CN1234449C - 利用动态混合的稳定的双峰乳状液的制造 - Google Patents

利用动态混合的稳定的双峰乳状液的制造 Download PDF

Info

Publication number
CN1234449C
CN1234449C CNB031412637A CN03141263A CN1234449C CN 1234449 C CN1234449 C CN 1234449C CN B031412637 A CNB031412637 A CN B031412637A CN 03141263 A CN03141263 A CN 03141263A CN 1234449 C CN1234449 C CN 1234449C
Authority
CN
China
Prior art keywords
emulsion
additive
water
hydrocarbon
stream
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB031412637A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1468652A (zh
Inventor
T·R·科尔梅纳雷斯
H·J·里瓦斯
F·A·席尔瓦
M·S·奇里诺斯
G·A·桑切斯
G·A·努内斯
C·E·马塔
C·布兰科
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Intevep SA
Original Assignee
Intevep SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Intevep SA filed Critical Intevep SA
Publication of CN1468652A publication Critical patent/CN1468652A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1234449C publication Critical patent/CN1234449C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/314—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit
    • B01F25/3141—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit with additional mixing means other than injector mixers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/41—Emulsifying
    • B01F23/411—Emulsifying using electrical or magnetic fields, heat or vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/41—Emulsifying
    • B01F23/4105—Methods of emulsifying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/41—Emulsifying
    • B01F23/414—Emulsifying characterised by the internal structure of the emulsion
    • B01F23/4145—Emulsions of oils, e.g. fuel, and water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/70—Pre-treatment of the materials to be mixed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/70—Pre-treatment of the materials to be mixed
    • B01F23/711—Heating materials, e.g. melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/314—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit
    • B01F25/3142—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit the conduit having a plurality of openings in the axial direction or in the circumferential direction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/4314—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor with helical baffles
    • B01F25/43141—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor with helical baffles composed of consecutive sections of helical formed elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/81—Combinations of similar mixers, e.g. with rotary stirring devices in two or more receptacles
    • B01F33/811—Combinations of similar mixers, e.g. with rotary stirring devices in two or more receptacles in two or more consecutive, i.e. successive, mixing receptacles or being consecutively arranged
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/71—Feed mechanisms
    • B01F35/715—Feeding the components in several steps, e.g. successive steps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K23/00—Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
    • C09K23/017—Mixtures of compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2215/00—Auxiliary or complementary information in relation with mixing
    • B01F2215/04—Technical information in relation with mixing
    • B01F2215/0413—Numerical information
    • B01F2215/0418—Geometrical information
    • B01F2215/0427—Numerical distance values, e.g. separation, position
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2215/00—Auxiliary or complementary information in relation with mixing
    • B01F2215/04—Technical information in relation with mixing
    • B01F2215/0413—Numerical information
    • B01F2215/0418—Geometrical information
    • B01F2215/0431—Numerical size values, e.g. diameter of a hole or conduit, area, volume, length, width, or ratios thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2215/00—Auxiliary or complementary information in relation with mixing
    • B01F2215/04—Technical information in relation with mixing
    • B01F2215/0413—Numerical information
    • B01F2215/0436—Operational information
    • B01F2215/044—Numerical composition values of components or mixtures, e.g. percentage of components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2215/00—Auxiliary or complementary information in relation with mixing
    • B01F2215/04—Technical information in relation with mixing
    • B01F2215/0413—Numerical information
    • B01F2215/0436—Operational information
    • B01F2215/045—Numerical flow-rate values
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2215/00—Auxiliary or complementary information in relation with mixing
    • B01F2215/04—Technical information in relation with mixing
    • B01F2215/0413—Numerical information
    • B01F2215/0436—Operational information
    • B01F2215/0472—Numerical temperature values
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/81—Combinations of similar mixers, e.g. with rotary stirring devices in two or more receptacles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/82—Combinations of dissimilar mixers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K23/00—Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
    • C09K23/42—Ethers, e.g. polyglycol ethers of alcohols or phenols
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S516/00—Colloid systems and wetting agents; subcombinations thereof; processes of
    • Y10S516/924—Significant dispersive or manipulative operation or step in making or stabilizing colloid system

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
  • Colloid Chemistry (AREA)

Abstract

制备水包粘性烃的双峰乳状液的方法，包括：提供在室温的水的液流；提供至少一种液体添加剂，在低于胶凝化温度TG与水混合时，该液体添加剂倾向于胶凝化；加热所述的液流，提供在TC加热的液流，TC高于室温，低于所述的胶凝化温度TG；把所述加热的液流送到混合器，该混合器有个混合器入口，以便把能量赋予所述的加热液流；把所述液体添加剂加到所述混合器入口下游的所述加热液流，那里所述液体添加剂与所述液流混合，所述能量阻止所述液体添加剂的胶凝化，以便提供实质上均质的、添加剂在水中的溶液；把所述溶液分成第一部分和第二部分；在第一动态混合器中混合所述的第一部分与粘性烃，提供第一个水包烃的、具有第一平均液滴尺寸的乳状液；在第二动态混合器中混合所述的第二部分与粘性烃，提供第二个水包烃的、具有第二平均液滴尺寸的乳状液；和混合所述的第一乳状液和所述的第二乳状液，提供最后的双峰乳状液。

Description

利用动态混合的稳定的双峰乳状液的制造
技术领域
本发明涉及双峰乳状液的制备，尤其涉及制备可避免其中的添加剂(如表面活性剂)的胶凝化的乳状液的方法。
技术背景
在加拿大，美国，中国，尼日利亚和委内瑞拉发现大量粘性的烃类，比如：天然的沥青。在室温下，这些沥青一般是具有1000到600,000cp粘度的液体。这粘度，以及这些物质相对低的反应性，使它们非常难以处理。解决这些问题的方法是制备这些材料在水中的乳状液，由此降低它们的粘性。
已提出了一些制备这些乳状液的方法，而且，这些乳状液必须用加到烃类中和/或在烃类中活化的乳化剂或表面活性剂稳定化。然而，用来形成稳定的乳状液的添加剂，由于是以浓的形式提供，而且，在用水稀释到相对低的要求量时，倾向于胶凝化，通常会碰到很多困难。
发明内容
本发明的主要目标是：提供制备粘性烃类在水中的双峰乳状液的方法，它可避免这些及其它的问题。
本发明的另一个目标是：提供制备稳定和有用的终端产品的方法。
本发明的其他目标和优点将在下面显示。
本发明提供了制备水包粘性烃的双峰乳状液的方法，包括下列步骤：
提供在室温的水的液流；
提供至少一种液体添加剂，在低于所述液体添加剂的最高胶凝温度TG下与水混合时，该液体添加剂趋于发生胶凝化；
加热所述的液流，提供温度为TC的加热液流，Tc高于室温，低于所述的胶凝化温度TG；
把所述加热的液流送到静态混合器，该混合器有混合器入口，能为所述的加热液流提供能量；
把所述液体添加剂送到所述静态混合器入口下游的所述加热液流中，所述液体添加剂与所述液流混合，所述能量足以有效地阻止所述液体添加剂在Tc下的胶凝化，以便提供添加剂在水中的基本上均质的溶液；
把所述溶液分成第一部分和第二部分；
在第一动态混合器中混合所述的第一部分与粘性烃，提供具有第一平均液滴尺寸的第一个水包烃的乳状液；
在第二动态混合器中混合所述的第二部分与粘性烃，提供具有第二平均液滴尺寸的第二个水包烃的乳状液；和
混合所述的第一乳状液和所述的第二乳状液，提供最后的双峰乳状液。
所述最后的双峰乳状液的烃与水的比大于60∶40v/v，所述第一平均液滴尺寸为约20微米，所述第二平均液滴尺寸为约3微米。所述双峰乳状液具有两个不同的液滴尺寸群。
附图的简要说明
本发明优选实施例的详细说明，参考所附的图表，其中：
图1：图解说明本发明的方法；
图2：说明典型的表面活性剂物质，在水中不同浓度的胶凝化温度；
图3：说明可用于避免胶凝化的只加热方法；
图4：说明本发明优选的应用加热的实施例，利用混合能，以避免凝胶的形成；
图5：图解说明本发明优选的混合，以及优选的添加剂注入器的安置；
图6：图解说明制备粘性烃在水中的双峰乳状液的综合过程；
图7：进一步说明图1形成大直径液滴方法的部分；
图8：进一步说明图1形成小直径液滴方法的部分；
图9：说明对于本发明双峰乳状液大液滴直径部分的形成，剪切速率与平均液滴大小之间的关系；
图10：说明对于本发明双峰乳状液小液滴直径部分的形成，平均液滴大小与剪切速率之间的关系；和
图11：说明本发明产生的双峰乳状液的液滴大小的分布。
具体说明
本发明涉及制备双峰乳状液的方法，包括添加剂和表面活性剂溶液的制备，其中，利用加热和静态混合器，避免添加剂的胶凝化。
本发明形成双峰水包沥青乳状液所使用的表面活性剂添加剂，按下面讨论的方法制备，以避免在用乳状液水相稀释时表面活性剂的胶凝化。
图1图解地说明几种添加剂10，12，14加到水液流16的方法。根据本发明的这个实施例，添加剂10和14是水溶的，不胶凝，所以可在任何便利的点加入。
然而，添加剂12是一种在室温与水混合会发生胶凝化的添加剂。所以，将液流16加到加热器18，使液流16的温度从室温升高至Tc，Tc大于室温，最好小于添加剂12的最高胶凝化温度TG。然后，将加热的液流20加到静态混合器22，通过静态混合器的入口24，赋能给液流。一旦至少一些能量已赋予液流，然后把添加剂12加入静态混合器，最好在添加剂入口26，它在图1中图解地标明。
尽管液流20的温度尚未加热到高于胶凝化温度TG的温度，有利地发现赋予混合器22中液流20的能量，已足以防止添加剂12的凝胶形成。
排出静态混合器22的液流28，有利地包括水16和添加剂12基本上均质且无凝胶的混合物，以及任何其他添加剂10及根据需要提供的添加剂。
如上面提到的，添加剂10和14是水溶的，可在任何点加入。因此，在图1说明的实施例中，添加剂10加到加热器18和静态混合器22的液流16上游，而添加剂14加到混合器22的下游。
仍参考图1，液流28本身可在温度Tc送到进一步加工步骤，比如，乳状液形成步骤或类似步骤，尤其，当这方法在温度Tc有效时。这是有利的，因为用于形成溶液的热，可再次用在这乳状液制备中，从而提高方法的效率。
对于其他要求较低温度的方法，液流28可送到如图解说明的冷却器30，以便降低温度至温度Tp，该温度更适合要求的方法。
参见图2-4，图2显示具有胶凝化倾向的液体添加剂的典型凝胶化的温度分布图，并显示添加剂在水中各浓度的胶凝化温度。如所显示的，在高浓度，添加剂实质上在任何温度都是液体。然而，也应清楚，如果仅把这种物质加入水中，以便在低温降低浓度，添加剂肯定将胶凝化，并导致各种问题。
具有如图2所示胶凝化分布图的一类添加剂，是制备油/水乳状液使用的表面活性剂。例如，非离子表面活性剂，如：乙氧基化的壬基基酚(NPE)具有如所述的分布图。通常，对应于图2中所示的点32，NPE一般以在水中浓度至少80％供应，更多的是以90％或以上供应。对应于图2所示的点34，一般在浓度小于1.0％，优选0.2％使用这种表面活性剂。根据本发明，提供的方法允许从点32到点34稀释而不需加热超过温度TG，而且，没有凝胶的形成。
图3说明在加热到一个高于TG的温度时，必须从室温加热和冷却到加工温度。虽然这可避免凝胶的形成，但要认识到加热和冷却成本会是相当高的。
现参见图4，本发明较好的方法显示：添加剂用加热到温度Tc的水稀释，该温度高于室温，但低于最高凝胶形成温度TG。这在胶凝形成分布图上明显移高添加剂，使得从静态混合器赋予的能量，可成功地防止凝胶的形成，使希望的液基或水有效混合。
很明显，本发明方法的加热和冷却成本与图3的相比，大大降低。而且，用于提供所需能量的静态混合器，有效地运行，可靠且便宜。
现参见图5，它表明添加剂入口的优选安置。图5图解地显示静态混合器，其中，混合器22有一系列涡流赋予元件36，每个具有对应于沿混合器22 90°旋转的长度Lm。混合器22和元件36还有直径do。根据本发明，表面活性剂或添加剂入口38，或优选许多入口38，有利地定位在第三涡流赋予元件36起始的下游距离Lb，该距离优选大约等于Lm/4。而且，入口或入口38有利地以距离h向内延伸到混合器22，h优选等于约do/4。这有利于把添加剂，在一个充分赋予涡流能量的点注射到液流，可避免凝胶在低于凝胶形成温度的温度下形成。这有利于提供本发明所获得的极佳结果。
很明显，所提供的溶液制备方法可以连续的方式进行，并提供下游产品的制备，比如：水包粘性烃的高质量乳状液，因为表面活性剂浓度在整个水相均匀地分布。而且，很明显，该方法以最少的用于加热和/或冷却的能量，以及利用需要最小维修量的混合器，提供这些极佳的结果。
现参见图6，提供本发明整个方法的图解说明。在图6中，所示第一模块或过程50(process 50)，对应于如上面图1-5所讨论的添加剂溶液的制备方法。
如图所示，形成的液流52，以水和所需添加剂的基本上均质的混合物为宜，该液流被分为第一部分54和第二部分56。然后，第一部分54送到模块58，用粘性烃60制备大液滴直径乳状液，而第二部分56送到模块62，用粘性烃64制备小液滴直径乳状液。然后，按要求，形成的乳状液66，68，与另外的水70在模块72中有利地混合，以便提供最后的双峰乳状液。
参见图7，进一步说明图6的制备大直径乳状液的模块58。如图所示，在注射到粘性烃60的液流中之前，溶液液流52可与另外的水74混合，通过粗混合器76，。然后该混合物，如果需要，通过粗混合器78送到动态混合器80，该动态混合器在足以产生所要求的液滴大小的乳状液的剪切速率下操作，在这例子中，该尺寸优选大于或等于约20微米。形成的乳状液以烃与水的比在80∶20和85∶15间为宜。
图8图解地说明图6的制备小直径体积乳状液的模块62，显示在混合或注射到粘性烃64的液流中之前添加剂溶液的第二部分56与另外的水82混合，输送通过粗混合器84，。然后该混合物送到粗混合器86，再送到动态混合器88，该动态混合器在足以形成要求的小液滴尺寸乳状液的剪切速率下操作，该尺寸优选小于或等于约3微米。形成的乳状液以烃与水的比约90∶10为佳。在动态混合器88后，这样形成的小直径液滴尺寸乳状液，可用另外的水90混合或稀释，然后按要求送到模块72。
图9和10显示：根据本发明，足以形成大、小液滴尺寸乳状液要求的乳状液液滴尺寸的剪切速率。
如图9中所示，为了得到在20微米范围内的液滴尺寸，优选使用的剪切速率在约100和约300秒-1之间为宜。
如图10中所示，用动态混合器提供小于约3微米的液滴尺寸，使用的剪切速率超过约1000秒-1。
在混合两液滴尺寸乳状液的模块72中，对混合大液滴尺寸乳状液66与小液滴尺寸乳状液68以及另外的水70，可再提供一个更粗的、静态的或动态的混合器，以便提供所要求的最后的双峰乳状液。在这方面，优选加入另外的水70，以使乳状液中最后的水含量至少约29％体积。
优选的制备本发明乳状液的烃包括原油，粘性烃，精炼残留物，天然沥青，以及它们的混合物。如前面所述，本方法对于沥青特别有用。本发明使用的特别优选的粘性烃，以及在下面实施例中使用的烃，具有表1中列出的性质。
            表1
  碳   70-85重量％
  氢   8.0-11重量％
  硫   2.0-4.5重量％
  氮   0.3-1.0重量％
  灰份   0.05-0.5重量％
  氧   0.2-1.5重量％
  钒   50-1000mg/k
  镍   10-500mg/k
  钠   2-100mg/k
  铁   2-60mg/k
  API重度   5-11°API
  总酸数   1.5-4.0mg KOH/g
  在74°F粘度   85,000-160,000cst
  净热值   14,000-20,000Btu/pd
  沥青质   8-15重量％
在第一模块中加到水相的添加剂，较好是市售的非离子或阴离子表面活性剂，pH缓冲添加剂，可存在于有机相的非活性表面活性剂，以及它们的组合。
下面的实施例表明使用本发明的溶液制备方法得到的极佳结果。
实施例1
在本实施例中，用具有3/4英寸×12元件的KenicsTM混合器，在温度35℃，混合乙氧基化的壬基苯酚(NPE)和水。该水已从室温加热到35℃。混合以不同的水流速率和添加剂流速率进行，根据送到混合器的材料、过程温度和混合器的特性确定由静态混合器赋予的混合能量。下面的表2列出在各种条件下得到的溶解的量。
                                 表2
  水流(升/秒)   添加剂流(毫升/分钟)   混合能量(瓦特/公斤)   溶解程度(溶解的克数/总克数)
  0.42   303   199   0.99
  0.33   240   104   0.98
  0.24   180   40   0.94
  0.12   84   4   0.78
如所显示的，对于所示液流，在混合能量40瓦特/公斤及以上，得到极佳的溶解。在混合能仅为4瓦/千克时，只得到78％的溶解。因此，本发明静态混合器提供的混合能量，明显有助于避免凝胶形成，并增强添加剂的完全溶解。
实施例2
此实施例中，加热水的液流在沿混合器的三个不同位置，与表面活性剂混合，以便显示添加剂注入器的有利位置。
在第一个例子中，添加剂与水一起在混合器的入口注射。在第二评估中，添加剂在图5所示选择点，通过一个注射器注射。最后，在第三评估中，添加剂通过定位在图5所示点的两个注射器注射。
添加剂在入口引入到混合器，只得到72％溶解。添加剂通过进口下游的一个注射器引入，得到80％溶解。添加剂通过进口下游两个注射器注射，如图5所示，得到94％溶解。因此，本发明注射器或添加剂进口的定位，如要求增强溶解。
很明显，根据本发明，已提供了制备稳定的双峰水包沥青乳状液的方法，在此乳状液中，按要求，避免了表面活性剂的胶凝。
实施例3
此实施例显示天然沥青，在市售非离子表面活性剂和pH缓冲剂的水溶液中，根据图6中所示的方法，制备具有大的平均液滴体积的稳定单峰乳状液。使用含1850mg/k(按沥青计)市售的非离子表面活性剂三癸基乙氧化醇的水溶液，HLB数在15左右，以及1850mg/k(按沥青计)在65℃水中的单乙醇胺。单乙醇胺溶液的pH是10.56。为了促进表面活性剂和单乙醇胺的有效溶解，以及两个添加剂好的均化，使用KenicsTM静态混合器。粘性的烃或具有如表1所述特性的天然沥青，加热到80℃。沥青与表面活性剂及pH缓冲剂水溶液的混合物比建立在85∶15。对于它们最初的接触，选择元件数少的静态混合器。在一个类似于美国专利号5399293中权利要求的动态混合器中进行乳状液的制备。这种情况下，为了平均剪切速率190/秒，使用Orimixer型动态混合装置，如图7中所示，可得到平均液滴尺寸20微米的乳状液。形成的单峰乳状液，具有与平均液滴尺寸相关的、非常类似于图7中所示的分布。
实施例4
此实施例显示：按照图1所述的方法，制备小液滴平均尺寸的、天然沥青在市售非离子表面活性剂和pH缓冲添加剂的水溶液中的稳定单峰乳状液。使用1850mg/k(按沥青计)三癸基乙氧化醇的水溶液，其HLB数约15。该溶液还含1850mg/k的单乙醇胺，它的pH是10.56。溶液加热到65℃，有效溶解表面活性剂，并使加入的单乙醇胺均化。为了混合乳状液的组分，使用管道内(in line)的KenicsTM或有适当元件数的静态混合器。粘性的烃或具有如表1所述特性的天然沥青，加热到80℃。沥青与表面活性剂及pH缓冲剂水溶液的混合物比建立在90∶10。对于它们最初的接触，选择元件数少的静态混合器。乳状液的制备独立地在具有平型混合器叶片的动态混合器中进行。在这种情况下，得到的平均剪切速率为1200/秒，产生的乳状液的平均液滴尺寸为3微米，如图8中所示。形成的单峰乳状液，具有与它们的平均液滴尺寸相关的、非常类似于图8中所示的分布。
实施例5
这实施例显示：根据本发明的方法，制备天然沥青在市售非离子表面活性剂和pH缓冲添加剂的水溶液中的稳定的双峰乳状液。按图6所示，制备大、小平均液滴尺寸的乳状液。在这特殊情况下，使用两个乳化模块。一个模块产生平均液滴尺寸为20微米的乳状液。另一个乳化模块产生平均液滴尺寸为3微米的乳状液。随后，两个乳状液以大液滴乳状液与小液滴乳状液的比为80∶20(体积比例)混合，以得到双峰乳状液。此后双峰乳状液以天然沥青与水的比相当于70∶30，用水稀释。为了均化和稀释双峰乳状液，使用提供有6个混合元件的SulzerTM静态混合器。图11所示为形成乳状液的平均液滴尺寸有关的分布。分别按实施例3和4中所述的步骤进行大、小直径液滴乳状液制备。在实际的情况下，根据最后乳状液的性质和要求，在大直径乳状液：小直径乳状液比例的基础上，它们以满足比例60∶40至40∶60的量制备。
应理解，本发明不限于这里所述和所示的例证，认为它们仅仅是实行本发明最好模式的例证，对它们可进行形式、体积、部件的安置和具体操作的改变。本发明包括权利要求定义的精神和范围之内的所有这些改变。

Claims (7)

1.制备水包粘性烃的双峰乳状液的方法，包括下列步骤：
提供在室温的水的液流；
提供至少一种液体添加剂，在低于所述液体添加剂的最高胶凝温度TG下与水混合时，该液体添加剂趋于发生胶凝化；
加热所述的液流，提供温度为TC的加热液流，Tc高于室温，低于所述的胶凝化温度TG；
把所述加热的液流送到静态混合器，该混合器有混合器入口，能为所述的加热液流提供能量；
把所述液体添加剂送到所述静态混合器入口下游的所述加热液流中，所述液体添加剂与所述液流混合，所述能量足以有效地阻止所述液体添加剂在Tc下胶凝化，以便提供添加剂在水中的基本上均质的溶液；
把所述溶液分成第一部分和第二部分；
在第一动态混合器中混合所述的第一部分与粘性烃，提供具有第一平均液滴尺寸的第一个水包烃的乳状液；
在第二动态混合器中混合所述的第二部分与粘性烃，提供具有第二平均液滴尺寸的第二个水包烃的乳状液；和
混合所述的第一乳状液和所述的第二乳状液，提供最后的双峰乳状液。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述液体添加剂包括至少一种选自下列的表面活性剂：非离子表面活性剂，阴离子表面活性剂，天然表面活性剂，pH缓冲添加剂，可存在于有机相的非活性表面活性剂，以及它们的组合。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的液体添加剂包括pH缓冲添加剂。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的液体添加剂包括选自下列的碱性添加剂：钠、钾和锂的氢氧化物和碳酸盐，胺，以及它们的组合。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述粘性烃是API重度为5-11°API的天然沥青。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述最后的双峰乳状液的烃与水的比大于60∶40v/v，所述第一平均液滴尺寸为20微米，所述第二平均液滴尺寸为3微米。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述双峰乳状液具有两个不同的液滴尺寸群。
CNB031412637A 2002-06-03 2003-06-03 利用动态混合的稳定的双峰乳状液的制造 Expired - Fee Related CN1234449C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/162,105 US6903138B2 (en) 2002-06-03 2002-06-03 Manufacture of stable bimodal emulsions using dynamic mixing
US10/162,105 2002-06-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1468652A CN1468652A (zh) 2004-01-21
CN1234449C true CN1234449C (zh) 2006-01-04

Family

ID=29583552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB031412637A Expired - Fee Related CN1234449C (zh) 2002-06-03 2003-06-03 利用动态混合的稳定的双峰乳状液的制造

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6903138B2 (zh)
CN (1) CN1234449C (zh)
IT (1) ITTO20030395A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2915996B1 (fr) * 2007-05-10 2009-07-10 Ceca Sa Sa Materiaux routiers bitumineux, notamment enrobes a froid et graves-emulsions, et tapis routiers formes a partir de ces materiaux
CN102403500B (zh) * 2011-11-21 2013-11-06 合肥国轩高科动力能源股份公司 一种静态混合管式反应器制备磷酸铁锂材料的方法
TWI641936B (zh) * 2012-11-13 2018-11-21 美商慧盛材料美國責任有限公司 漿料供應及／或化學品摻合物供應設備、方法、使用方法及製造方法
US9770804B2 (en) 2013-03-18 2017-09-26 Versum Materials Us, Llc Slurry supply and/or chemical blend supply apparatuses, processes, methods of use and methods of manufacture

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5000872A (en) * 1987-10-27 1991-03-19 Canadian Occidental Petroleum, Ltd. Surfactant requirements for the low-shear formation of water continuous emulsions from heavy crude oil
GB8706148D0 (en) * 1987-03-16 1987-04-23 Exxon Chemical Patents Inc Dispersions & emulsions
US5236624A (en) * 1987-03-16 1993-08-17 Exxon Chemical Patents Inc. Dispersions and emulsions
US5354504A (en) * 1991-08-19 1994-10-11 Intevep, S.A. Method of preparation of emulsions of viscous hydrocarbon in water which inhibits aging
US5419852A (en) * 1991-12-02 1995-05-30 Intevep, S.A. Bimodal emulsion and its method of preparation
US5480583A (en) * 1991-12-02 1996-01-02 Intevep, S.A. Emulsion of viscous hydrocarbon in aqueous buffer solution and method for preparing same
US5399293A (en) * 1992-11-19 1995-03-21 Intevep, S.A. Emulsion formation system and mixing device
US6919381B2 (en) * 2002-06-03 2005-07-19 Intevep, S.A. Process for preparing solutions with additives and surfactants
US6677387B2 (en) * 2002-06-03 2004-01-13 Intevep, S.A. Preparation of stable emulsion using dynamic or static mixers

Also Published As

Publication number Publication date
US20030225167A1 (en) 2003-12-04
CN1468652A (zh) 2004-01-21
US6903138B2 (en) 2005-06-07
ITTO20030395A1 (it) 2003-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1256407C (zh) 使用动态或静态混合器制备稳定乳液
CN1065780C (zh) 粘性烃在水质缓冲液中的乳剂的制备方法
CN1101723C (zh) 多重乳液及其制备方法
CN1878856A (zh) 生产乳化燃料的方法
CN108371894A (zh) 一种压裂基液混合器
CN101519585B (zh) 剪切交联敏感性堵漏剂及制备方法
CN1234449C (zh) 利用动态混合的稳定的双峰乳状液的制造
CN110330960A (zh) 一种生物稠油降粘剂
CN1250327C (zh) 用添加剂制备溶液的方法
CN1276061C (zh) 多微泡燃料组合物
CN1290292A (zh) 乳化燃料的制备方法及其装置
CN1014177B (zh) 一种提高高分子量减阻聚合物减阻效果的方法
CN102274701B (zh) 一种表面活性剂及其制备和应用
CN1429248A (zh) 减阻组合物
CN106010496A (zh) 一种co2增能酸性清洁压裂液及其制备方法
CN202844895U (zh) 节能环保燃料油调制装置
CN1285700C (zh) 无残渣压裂液的配制方法
CN1233783C (zh) 一种新型原油减阻降粘剂
CN1473912A (zh) 任意比例混溶乙醇-柴油的制备及其应用
CN1026213C (zh) 用于破乳的方法
CA2572791C (en) Preparation of stable emulsion using dynamic or static mixers
CN216786055U (zh) 一种破乳剂加注系统
CN109486477A (zh) 一种油气田压裂液及其使用方法
JP2004263075A (ja) 水性炭化水素燃料エマルジョンを作製するための連続プロセス
CN117343721A (zh) 一种液体胍胶及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20060104

Termination date: 20160603