ser ajustada às necessidades pelo conteúdo de solvente or- gânico miscível em água (D) e/ou solvente orgânico imiscível em água (C). Quando dispersas em fluidos aquosos como a água do mar, sal- moura ou até água produzida, que geralmente está prontamente dis- ponível nesses locais, as composições de desemulsificante concentra- das podem ser aplicadas com muita facilidade.
[0078] Além disso, o uso de fluidos aquosos como água do mar ou água produzida como veículo para o desemulsificante leva a uma pro- pagação mais eficaz do desemulsificante na interface entre óleo e água e uma redução mais eficiente da tensão interfacial (IFT). Visto que a composição de desemulsificante concentrada dispersa em água é aplicada na forma de gotículas finamente distribuídas com uma quantidade substancialmente aumentada de partículas disponíveis pa- ra interagir com a fase limite de uma emulsão de água e óleo bruto. A velocidade dessas pequenas partículas é maior do que com partículas macroscópicas e facilita o contato e a propagação na interfase água- óleo. O tensoativo suporta ainda a transferência do material ativo para a interface. Uma vez que a IFT é reduzida, uma coalescência rápida e, como consequência, um crescimento do tamanho das gotículas de água resulta em separação acelerada da água emulsificada no óleo. Isto permite reduzir a taxa de dosagem do desemulsificante e/ou redu- zir o tempo de permanência da emulsão no separador em comparação com as formulações de acordo com o estado da técnica.
[0079] Dentro deste relatório descritivo, as porcentagens são por- centagens em peso, a não ser que de outra maneira especificada. Exemplos Preparação de composições de desemulsificante concentradas (CD)
[0080] Os componentes apresentados na tabela 1 foram pesados em um copo químico de 250 ml e agitados durante 15 minutos a 40 °C para se obter as composições de desemulsificante concentradas CD1 a CD12. Os seguintes desemulsificantes (D), tensoativos (SF) e sol- ventes miscíveis em água (WS) foram utilizados para a preparação dos concentrados: D1: Resina de nonil fenol formaldeído oxialquilada, reticulada com di- isocianato de tolueno, contendo 25% de solvente aromático D2: polímero de bloco EO-PO contendo 60% em peso de propileno glicol D3: Copolímero de bloco EO/PO reticulado, esterificado com uma mis- tura de amina graxa de sebo alcoxilada e ácido graxo dimérico D4: Resina de nonil fenol / butil fenol formaldeído oxialquilada D5: Sal de sódio do ácido dodecil benzil sulfônico SF1: Sorbitano polietoxilado (20) parcialmente esterificado com ácido oleico (valor de HLB 15) SF2: Nonil fenol etoxilado com 8 moles de óxido de etileno (valor de HLB 12) SF3: N-Octoyl/decanoil-N-metil glucamida (valor de HLB 13) SF4: Sal dietanolamônio de ácido graxo de resina líquida (valor de HLB 18) SF5: Sulfato de éter laurílico (2EO), sal de sódio (valor de HLB aprox. 40) WS1: metanol WS2: etanol WS3: água WS4: etileno glicol WS5: glicerol
Tabela 1: Ingredientes das composições de desemulsificante concen- tradas amostra desemulsificante (g) tensoativo (g) solvente (g) CD1 D1 (37,5) D2 (30,7) D3 (16,4) SF2 (13,4) WS2 (8,2) CD2 D1 (34,8) D2 (28,4) D3 (9,4) SF2 (19,2) WS2 (8,2) CD3 D1 (29,7) D2 (24,5) D3 (35,6) SF1 (2,0) WS2 (8,2) CD4 D1 (48,3) D2 (41,5) — SF3 (2,0) WS2 (8,2) CD5 D1 (46,4) D2 (39,9) — SF3 (7,5) WS1 (6,2) CD6 D3 (84,8) — — SF4 (9,8) WS1 (5,4) CD7 D4 (58,0) — — SF3 (4,8) WS2 (37,2) CD8 D1 (75,6) — — SF5 (7,4) WS4 (17,0) CD9 D2 (17,0) D4 (70,5) — SF3 (6,5) WS5 (6,0) CD10 D1 (48,3) D2 (41,5) — — WS2 (10,2) (comp.) CD11 WS2 (4,1) D1 (24,1) D2 (20,7) — SF3 (3,0) (comp.) WS3 (49,1) CD12 WS2 (27,8) D1 (13,3) D2 (26,0) — — (comp.) WS3 (34,2) CD13 D2 (69,0) D5 (1,0) — SF3 (3,0) WS3 (27,0) (comp.) WS2 (25) CD14 D2 (69,0) D5 (1,0) — SF3 (3,0) WS3 (2) CD15 D2 (25,0) D5 (1,0) — SF3 (3,0) WS3 (71,0) (comp.) (comp.) = exemplo comparativo, não de acordo com a invenção Preparação de desemulsificantes dispersos (DD)
[0081] A fim de avaliar a eficiência das composições de desemulsi- ficante concentradas dispersas em um fluido aquoso, as composições de desemulsificante concentradas foram dispersas em diferentes graus e quantidades de água, conforme apresentado na tabela 2.
[0082] Uma alíquota da composição de desemulsificante concen- trada (CD) e água foram doseadas em um copo químico de vidro de 250 ml equipado com um Ultra-Turrax® e agitado em 5000 rpm duran- te 2 min. Isso resultou em dispersões ligeiramente turvas. O tamanho de partícula das dispersões foi determinado através da dispersão da luz dinâmica imediatamente após a preparação e após seis horas em repouso na temperatura ambiente. A aparência das dispersões foi veri- ficada visualmente após 6 horas em repouso na temperatura ambien- te. Os resultados são resumidos na tabela 2. Tabela 2: Composição e caracterização dos desemulsificantes dispersos amostra CD (g) fase aquosa tamanho de partícula [µm] aparência (g) imediatamente @6 horas @6 horas DD1 CD1 água do mar 0,22 0,30 homogênea (2,5) (97,5) DD2 CD2 água do mar 0,25 0,36 homogênea (2,5) (97,5) DD3 CD3 água do mar 0,49 10,5 homogênea (2,5) (97,5) DD4 CD4 água do mar 0,28 11,4 homogênea (2,5) (97,5) DD5 CD5 água do mar 0,33 11,6 homogênea (2,5) (97,5) DD6 CD6 água do mar 0,37 7,1 homogênea (2,5) (97,5) DD7 CD7 água do mar 0,41 8,9 homogênea (2,5) (97,5) DD8 CD8 água da bica 0,40 12,0 homogênea (2,5) (97,5) DD9 CD9 água prod. 1,62 3,5 homogênea (2,5) (97,5) DD10 CD4 água do mar 1,37 15,6 homogênea (5,0) (95,0)
DD11 CD8 água do mar 0,82 12,0 homogênea (5,0) (95,0) DD12 CD4 água do mar 0,38 9,2 homogênea (1,5) (98,5) DD13 CD4 água da bica 0,32 1,20 homogênea (0,5) (99,5) DD14 CD10 água do mar 53 n. d. cremosa (comp.) (2,5) (97,5) DD15 CD11 água do mar 0,43 6,3 homogênea (comp.) (6,5) (93,5) DD16 CD12 água do mar 34 n. d. cremosa (comp.) (1,5) (98,5) DD17 CD6 água do mar 4,52 n. d. cremosa (comp.) (15,0) (85,0) DD18 CD13 água do mar 45 n. d. cremosa (comp.) (3,5) (96,5) DD19 CD14 água do mar 0,28 4,7 homogênea (3,5) (96,5) DD20 CD15 água do mar 1,45 62 parcialmente (comp.) (9,2) (90,8) cremosa n. d. = não determinado; água prod. = água produzida, contendo 57 g de sal por litro; (comp.) = exemplo comparativo, não de acordo com a invenção Testes em frascos, procedimento geral
[0083] Para avaliação da eficiência dos desemulsificantes disper- sos, testes em frascos foram efetuados. Nestes testes, 100 ml de uma emulsão de água e óleo foram colocados em um cilindro de vidro côni- co (volume de 120 ml) e aquecidos a 40°C resp. 60°C em um banho com termostato. Após o equilíbrio no banho de água (pelo menos 10 minutos), os desemulsificantes dispersos (DD) recentemente prepara- dos de acordo com o método descrito acima foram adicionados à emulsão de água e óleo com a ajuda de uma micropipeta com as ta- xas de dosagem apresentadas na tabela 3. Após a selagem, os fras-
cos foram agitados vigorosamente na direção vertical durante 1 minu- to.
Subsequentemente, os frascos foram colocados no banho com termostato e o tempo começou a contar.
As leituras de gota de água foram tomadas visualmente com o auxílio de uma lanterna nos seguin- tes momentos: 2, 5, 8, 10, 15, 20, 25, 30, 40 e 60 minutos.
Após o re- pouso de 10 minutos, os frascos foram retirados do banho para execu- tar 10 movimentos satisfatórios.
Depois disso, os frascos foram substi- tuídos para o banho, sem interrupção até o final do experimento.
Os testes de frasco foram feitos com dois óleos brutos com gravidade API de 24° e um teor básico de sedimentos e água (BS&W) de 56% em volume, respectivamente, uma gravidade API de 18° e um teor BS&W de 64% em volume.
Ambas as emulsões de água em óleo tiveram uma condutividade elétrica de 0,5 µS.
O volume de água separado da emulsão foi medido em intervalos de 2 até 60 minutos e anotado na tabela 3. Para melhor discriminação dos resultados, a soma dos volu- mes de água separados nos diferentes momentos foi calculada.
Uma alta soma dos volumes separados é um indicador para um bom de- sempenho do desemulsificante.
Tabela 3: Medição da separação da água utilizando desemulsificantes dispersos (DD) em um óleo bruto com API 24° e BS&W de 56% em volume em uma temperatura de 60°C Exemplo dosagem Volume de água separado (em min) ∑ 2' 5' 8' 10' 15' 20' 25' 30' 40' 60' 1 não escrito 0 0 0 1 1 3 5 8 9 12 39 2 0,40% em volume DD1 3 12 24 36 45 50 52 53 54 55 384 3 0,40% em volume DD2 1 8 14 21 30 35 43 50 52 55 309 4 0,40% em volume DD3 1 16 36 52 52 54 55 56 56 56 434 5 0,40% em volume DD4 6 38 54 55 55 56 56 56 56 56 488 6 0,40% em volume DD5 1 31 52 54 55 56 56 56 56 56 473 7 0,40% em volume DD6 0 14 32 48 52 54 55 56 56 56 423 8 0,40% em volume DD7 1 6 13 19 27 37 43 50 55 56 307
9 0,40% em volume DD8 5 32 48 53 54 55 56 56 56 56 471 10 0,40% em volume DD9 1 5 10 19 27 35 42 50 53 55 297 11 0,67% em volume DD10 4 29 43 50 53 55 56 56 56 56 458 12 0,40% em volume DD15 2 6 8 12 18 25 32 38 46 52 239 (comp.) 13 0,01% em volume CD4 1 3 4 6 9 12 16 19 23 26 119 (comp.) 14 0,01% em volume DD19 3 5 20 32 41 49 56 56 56 56 374 (comp.) = exemplo comparativo, não de acordo com a invenção
[0084] Em outras séries de testes de separação de água, a quan- tidade de desemulsificantes dispersos (DD) adicionados a uma emul- são de óleo bruto foi variada e comparada com o desempenho das respectivas composições de desemulsificante concentradas (CD). Além disso, a taxa de dosagem mínima para alcançar uma desmulsifi- cação satisfatória foi determinada. O desempenho foi verificado com testes de frasco de acordo com o procedimento acima em um óleo bruto com teor de sedimento e água (BS&W) de 64% em volume e 18° API.
[0085] A tabela 4 abaixo mostra os resultados obtidos a 60°C e a tabela 5 mostra os resultados obtidos a 40°C. Tabela 4: Medição da separação da água após a adição de desemulsi- ficante dispersão (DD) em um óleo bruto com API 18° e BS&W de 64% em volume em uma temperatura de 60°C. exemplo desemulsificante dosagem Tempo para a quebra de emulsão (em min) ∑ (ppm em vol) 2' 5' 8' 10' 15' 20' 25' 30' 40' 60' 15 não escrito - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 (comp.) 16 DD4 4000 24 64 64 64 64 64 64 64 64 64 600 17 DD4 3000 15 54 64 64 64 64 64 64 64 64 581 18 DD4 2000 4 30 48 62 64 64 64 64 64 64 528 19 DD4 1000 0 0 0,5 8 20 54 56 60 62 62 322 20 CD4 100 2 12 22 51 56 64 64 64 64 64 463 (comp.)
21 CD4 50 0 0 0 1 2 8 26 48 57 62 204 (comp.) 22 DD15 2000 0 0 0 0 1 6 23 40 56 64 190 (comp.) 23 DD8 3000 12 43 61 64 64 64 64 64 64 64 564 24 DD8 2000 3 22 37 54 63 64 64 64 64 64 499 25 DD8 1000 0 0 0 5 13 39 51 59 63 64 294 26 CD 8 100 3 12 26 34 46 59 61 63 64 64 432 (comp.) 27 DD19 1000 10 15 21 32 39 46 51 58 62 62 396 (comp.) = exemplo comparativo, não de acordo com a invenção Tabela 5: Medição da separação da água após a adição de desemulsi- ficante disperso (DD) a um óleo bruto com API 18° e BSW de 64% em volume em uma temperatura de 40°C. exemplo desemulsificante dosagem Tempo para a quebra da emulsão (em min) ∑ (ppm em vol) 2' 5' 8' 10' 15' 20' 25' 30' 40' 60' 28 não escrito -- 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 (comp.) 29 DD4 4000 8 26 38 41 46 58 63 64 64 64 472 30 DD4 3000 4 16 27 29 31 36 40 46 52 58 339 31 DD4 2000 0 0 3 6 15 20 26 34 56 56 216 32 CD4 100 0 0 0 0 0 0 3 4 8 8 23 (comp.) 33 DD15 2000 0 0 1 5 9 18 25 35 44 55 192 (comp.) 34 DD8 3000 5 19 29 33 39 44 49 52 56 60 386 35 DD8 2000 0 0 5 9 15 18 29 41 56 58 231 36 CD8 100 0 0 0 0 1 2 5 7 11 15 41 (comp.) (comp.) = exemplo comparativo, não de acordo com a invenção
[0086] Em outros testes de frasco, as fases oleosas e aquosas fo- ram separadas após o teste. O óleo bruto utilizado tinha uma gravida- de API de 18° e um teor de BS&W de 64% em volume. Na fase oleosa separada, o teor de BS&W foi determinado pela análise de Karl Fis- cher e o teor de NaCl foi determinado de acordo com ASTM D3230 -
13. Na fase aquosa, o teor de óleo e graxa foi determinado de acordo com o EPA Method 1664 Revision B. Os resultados são resumidos na tabela 6. Tabela 6: Análise das diferentes fases oleosas e aquosas após o tra- tamento da emulsão com desemulsificantes dispersos e separação de fases exemplo desemulsificante fase oleosa óleo & graxa em (ppm em vol) BS&W (% NaCl (ppm água (ppm em vol) em volume) em peso) 37 DD4 (1600) 0,01 5 18 38 DD4 (1000) 0,10 53 13 39 DD4 (600) 0,11 58 14 40 (comp.) CD11 (50) 0,80 420 22 41 (comp.) CD4 (50) 0,60 350 25 42 (comp.) DD15 (1000) 0,38 310 23 43 DD19 (1000) 0,11 50 12 (comp.) = exemplo comparativo, não de acordo com a invenção
[0087] Os resultados dos exemplos de 1 a 43 mostram que a dis- persão das composições de desemulsificante concentradas aumenta sua eficiência de separação. Por exemplo, como pode ser visto na ta- bela 4 a 60°C, uma dosagem de 2000 ppm de desemulsificante dis- perso DD4, contendo 50 ppm de composição de desemulsificante con- centrada CD4 forneceu um desempenho comparável à composição de desemulsificante concentrada em uma taxa de dosagem de 100 ppm. A 40°C (tabela 5) 2000 ppm de DD4, contendo 50 ppm do concentra- do, mostra um desempenho significativamente superior ao concentra- do em 100 ppm. Além disso, os resultados das tabelas 4 e 5 mostram, especialmente em temperaturas mais baixas, que o desemulsificante disperso fornece uma separação mais eficiente do que a composição de desemulsificante concentrada.
[0088] Os resultados da tabela 6 mostram que a fase oleosa obti- da após o tratamento de emulsões de água e óleo com os desemulsifi- cantes dispersos de acordo com a invenção possui menor teor residual de BS&W e sal do que com as respectivas composições de desemulsi- ficante concentradas.
Adicionalmente, a fase aquosa contém menos óleo e graxa residuais, o que facilita o seu descarte.
Claims (32)
1. Composição de desemulsificante concentrada, caracteri- zada pelo fato de que compreende A) pelo menos 50% em peso de um desemulsificante, sele- cionado do grupo que consiste em um desemulsificante não iônico so- lúvel em óleo polimérico para óleos minerais e um ácido alquil aril sul- fônico ou seu sal e suas misturas, B) de 0,1 a 20% em peso de um tensoativo selecionado de tensoativos aniônicos, catiônicos, zwitteriônicos e não iônicos, o ten- soativo tendo um valor de HLB de 7 ou mais e sendo diferente do de- semulsificante, C) menos do que 20% em peso de um solvente orgânico imiscível em água, D) de 3 a 49% em peso de um solvente orgânico miscível em água e E) de 0 a 5% em peso de água, em que o desemulsificante é selecionado do grupo que consiste em alquil fenóis polioxialquilados, resinas de alquil fenol poli- oxialquiladas, alcanóis polioxialquilados, polióis polioxialquilados, alquil aminas polioxialquiladas, aminas poliméricas polioxialquiladas, ésteres de resina de poliglicol e ésteres de glicol polioxialquilados, opcional- mente sendo reticulados com aldeídos, éteres diglicidílicos, diisociana- tos e/ou ácidos policarboxílicos e suas combinações.
2. Composição de desemulsificante concentrada de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o ácido alquil aril sulfônico corresponde à fórmula (2) OR1 (2) R2 em que R1 é selecionado de hidrogênio, metais alcalinos, metais alcalinos terrosos, sais de amônio e N-alquilamônio, R2 é um resíduo de alquila linear ou ramificada com 1 a 20 átomos de carbono, e a relação de peso entre o ácido alquil aril sulfô- nico e o desemulsificante (A) está entre 5:1 e 1:10.
3. Composição de desemulsificante concentrada de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o solvente orgânico miscível em água (D) é selecionado de álcoois, glicóis, éteres de glicol, ésteres, amidas, cetonas com 1 a 6 átomos de carbono ou glicerina e suas misturas.
4. Composição de desemulsificante concentrada de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o solvente orgânico miscível em água (D) é selecionado de álcoois de mono-hidróxi C1-C4.
5. Composição de desemulsificante concentrada de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o tensoativo (B) é um tensoativo não iônico.
6. Composição de desemulsificante concentrada de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o tensoativo (B) é uma N-metil glucamida N-acilada.
7. Composição de desemulsificante concentrada de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que o tensoativo (B) é um tensoativo aniônico.
8. Composição de desemulsificante concentrada de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que a parte do desemulsificante polimérico solúvel em óleo (A) está entre 50 e 94% em peso.
9. Composição de desemulsificante concentrada de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que o concentrado contém menos do que 20, de preferência de 0,1 a 20, mais preferivelmente entre 1 e 10% em peso de solvente orgânico não miscível em água (C).
10. Composição de desemulsificante concentrada de acor- do com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que o concentrado contém água (E) em uma quantidade abaixo de 3,0% em peso, mais preferivelmente entre 0,01 e 3,0% em peso e es- pecialmente entre 0,1 e 1,0% em peso.
11. Composição de desemulsificante concentrada de acor- do com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que o concentrado contém água (E) em uma quantidade de menos do que 20% em peso, mais preferencialmente entre 0,1 e 10% em peso e especialmente preferível entre 1 e 8% em peso da quanti- dade de solvente orgânico miscível em água (D).
12. Processo para a quebra de uma emulsão de óleo e água, caracterizado pelo fato de que compreende i) preparar in situ uma dispersão aquosa da composição de desemulsificante concentrada como definida em qualquer uma das rei- vindicações 1 a 11 em um fluido aquoso e ii) misturar a dita dispersão aquosa com uma emulsão de óleo e água, em que a dispersão aquosa contém de 0,1 a 7% em peso do concentrado como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11.
13. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracteri- zado pelo fato de que o fluido aquoso é selecionado de água doce, salmoura, água salobra, água salina, água do mar e água produzida.
14. Processo de acordo com a reivindicação 12 ou 13, ca- racterizado pelo fato de que a preparação da dispersão é executada de modo contínuo.
15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 12 a 14, caracterizado pelo fato de que a preparação da disper- são é executada com um misturador dinâmico.
16. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracteri- zado pelo fato de que o misturador dinâmico é selecionado de equi- pamento de misturador de alto cisalhamento, homogeneizadores de alta pressão, homogeneizadores de alto cisalhamento e reatores de microjato.
17. Processo de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 12 a 14, caracterizado pelo fato de que a preparação da disper- são é executada com um misturador estático.
18. Processo de acordo com a reivindicação 17, caracteri- zado pelo fato de que um misturador helicoidal tendo grupos de ele- mentos helicoidais consistindo em 2 a 200 elementos de mistura é uti- lizado.
19. Processo de acordo com a reivindicação 17 ou 18, ca- racterizado pelo fato de que o misturador possui um comprimento de misturador relativo L/D de 2 a 50, onde L é o comprimento e D é o di- âmetro da zona de mistura.
20. Processo de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 17 a 19, caracterizado pelo fato de que a queda de pressão so- bre a zona de mistura é menor do que 10 bar (106 Pascal).
21. Processo de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 12 a 20, caracterizado pelo fato de que a temperatura na saída do misturador está entre 25 e 90°C.
22. Processo de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 12 a 21, caracterizado pelo fato de que o tempo de mistura é menor do que 60 s.
23. Processo de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 12 a 22, caracterizado pelo fato de que o tamanho médio de par-
tícula da dispersão aquosa está abaixo de 50 µm.
24. Processo de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 12 a 23, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: a) dosar continuamente de 0,1 a 7% em peso de uma com- posição de desemulsificante concentrada como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 11 em uma corrente de fluido aquoso, b) misturar a corrente preparada contendo o concentrado como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11 e o fluido aquoso a jusante do ponto de adição do concentrado para obter uma dispersão do desemulsificante no fluido aquoso, c) misturar a corrente de fluido aquoso contendo o dese- mulsificante disperso com uma emulsão de água e óleo, d) gotejar a água da emulsão coalescente e e) separar a fase oleosa da fase aquosa.
25. Processo de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 12 a 24, caracterizado pelo fato de que a emulsão de água e óleo é uma emulsão de água em óleo ou contém uma emulsão de água em óleo.
26. Processo de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 12 a 25, caracterizado pelo fato de que o processo é executado em um modo contínuo.
27. Processo de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 24 a 26, caracterizado pelo fato de que a corrente de fluido aquo- so contendo o desemulsificante disperso é adicionada à emulsão de água e óleo entre a boca de carga e o separador.
28. Processo de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 24 a 26, caracterizado pelo fato de que a mistura da corrente de fluido aquoso contendo o desemulsificante disperso com uma emulsão de água e óleo é realizada no fundo de poço na coroa anular de reves-
timento de um poço de petróleo.
29. Processo de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 12 a 28, caracterizado pelo fato de que a quantidade de fluido aquoso contendo o desemulsificante disperso adicionado à emulsão de água e óleo está entre 0,01 e 3,5% em peso em relação à emulsão de água e óleo.
30. Dispersão aquosa de uma composição de desemulsifi- cante concentrada, caracterizada pelo fato de que compreende de 0,1 a 7% em peso da composição de desemulsificante concentrada como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 11 em um fluido aquoso.
31. Dispersão aquosa de acordo com a reivindicação 30, caracterizada pelo fato de que o fluido aquoso é selecionado de água doce, salmoura, água salobra, água salina, água salgada, água do mar e água produzida.
32. Dispersão aquosa de acordo com a reivindicação 30 ou 31, caracterizada pelo fato de que o tamanho médio de partícula da dispersão aquosa está abaixo de 50 µm.
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