CN116322923A - 包含至少一种多元醇嵌段共聚物、至少一种烷氧基化烷基酚甲醛树脂和至少一种改性有机硅聚醚的补充性破乳剂添加剂 - Google Patents
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Abstract
实施方案涉及包含基础破乳剂组分和不同于该基础破乳剂组分的补充性破乳剂添加剂的破乳剂组合物，基于该补充性破乳剂添加剂的总重量计，该补充性破乳剂添加剂包含1重量％至30重量％的至少一种多元醇嵌段共聚物、1重量％至30重量％的至少一种烷氧基化烷基酚甲醛树脂和20重量％至98重量％的至少一种改性有机硅聚醚。该补充性破乳剂添加剂以10ppm至10,000ppm的量存在于该破乳剂组合物中。
Description
技术领域
实施方案涉及补充性破乳剂添加剂、包含基础破乳剂和补充性破乳剂添加剂的破乳剂、包含含有基础破乳剂和补充性破乳剂添加剂的破乳剂的乳液，以及包括添加包含基础破乳剂和补充性破乳剂添加剂的破乳剂的使乳液破乳的方法。
背景技术
用于从油田提取原油的某些技术可产生油和水的乳液。该乳液是不期望的体系，其需要分解成水相和油相。一旦破碎，则油相可继续进行进一步的加工。多种技术可用于尝试使乳液去稳定化。此类方法包括热、化学和/或静电方法。关于化学技术，破乳剂(demulsifier)(也称为“emulsion breaker”)是可用于使此类乳液去稳定化的化合物。破乳剂是表面活性剂样分子，其在乳液组分(例如水和油)之间的界面处是活性的，并且能够引起乳液组分的分离。这些化学品可随温度变化而使用，例如以使油粘度降低、搅拌乳液中水滴的运动和/或加速乳液分解。
虽然破乳剂目前确实存在，但是所生产的原油的日益增加的复杂特性和环境条件(诸如温度)的影响需要开发进一步的技术来改进已经存在的破乳剂。本发明提出，通过使用可选择性地添加到基础破乳剂中的补充性破乳剂添加剂，可以选择性地改进破乳剂的性能，例如在特定区域/环境条件下。
发明内容
实施方案可通过提供包含基础破乳剂组分和不同于基础破乳剂组分的补充性破乳剂添加剂的破乳剂组合物来实现。基于所述补充性破乳剂添加剂的总重量，所述补充性破乳剂添加剂包含1重量％至30重量％的至少一种多元醇嵌段共聚物、1重量％至30重量％的至少一种烷氧基化烷基酚甲醛树脂和20重量％至98重量％的至少一种改性有机硅聚醚。所述补充性破乳剂添加剂以10ppm至10,000ppm的量存在于所述破乳剂组合物中。
附图说明
通过参考详细说明和附图详细描述本发明的示例性实施方案，实施方案的特征对于本领域的普通技术人员将变得更加明显，在附图中：
图1示出实施例的破乳结果。
具体实施方式
在生产油期间，油可以与水作为粗油-水乳液而产生。粗油-水乳液是不期望的产物，其应被去稳定化。可出于经济和技术原因进行乳液的去稳定化。例如，可进行乳液的去稳定化以避免水的不经济输送，使腐蚀问题最小化，并降低输送泵的能量消耗。此外，为了使油适于管线输送，可能需要将水含量降低至规定的工业标准以下。
所谓术语“乳液”是指至少两种不混溶液体的混合物，该混合物包括至少一个液相(分散的液相)分散在另一个液相(连续的液相)中。所谓术语“破乳剂”是指降低乳液中至少两种液体之间的界面张力并且能够引起乳液分离成至少两个液相的一种或多种化合物。所谓术语“去稳定化”是指通过使用至少一种化学破乳剂将乳液分裂成其单独的液相。可将破乳剂引入乳液中(使用或不使用溶剂)并将内容物混合。可以在不同的时间间隔读取分离的水和油的体积，直到沉降的水的体积停止增加。可记录水的澄清度以及污泥、细丝和浑浊的存在以确定有效性。
所谓术语“油”是指天然存在的液体，包括存在于地表以下的地质构造中的各种分子量和结构的烃与其他有机化合物的复杂混合物。油也可以指石油和/或原油。所谓术语“水”旨在包括盐水、原生水、地表水、蒸馏水、碳酸水、海水以及它们的任何组合。
实施方案涉及补充性破乳剂添加剂在用于水-油乳液(诸如水-油乳液形式的原油)的破乳剂组合物中的用途。根据需要，将补充性破乳剂添加剂少量添加到基础破乳剂组分(诸如本领域已知使用的基础破乳剂组分)中，以试图进一步改善破乳剂组合物的性能。补充性破乳剂添加剂不同于基础破乳剂组分。补充性破乳剂添加剂是单独的共混物，虽然它可以包含一种或多种破乳剂，但是它以不同的方式和量使用，并且旨在向基础破乳剂组分提供特定的增强。通过少量使用补充性破乳剂添加剂，当需要时可以改进基础破乳剂的性能，而无需显著的昂贵改变，诸如不必改变所使用的基础破乳剂的类型，并且/或者同时控制成本。
例如，补充性添加剂可仅在基于环境条件如温度(例如，低温)而寻求改善性能的日子里添加。补充性破乳剂添加剂的使用为最终用户提供了选择，例如仅当存在某些环境条件如低温时使用。所谓“少量”是指较小的量，诸如小于10,000ppm(诸如小于10,000毫克/升基础破乳剂组分)和大于10ppm(诸如大于10毫克/升基础破乳剂组分)。例如，剂量可以是10ppm至10,000ppm、10ppm至5,000ppm、10ppm至2,000ppm、50ppm至1000ppm、50ppm至500ppm、100ppm至300ppm等(每升基础破乳剂组分)。包含补充性破乳剂添加剂的破乳剂可用作油-水乳液的破乳剂。
补充性破乳剂添加剂
补充性破乳剂添加剂是可以添加到基础破乳剂组分中以进一步改善例如在低温(诸如30℃至50℃、35℃至45℃、39℃至41℃等)下在水-油乳液(诸如粗水-油乳液)中的性能的特定共混物。补充性破乳剂添加剂不同于基础破乳剂组分，例如不同的组成、以不同的量存在，以及基于选择性使用在使用上不同。最终用户可以决定何时和何处将补充性破乳剂添加剂添加到基础破乳剂组分中。补充性破乳剂添加剂可以是预混组合物，使得其在添加到基础破乳剂组分中之前形成/共混。补充性破乳剂添加剂可与基础破乳剂组分分开储存，例如在使用前。补充性破乳剂添加剂可以在乳液(例如水-油乳液)的存在下和/或在添加到乳液中之前与基础破乳剂组分混合。
补充性破乳剂添加剂包括至少三种不同类型的聚合物的共混物。特别地，至少一种多元醇嵌段共聚物、至少一种烷氧基化烷基酚甲醛树脂和至少一种改性有机硅聚醚。补充性破乳剂添加剂还可包含至少一种溶剂，例如醇(即，具有至少一个-OH基团的材料)。在示例性实施方案中，补充性破乳剂添加剂可基本上由该至少一种多元醇嵌段共聚物、该至少一种烷氧基化烷基酚甲醛树脂、该至少一种改性有机硅聚醚和该至少一种溶剂组成。在示例性实施方案中，补充性破乳剂添加剂可基本上由一种多元醇嵌段共聚物、一种烷氧基化烷基酚甲醛树脂、一种改性有机硅聚醚和一种溶剂组成。
所谓“多元醇嵌段共聚物”是指衍生自至少两种环氧烷的多元醇。例如，多元醇嵌段共聚物可衍生自环氧丙烷、环氧乙烷和环氧丁烷中的至少两种。多元醇嵌段共聚物可包含衍生自环氧丙烷、环氧乙烷和环氧丁烷中的至少一种的第一嵌段和不同于第一嵌段且衍生自环氧丙烷、环氧乙烷和环氧丁烷中的至少一种的第二嵌段。多元醇嵌段共聚物可具有2至8(例如2至6、2至4等)的数均羟基(OH)官能度。多元醇嵌段共聚物可具有500g/mol至5000g/mol(例如500g/mol至4,000g/mol、1,000g/mol至4,000g/mol、1,000g/mol至3,000g/mol、2,000g/mol至3,000g/mol、2,300g/mol至2,700g/mol等)的重均分子量。多元醇嵌段共聚物可以是环氧丙烷/环氧乙烷聚醚多元醇(即，由环氧丙烷和环氧乙烷的加成而形成的聚醚多元醇)。多元醇嵌段共聚物可具有15至20的相对溶解度值(RSN)(例如，在环境条件下可溶于水)。本文中，RSN报告为在环境条件下使溶液变浑浊或混浊所需的水的体积。
基于补充性破乳剂添加剂的总重量，该至少一种多元醇嵌段共聚物可以按1重量％至30重量％(1重量％至25重量％、1重量％至20重量％、1重量％至15重量％、2重量％至13重量％、3重量％至12重量％等)的量存在。
所谓“烷氧基化烷基酚甲醛树脂”是指由烷基酚甲醛树脂的烷氧基化获得的聚合物。烷基酚甲醛树脂可以是C1至C20烷基(换言之，包含1至20个碳原子，在示例性实施方案中可以是C7至C11烷基)酚-甲醛树脂。烷氧基化烷基酚甲醛树脂可以是烷基酚甲醛树脂的乙氧基化(环氧乙烷加成)、丙氧基化(环氧丙烷加成)和/或丁氧基化(环氧丁烷加成)。烷氧基化烷基酚甲醛树脂可具有500g/mol至10,000g/mol(例如1,000g/mol至8,000g/mol、2,000g/mol至7,000g/mol、3,000g/mol至6,000g/mol、3,500g/mol至5,500g/mol、4,300g/mol至5,000g/mol等)的重均分子量。烷氧基化烷基酚甲醛树脂可具有15至20的相对溶解度值(RSN)(例如，在环境条件下可溶于水)。
基于补充性破乳剂添加剂的总重量，该至少一种烷氧基化烷基酚甲醛树脂可以1重量％至30重量％(1重量％至25重量％、1重量％至20重量％、1重量％至15重量％、2重量％至13重量％、3重量％至12重量％等)的量存在。
所谓“改性有机硅聚醚”是指进一步改性的有机硅聚醚，例如通过用其他基团取代有机硅上的甲基基团而改性。为了得到改性有机硅聚醚，可以使用聚硅氧烷。改性有机硅聚醚可包括甲基(聚环氧乙烷聚环氧丙烷乙酰(methyl(polyethylene oxide polypropyleneoxide acet)。改性有机硅聚醚可具有1,000g/mol至50,000g/mol(例如2,000g/mol至45,000g/mol、5,000g/mol至40,000g/mol、10,000g/mol至35,000g/mol、15,000g/mol至30,000g/mol、15,000g/mol至25,000g/mol等)的重均分子量。改性有机硅聚醚可具有5至10、6至9和/或7至8的相对溶解度值(RSN)(例如，在环境条件下可不溶于水)。改性有机硅聚醚在补充性破乳剂添加剂中可具有最低的RSN，使得多元醇嵌段共聚物和烷氧基化烷基酚甲醛树脂具有比改性有机硅聚醚更高的RSN。
基于补充性破乳剂添加剂的总重量，该至少一种改性有机硅聚醚可以按20重量％至98重量％(20重量％至90重量％、20重量％至85重量％、30重量％至80重量％、40重量％至80重量％、50重量％至70重量％、52重量％至60重量％等)的量存在。
该至少一种溶剂可以是本领域已知使用的任何材料或其混合物。例如，溶剂可以是一种或多种醇或其他有机溶剂，例如，可以包括一种或多种溶剂如醇或其他有机溶剂。溶剂的示例包括水、甲醇、乙醇、异丙醇、丙醇、丁醇、戊醇、正丙醇、甘油、叔丁醇、戊醇、苄醇、苯酚、苯、甲苯、二甲苯、煤油和二醇醚。
基于补充性破乳剂添加剂的总重量，该至少一种溶剂可以按1重量％至50重量％(1重量％至40重量％、5重量％至40重量％、10重量％至40重量％、15重量％至30重量％、20重量％至30重量％等)的量存在。
基础破乳剂
基础破乳剂组分可以包括本领域已知的任何破乳剂，例如，基础破乳剂可以是可商购获得的共混物。示例包括多元醇嵌段共聚物、烷氧基化烷基酚甲醛树脂、环氧树脂烷氧基化物、胺引发的多元醇嵌段共聚物、有机硅材料等。基础破乳剂组分可以包括两种或更多种基础破乳剂。在示例性实施方案中，基础破乳剂组分可包括一种或多种可作为DEMTROLTM产品获自The Dow Chemical Company或附属公司的基础破乳剂。形成基础破乳剂组分的总组合物/共混物不同于形成补充性破乳剂添加剂的总组合物/共混物。然而，形成基础破乳剂组分的组合物/共混物可包括与补充性破乳剂添加剂中的破乳剂添加剂相同的一种或多种基础破乳剂。例如，基础破乳剂组分可以包括如上所述的至少一种多元醇嵌段共聚物、如上所述的至少一种烷氧基化烷基酚甲醛树脂和/或如上所述的至少一种改性有机硅聚醚。
在示例性实施方案中，基础破乳剂组分中的至少一种基础破乳剂与补充性破乳剂添加剂中的至少一种补充性破乳剂相同。所谓“相同”是指相同的化合物和/或相同类型的化合物(例如，相同的多元醇嵌段共聚物化合物或不同类型的多元醇嵌段共聚物)。基础破乳剂可以包括多元醇嵌段共聚物和/或烷氧基化烷基酚甲醛树脂，并且可以不包括任何改性有机硅聚醚。在示例性实施方案中，基于基础破乳剂组分的总重量，基础破乳剂组分包含10重量％至90重量％(20重量％至80重量％、30重量％至70重量％、40重量％至60重量％等)的与补充性破乳剂添加剂相同的多元醇嵌段共聚物化合物和10重量％至90重量％(20重量％至80重量％、30重量％至70重量％、40重量％至60重量％等)的与补充性破乳剂添加剂相同的烷氧基化烷基酚甲醛树脂化合物。
实施例
关于说明性工作实施例、比较实施例以及在工作实施例和比较实施例的报告结果中使用的信息，下文提供大致的性质、特征、参数等。
在实施例中使用以下材料来形成补充性添加剂：
添加剂1作为环氧丙烷/环氧乙烷多元醇嵌段共聚物且具有约2500g/mol的重均分子量、约100％的活性物含量、约1.03g/cm3的25℃下的密度和约17.8的RSN的破乳剂(可作为DEMTROLTM1030得自TheDow Chemical Company或附属公司)。
添加剂2作为烷氧基化烷基酚甲醛树脂且具有约4500g/mol的重均分子量、约70％至85％的活性物含量、约1.01g/cm3的25℃下的密度和约15.2的RSN的破乳剂(可作为DEMTROLTM2030得自The Dow Chemical Company或附属公司)。
添加剂3作为包括甲基(聚环氧乙烷聚环氧丙烷乙酰的改性有机硅聚醚且具有约100％的活性物含量和7.9的RSN的破乳剂(可作为DEMTROLTM6233得自TheDow ChemicalCompany或附属公司)。
RSN被称为相对溶解度值并且通过在含有1克DEMTROLTM破乳剂以及30mL甲苯(2.6体积％)和乙二醇甲醚(97.4体积％)的溶液中滴定水来测定。RSN报告为在环境条件下使溶液变浑浊或混浊所需的水的体积。DEMTROLTM是The Dow Chemical Company(“Dow”)或Dow的附属公司的商标。
使用具有约18的API的油以及具有约55重量％的饱和物含量、约31重量％的芳烃含量、约10％的树脂含量和约3重量％的沥青质含量(基于油的总重量)的组合物得到水分离数据。
表1
用200ppm剂量的补充性破乳剂添加剂制备工作实施例1和2，并且用200ppm剂量的比较补充性破乳剂添加剂制备比较实施例B。在不使用补充性破乳剂添加剂的情况下制备比较实施例A。基于在低温特别是40℃下测试油的水分离来评价工作实施例1和2以及比较实施例A和B。使用瓶试验方法估计水分离效率。具体地，用100mL乳液样品填充刻度瓶并在40℃水浴中加热。使用机械移液管将相关破乳剂配方添加到刻度瓶中的油样品中。然后，一旦添加完破乳剂配方，便将瓶在搅拌台中振摇3分钟并返回水浴中。为了评价每个样品的水分离程度和速度，如本领域普通技术人员所理解的那样，相对于刻度瓶上的标记目测所分离的水的量，并定期观察，将估计结果记录在瓶试验表中。如表1和图1所示，以30分钟的间隔观察并记录水分离。
对于商业用途，可能希望甚至在诸如40℃的低温下在短时间内(例如短于100分钟)实现至少95％的水分离。参考表1和图1，可以看出，工作实施例1和2被认为甚至在40℃的低温下也能在短时间内实现油的所期望的高水平水分离。相比之下，认为比较实施例A和B在40℃的低温下至少在瓶试验的前100分钟内难以实现油的所期望的高水平水分离。因此，证实了补充性破乳剂添加剂可显著改善乳液(例如粗水-油乳液)的水分离性能。
Claims (10)
1.一种破乳剂组合物，包含：
基础破乳剂组分；和
不同于所述基础破乳剂组分的补充性破乳剂添加剂，基于所述补充性破乳剂添加剂的总重量，所述补充性破乳剂添加剂包含1重量％至30重量％的至少一种多元醇嵌段共聚物、1重量％至30重量％的至少一种烷氧基化烷基酚甲醛树脂和20重量％至98重量％的至少一种改性有机硅聚醚，所述补充性破乳剂添加剂以10ppm至10,000ppm的量存在于所述破乳剂组合物中。
2.根据权利要求1所述的破乳剂组合物，其中所述补充性破乳剂添加剂包含1重量％至20重量％的所述至少一种多元醇嵌段共聚物、1重量％至20重量％的所述至少一种烷氧基化烷基酚甲醛树脂和40重量％至80重量％的所述至少一种改性有机硅聚醚。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的破乳剂组合物，其中所述补充性破乳剂添加剂包含1重量％至15重量％的所述至少一种多元醇嵌段共聚物、1重量％至15重量％的所述至少一种烷氧基化烷基酚甲醛树脂和50重量％至70重量％的所述至少一种改性有机硅聚醚。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的破乳剂组合物，其中基于所述补充性破乳剂添加剂的总重量，所述补充性破乳剂添加剂还包含1重量％至50重量％的至少一种溶剂。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的破乳剂组合物，其中所述补充性破乳剂添加剂是添加到所述基础破乳剂组分中的预混添加剂。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的破乳剂组合物，其中所述至少一种多元醇嵌段共聚物是具有500g/mol至5000g/mol的重均分子量的环氧丙烷/环氧乙烷聚醚多元醇。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的破乳剂组合物，其中所述至少一种烷氧基化烷基酚甲醛树脂具有500g/mol至10,000g/mol的重均分子量。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的破乳剂组合物，其中所述至少一种改性有机硅聚醚包括甲基(聚环氧乙烷聚环氧丙烷乙酰。
9.一种乳液，包含：
油
水；和
根据权利要求1至8中任一项所述的破乳剂组合物。
10.一种使粗水-油乳液破乳的方法，所述方法包括向所述粗水-油乳液中添加根据权利要求1至8中任一项所述的破乳剂组合物。
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