DE102012005279A1 - Use of crosslinked and alkoxylated polyamidoamine exhibiting reactive groups that are alkoxylated with alkylene oxide, and specific average degree of alkoxylation, for splitting water-in-oil emulsions in crude oil extraction - Google Patents
Use of crosslinked and alkoxylated polyamidoamine exhibiting reactive groups that are alkoxylated with alkylene oxide, and specific average degree of alkoxylation, for splitting water-in-oil emulsions in crude oil extraction Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung alkoxylierter, vernetzter Polyamidoamine zur Spaltung von Wasser-Öl-Emulsionen, insbesondere in der Rohölgewinnung.The present invention relates to the use of alkoxylated, crosslinked polyamidoamines for the splitting of water-oil emulsions, in particular in crude oil production.
Rohöl fällt bei seiner Förderung als Emulsion mit Wasser an. Vor der Weiterverarbeitung des Rohöls müssen diese Rohölemulsionen in den Öl- und den Wasseranteil gespalten werden. Hierzu bedient man sich im Allgemeinen sogenannter Erdölemulsionsspalter. Es handelt sich bei Erdölemulsionsspaltern um grenzflächenaktive polymere Verbindungen, die in der Lage sind, innerhalb kurzer Zeit die erforderliche Trennung der Emulsionsbestandteile zu bewirken.Crude oil accumulates in its promotion as an emulsion with water. Before further processing of the crude oil these crude oil emulsions must be split into the oil and water content. For this one uses in general so-called Erdölemulsionsspalter. Petroleum emulsion separators are surface-active polymeric compounds capable of effecting, within a short time, the required separation of the emulsion components.
Als Demulgatoren kommen hauptsächlich alkoxylierte Alkylphenol-Formaldehyd-Harze, nichtionische Alkylenoxid-Blockcopolymere sowie mit Bisepoxiden vernetzte Varianten zum Einsatz. Übersichten liefern
Solche Harze werden oft in alkoxylierter Form verwendet, wie es beispielsweise in
Neben den freien phenolischen OH-Gruppen können auch freie OH-Gruppen von Alkoholen oder NH-Gruppen von Aminen alkoxyliert werden, wie beispielsweise in
Als weitere Erdölemulsionsspalter sind in
Alkoxylierte dendritische Polyester (Dendrimere) sind als biologisch abbaubare (OECD 306) Erdölemulsionsspalter in
Alkoxylierte Alkylamine sind als effiziente Erdölemulsionsspalter in
Die Verwendung von linear alkoxylierten Polyamidoaminen auf Basis Ethylendiamin und Acrylsäure als Erdölemulsionsspalter sind in
Die offenbarten Spalter können als einzelne Komponenten oder in Mischungen mit anderen Emulsionsspaltern eingesetzt werden.The disclosed breakers can be used as individual components or in mixtures with other emulsion breakers.
Die unterschiedlichen Eigenschaften (z. B. Asphalten-, Paraffin- und Salzgehalt, chemische Zusammensetzung der natürlichen Emulgatoren) und Wasseranteile verschiedener Rohöle machen es unabdingbar, die bereits vorhandenen Erdölspalter weiter zu entwickeln. Insbesondere steht eine niedrige Dosierrate und breite Anwendbarkeit des einzusetzenden Erdölspalters neben der anzustrebenden höheren Effektivität aus ökonomischer und ökologischer Sicht im Vordergrund.The different properties (eg asphaltene, paraffin and salinity, chemical composition of natural emulsifiers) and water content of various crude oils make it essential to further develop the existing oil splitters. In particular, a low metering rate and broad applicability of the oil separator to be used in addition to the desired higher efficiency from an economic and environmental point of view in the foreground.
Es ergab sich somit die Aufgabe, neue Erdölspalter zu entwickeln, die den bereits bekannten Erdölspaltern in der Wirkung gleichwertig oder überlegen sind, und in nach niedriger Dosierung eingesetzt werden können.It was thus the task of developing new oil splitters, which are the equivalent or superior to the already known Erdölspaltern in effect, and can be used in low dosage.
Es stellte sich überraschenderweise heraus, dass alkoxylierte Polyamidoamine nach Vernetzung, beispielsweise mit multifunktionalen Glycidylethern, bereits bei sehr niedriger Dosierung eine ausgezeichnete Wirkung als Erdölspalter zeigen.It turned out, surprisingly, that alkoxylated polyamidoamines after crosslinking, for example with multifunctional glycidyl ethers, have an excellent action as petroleum breakers even at very low dosages.
Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung von vernetzten Polyamidoaminen, deren reaktive Gruppen mit mindestens einem C2- bis C4-Alkylenoxid alkoxyliert sind, so dass der mittlere Alkoxylierungsgrad zwischen 1 und 200 Alkylenoxideinheiten pro reaktiver Gruppe liegt, wobei unter mittlerem Alkoxylierungsgrad hier die durchschnittliche Zahl von Alkoxyeinheiten verstanden wird, die an jede reaktive Gruppe angelagert sind, zur Spaltung von Wasser in Öl-Emulsionen, in Mengen von 0,00001 bis 5 Gew.-%, bezogen auf den Ölgehalt der zu spaltenden Emulsion. The invention therefore relates to the use of crosslinked polyamidoamines whose reactive groups are alkoxylated with at least one C 2 -C 4 -alkylene oxide, so that the average degree of alkoxylation is between 1 and 200 alkylene oxide units per reactive group, the average degree of alkoxylation here being the average Number of alkoxy units attached to each reactive group, for the splitting of water in oil emulsions, in amounts of 0.00001 to 5 wt .-%, based on the oil content of the emulsion to be cleaved.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Spaltung einer Wasser-in-Öl-Emulsion, indem der Emulsion 0,00001 bis 5 Gew.-%, bezogen auf den Ölgehalt der Emulsion, mindestens ein vernetztes Polyamidoamin zugesetzt wird, dessen reaktive Gruppen mit mindestens einem C2- bis C4-Alkylenoxid alkoxyliert sind, so dass der mittlere Alkoxylierungsgrad zwischen 1 und 200 Alkylenoxideinheiten pro reaktiver Gruppe hegt, wobei unter mittlerem Alkoxylierungsgrad hier die durchschnittliche Zahl von Alkoxyeinheiten verstanden wird, die an jede reaktive Gruppe angelagert ist.Another object of the invention is a process for the cleavage of a water-in-oil emulsion by the emulsion 0.00001 to 5 wt .-%, based on the oil content of the emulsion, of at least one crosslinked polyamidoamine is added, the reactive groups with alkoxylated at least one C 2 - to C 4 alkylene oxide so that the average degree of alkoxylation is between 1 and 200 alkylene oxide units per reactive group, the mean degree of alkoxylation here being understood to mean the average number of alkoxy units attached to each reactive group.
Weiterer Gegenstand der Erfindung sind vernetzte Polyamidoamine, deren reaktive Gruppen mit mindestens einem C2- bis C4-Alkylenoxid alkoxyliert sind, so dass der mittlere Alkoxylierungsgrad zwischen 1 und 200 Alkylenoxideinheiten pro reaktiver Gruppe liegt, wobei unter mittlerem Alkoxylierungsgrad hier die durchschnittliche Zahl von Alkoxyeinheiten verstanden wird, die an jede reaktive Gruppe angelagert sind.The invention further provides crosslinked polyamidoamines whose reactive groups have been alkoxylated with at least one C 2 -C 4 -alkylene oxide, such that the average degree of alkoxylation is between 1 and 200 alkylene oxide units per reactive group, the average number of alkoxy units being below average degree of alkoxylation here which are attached to each reactive group.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen werden aus Polyamidoaminen als Vorprodukt hergestellt. Die als Vorprodukt eingesetzten Polyamidoamine sind durch Michael-Addition eines Polyamins mit Acrylsäureester und anschließender Polykondensation zugänglich. Eingesetzt werden vorzugsweise Polyamine der allgemeinen Formel
R1, R2, R3, R4 unabhängig voneinander für H oder Methyl
n für eine Zahl von 1 bis 3
m für eine Zahl von 1 bis 3
p für eine Zahl von 1 bis 3
stehen und Acrylsäureester der allgemeinen Formel
R5, unabhängig voneinander für H oder Methyl
R6 unabhängig voneinander für H, Methyl, Ethyl, Propyl oder Butyl
stehen.The compounds of the invention are prepared from polyamidoamines as a precursor. The polyamidoamines used as precursor are accessible by Michael addition of a polyamine with acrylic ester and subsequent polycondensation. Polyamines of the general formula are preferably used
R 1 , R 2 , R 3 , R 4 independently of one another are H or methyl
n is a number from 1 to 3
m for a number from 1 to 3
p is a number from 1 to 3
stand and acrylic acid esters of the general formula
R 5, independently of one another H or methyl
R 6 is independently H, methyl, ethyl, propyl or butyl
stand.
Polyamine und Acrylsäureester reagieren in einer Michael-Addition unter Bildung eines Polyamin-Esters (hier für n, m = 1 gezeigt): Polyamines and acrylic esters react in a Michael addition to give a polyamine ester (shown here for n, m = 1):
Die so erhaltene Verbindung ist zur Polykondensation mit sich selbst befähigt, wobei die endständige Aminogruppe mit der Carbonylgruppe eine Amidbindung ausbildet, und ein Alkohol R6-OH abgespalten wird. Bezeichnet man die zweiwertige Gruppe als x, so findet eine Reaktion wie folgt statt: die beliebig oft wiederholbar ist, und zur Polykondensation führt.The compound thus obtained is capable of polycondensation with itself, wherein the terminal amino group with the carbonyl group forms an amide bond, and an alcohol R 6 -OH is eliminated. If one calls the divalent group as x, a reaction takes place as follows: which is repeated as often as desired, and leads to polycondensation.
Erhalten werden daraus vorzugsweise Polyamidoamine der allgemeinen Formel
R1, R2, R3, R4 unabhängig voneinander für H oder Methyl
R5, unabhängig voneinander für H oder Methyl
R6 unabhängig voneinander für H, Methyl, Ethyl, Propyl oder Butyl
n für eine Zahl von 1 bis 3
m für eine Zahl von 1 bis 3
p für eine Zahl von 1 bis 3
q für Zahlen von 1 bis 200
stehen.Obtained therefrom are preferably polyamidoamines of the general formula
R 1 , R 2 , R 3 , R 4 independently of one another are H or methyl
R 5 , independently of one another, denote H or methyl
R 6 is independently H, methyl, ethyl, propyl or butyl
n is a number from 1 to 3
m for a number from 1 to 3
p is a number from 1 to 3
q for numbers from 1 to 200
stand.
Folgende allgemeine Vorschriften verdeutlichen, wie die Polyamidoamin-Vorprodukte hergestellt werden können The following general rules illustrate how the polyamidoamine precursors can be prepared
Allgemeine Vorschrift 1: Umsetzung von Bisethylentriamin mit AcrylsäuremethylesterGeneral Procedure 1: Reaction of bisethylenetriamine with methyl acrylate
In einem 500 ml Dreihalskolben mit Kontaktthermometer, Rührer, Rückflusskühler und Kondensatabscheider wurden zu 1 mol Bisethylentriamin beginnend bei Raumtemperatur 1 mol Acrylsäuremethylester zugegeben und anschließend 3 Stunden bei 130°C erhitzt. Das entstandene Methanol wurde verworfen.In a 500 ml three-necked flask equipped with a contact thermometer, stirrer, reflux condenser and condenser, 1 mol of methyl acrylate were added to 1 mol of bisethylenetriamine starting at room temperature and then heated at 130.degree. C. for 3 hours. The resulting methanol was discarded.
Allgemeine Vorschrift 2: Umsetzung von Bisethylentriamin mit MethacrylsäuremethylesterGeneral Procedure 2: Reaction of bisethylenetriamine with methyl methacrylate
In einem 500 ml Dreihalskolben mit Kontaktthermometer, Rührer, Rückflusskühler und Kondensatabscheider wurden zu 1 mol Bisethylentriamin beginnend bei Raumtemperatur 1 mol Methacrylsäuremethylester zugegeben und anschließend 3 Stunden bei 130°C erhitzt. Das entstandene Methanol wurde verworfen.In a 500 ml three-necked flask equipped with a contact thermometer, stirrer, reflux condenser and condenser 1 mol of methyl methacrylate were added to 1 mol of bisethylenetriamine starting at room temperature and then heated at 130 ° C for 3 hours. The resulting methanol was discarded.
In den vorgenannten Ausführungsformen können die Polyamidoamine als lineares sowie dendritisches Polykondensat mit Molgewichten in den Bereichen von 200 bis 100.000 g/mol vorliegen. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt das mittlere Molekulargewicht 500 bis 10.000 g/mol, besonders bevorzugt 700 bis 5.000 g/mol und ganz besonders bevorzugt 900 bis 3.500 g/mol.In the aforementioned embodiments, the polyamidoamines may be present as linear and dendritic polycondensate having molecular weights in the ranges of 200 to 100,000 g / mol. In a preferred embodiment, the average molecular weight is 500 to 10,000 g / mol, particularly preferably 700 to 5,000 g / mol and very particularly preferably 900 to 3,500 g / mol.
Alle Molekulargewichte sind in dieser Anmeldung als gewichtsmittlere Molekulargewichte Mw zu verstehen. Sie sind mittels Gelpermeationschromatographie gegen Polyethylenglykol-Standard zu bestimmen. Die erfindungsgemäßen Verbindungen sind vernetzt. Die Vernetzung kann sowohl vor als auch nach der Alkoxylierung erfolgen. Es ist also sowohl möglich, die noch nicht alkoxylierten Polyamidoamine, die als Vorprodukte geeignet sind, zuerst zu vernetzen und danach zu alkoxylieren. Es ist auch möglich, die bereits alkoxylierten Polyamidoamine zu vernetzen.All molecular weights in this application are to be understood as weight-average molecular weights Mw. They are to be determined by means of gel permeation chromatography against polyethylene glycol standard. The compounds of the invention are crosslinked. The crosslinking can take place both before and after the alkoxylation. It is thus possible to first crosslink and then to alkoxylate the not yet alkoxylated polyamidoamines which are suitable as precursors. It is also possible to crosslink the already alkoxylated polyamidoamines.
Vorzugsweise erfolgt die Vernetzung durch Reaktion der nicht alkoxylierten Polyamidoamine oder der alkoxylierten Polyamidoamine mit einem Glycidylether der Formel wobei
k für eine Zahl von 2 bis 8, vorzugsweise 3 bis 6 steht, und
R7 ein Rest ist, der durch die formale Abstraktion der OH-Gruppe aus einem Alkohol mit 2 bis 8 OH-Gruppen gebildet werden kann, wobei R7 zwischen 2 und 30 Kohlenstoffatome umfasst, deren Abfolge durch Sauerstoffatome unterbrochen sein kann.Preferably, the crosslinking takes place by reaction of the non-alkoxylated polyamidoamines or the alkoxylated polyamidoamines with a glycidyl ether of the formula in which
k is a number from 2 to 8, preferably 3 to 6, and
R 7 is a radical which can be formed by the formal abstraction of the OH group from an alcohol having 2 to 8 OH groups, wherein R 7 comprises between 2 and 30 carbon atoms, the sequence of which may be interrupted by oxygen atoms.
Für die Vernetzungsreaktion sind folgende Vernetzer besonders bevorzugt: Bisphenol-A-diglycidylether, Butan-1,4-dioldiglycidylether, Hexan-1,6-dioldiglycidylether, Ethylenglykoldiglycidylether, Cyclohexandimethanoldiglycidylether, Resorcindiglycidylether, Glycerindiglycidylether, Glycerintriglycidylether, Glycerinpropoxylattriglycidylether, Polyglycerinpolyglycidylether, p-Aminophenoltriglycidylether, Polyethylenglykoldiglycidylether, Polypropylenglykoldiglycidylether, Pentaerythrittetraglycidylether, Sorbitolpolyglycidylether, Trimethylolpropantriglycidylether, Castoröltriglycidylether, Diaminobiphenyltetraglycidylether, Neopentylglykoldiglycidylether, But-2-en-1,4-dioldiglycidylether, Perhydro-Eisphenol-A-diglycidylether.The following crosslinking agents are particularly preferred for the crosslinking reaction: Bisphenol A diglycidyl ether, butane-1,4-diol diglycidyl ether, hexane-1,6-diol diglycidyl ether, ethylene glycol diglycidyl ether, cyclohexanedimethanol diglycidyl ether, resorcinol diglycidyl ether, glycerol diglycidyl ether, glycerol triglycidyl ether, Glycerinpropoxylattriglycidylether, polyglycerol polyglycidyl ether, p-Aminophenoltriglycidylether, polyethylene , Polypropylene glycol diglycidyl ether, pentaerythritol tetraglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, castor oil triglycidyl ether, diaminobiphenyl tetraglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, but-2-ene-1,4-diol diglycidyl ether, perhydro-bisphenol A diglycidyl ether.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Vernetzungsschritt vor der Alkoxylierung mit 0,1–1,0 mol, besonders bevorzugt 0,2–0,8 mol des Vernetzers, bezogen auf 1 mol Polyamidoamin, durchgeführt. Die aus diesem Vernetzungsschritt erhaltenen, vernetzten Polyamidoamine werden in dieser Ausführungsform anschließend mit einem oder mehreren C2-C4-Alkoxiden, vorzugsweise Ethylenoxid (EO) oder Propylenoxid (PO) alkoxyliert, wobei die Alkylenoxid-Einheiten statistisch oder, wie im Falle einer bevorzugten Ausführungsform, blockartig angeordnet vorliegen. Bei den blockartig angeordneten Mischalkoxylaten liegt das molare Verhältnis von PO zu EO vorzugsweise zwischen 100:1 und 1:100, bevorzugt zwischen 60:1 und 1:60, insbesondere zwischen 30:1 und 1:30.In a preferred embodiment, the crosslinking step before the alkoxylation with 0.1-1.0 mol, more preferably 0.2-0.8 mol of the crosslinking agent, based on 1 mol of polyamidoamine, performed. The crosslinked polyamidoamines obtained from this crosslinking step are then in this embodiment alkoxylated with one or more C 2 -C 4 alkoxides, preferably ethylene oxide (EO) or propylene oxide (PO), wherein the alkylene oxide units are random or, as in the case of a preferred Embodiment, arranged in blocks. In the case of the mixed alkoxylates arranged in block form, the molar ratio of PO to EO is preferably between 100: 1 and 1: 100, preferably between 60: 1 and 1:60, in particular between 30: 1 and 1:30.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der mittlere Alkoxylierungsgrad 2 bis 150 Alkylenoxideinheiten, besonders bevorzugt 3 bis 100 Alkylenoxideinheiten und ganz besonders bevorzugt 10 bis 70 Alkylenoxideinheiten pro reaktiver Gruppe. Unter reaktiver Gruppe werden funktionelle Gruppen verstanden, die aktive H-Atome besitzen. Aktive H-Atome sind H-Atome, welche in einer Alkoxylierungsreaktion durch Alkoxygruppen ersetzt werden können. Unter reaktiven Gruppen sind in diesem Fall die freien endständigen Amin oder Alkoholgruppen zu verstehen. Deren Anzahlen werden über die entsprechende Amin-Zahl (beispielsweise nach
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Vernetzungsschritt nach der Propoxylierung und vor der anschließender Ethoxylierung bzw. nach der Ethoxylierung und vor der anschließenden Propoxylierung der Polyamidoamine mit 0,5–10 besonders bevorzugt 0,8 bis 8 speziell 1–5 Gew.-% Vernetzer, bezogen auf das Alkoxylat, durchgeführt. Das Verhältnis von PO zu EO liegt in dieser Ausführungsform vorzugsweise zwischen 100:1 und 1:100, bevorzugt zwischen 60:1 und 1:60, insbesondere zwischen 30:1 und 1:30.In a further preferred embodiment, the crosslinking step after the propoxylation and before the subsequent ethoxylation or after the ethoxylation and before the subsequent propoxylation of the polyamidoamines with 0.5-10 particularly preferably 0.8 to 8 especially 1-5 wt .-% crosslinker , based on the alkoxylate carried out. The ratio of PO to EO in this embodiment is preferably between 100: 1 and 1: 100, preferably between 60: 1 and 1:60, in particular between 30: 1 and 1:30.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Vernetzungsschritt nach der Alkoxylierung der Polyamidoamine mit 0,5–10 besonders bevorzugt 0,8 bis 8 speziell 1–5 Gew.-% Vernetzer, bezogen auf das Alkoxylat, durchgeführt. Das Verhältnis von PO zu EO liegt vorzugsweise zwischen 100:1 und 1:100, bevorzugt zwischen 60:1 und 1:60, insbesondere zwischen 30:1 und 1:30.In a further preferred embodiment, the crosslinking step after the alkoxylation of the polyamidoamines is carried out with 0.5-10, particularly preferably 0.8 to 8, especially 1-5,% by weight of crosslinking agent, based on the alkoxylate. The ratio of PO to EO is preferably between 100: 1 and 1: 100, preferably between 60: 1 and 1:60, in particular between 30: 1 and 1:30.
In allen Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Alkoxylierung mit einem Gemisch von C2- bis C4-Alkylenoxiden durchgeführt wird, welches Propylenoxid umfasst. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird mit reinem Propylenoxid alkoxyliert. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthalten die alkoxylierten Polyamidoamine pro reaktiver Gruppe im Mittel mindestens eine Propylenoxideinheit.In all embodiments, it is preferred that the alkoxylation be carried out with a mixture of C 2 to C 4 alkylene oxides comprising propylene oxide. In a further preferred embodiment, alkoxylation is carried out with pure propylene oxide. In a further preferred embodiment, the alkoxylated polyamidoamines per reactive group contain on average at least one propylene oxide unit.
Die nach Vernetzung und Alkoxylierung erhaltenen alkoxylierten Polyamidoamine haben vorzugsweise ein Molekulargewicht von 500 bis 500.000 Einheiten, insbesondere von 2.000 bis 200.000 Einheiten, speziell 3.000 bis 10.000 Einheiten.The alkoxylated polyamidoamines obtained after crosslinking and alkoxylation preferably have a molecular weight of from 500 to 500,000 units, in particular from 2,000 to 200,000 units, especially from 3,000 to 10,000 units.
Die alkoxylierten, vernetzten Polyamidoamine haben in bevorzugter Ausführungsform eine Wasserzahl von 5–30. Die Wasserzahl ist eine einheitslose Zahl und wird gemäß
Die Wasserzahl beschreibt den HLB-Wert (hydrophilic-lipophilic balance) von grenzflächenaktiven Substanzen und ist ein Maß für die Wasserlöslichkeit der alkoxylierten, vernetzten Polyamidoamine. Eine hohe Wasserzahl von mehr als 18 bedeutet eine gute Wasserlöslichkeit, eine niedrige Wasserzahl von weniger als 13 bedeutet eine gute Öllöslichkeit. Die Wasserzahl hängt vom Verhältnis der Zahl der EO-Gruppen zu PO-Gruppen ab. Die alkoxylierten, vernetzten Polyamidoamine mit hoher Wasserzahl spalten im Allgemeinen Emulsionen schneller, erzeugen allerdings ein abgetrenntes Wasser mit größerem Ölgehalt. Bei kleiner Wasserzahl erfolgt die Spaltung im Allgemeinen langsamer, dafür ist der Ölgehalt des abgetrennten Wassers geringer.The water number describes the HLB value (hydrophilic-lipophilic balance) of surfactants and is a measure of the water solubility of the alkoxylated, crosslinked polyamidoamines. A high water content of more than 18 means a good water solubility, a low water content of less than 13 means a good oil solubility. The number of water depends on the ratio of the number of EO groups to PO groups. The high-alkoxylated, cross-linked polyamidoamines generally tend to break emulsions faster but produce a higher oil separated water. With small numbers of water, the cleavage is generally slower, but the oil content of the separated water is lower.
Ein bevorzugter Gegenstand vorliegender Erfindung ist die Verwendung der alkoxylierten vernetzten Polyamidoamine als Spalter für Öl/Wasser-Emulsionen in der Erdölförderung.A preferred subject of the present invention is the use of the alkoxylated crosslinked polyamidoamines as breakers for oil / water emulsions in petroleum production.
Zur Verwendung als Erdölspalter werden die alkoxylierten, vernetzten Polyamidoamine den Wasser in Öl-Emulsionen zugesetzt, was vorzugsweise in Lösung geschieht. Als Lösungsmittel für die alkoxylierten, vernetzten Polyamidoamine werden paraffinische, aromatische oder alkoholische Lösungsmittel bevorzugt. Die alkoxylierten, vernetzten Polyamidoamine werden in Mengen von 0,00001 bis 5, vorzugsweise 0,0002 bis 2, insbesondere 0,0004 bis 1 und speziell 0,001 bis 0,1 Gew.-% bezogen auf den Ölgehalt der zu spaltenden Emulsion verwendet.For use as petroleum breakers, the alkoxylated, crosslinked polyamidoamines are added to the water in oil emulsions, preferably in solution. As solvents for the alkoxylated, crosslinked polyamidoamines, preference is given to paraffinic, aromatic or alcoholic solvents. The alkoxylated, crosslinked polyamidoamines are used in amounts of 0.00001 to 5, preferably 0.0002 to 2, in particular 0.0004 to 1 and especially 0.001 to 0.1 wt .-% based on the oil content of the emulsion to be cleaved.
BeispieleExamples
Die Michael-Addition und die nachfolgende Polykondensation wurden nach folgenden Vorschriften durchgeführt:The Michael addition and the subsequent polycondensation were carried out according to the following instructions:
Allgemeine Vorschrift 1: Umsetzung von Bisethylentriamin mit AcrylsäuremethylesterGeneral Procedure 1: Reaction of bisethylenetriamine with methyl acrylate
In einem 500 ml Dreihalskolben mit Kontaktthermometer, Rührer, Rückflusskühler und Kondensatabscheider wurden zu 1 mol Bisethylentriamin beginnend bei Raumtemperatur 1 mol Acrylsäuremethylester zugegeben und anschließend 3 Stunden bei 130°C erhitzt. Das entstandene Methanol wurde verworfen. In a 500 ml three-necked flask equipped with a contact thermometer, stirrer, reflux condenser and condenser, 1 mol of methyl acrylate were added to 1 mol of bisethylenetriamine starting at room temperature and then heated at 130.degree. C. for 3 hours. The resulting methanol was discarded.
Allgemeine Vorschrift 2: Umsetzung von Bisethylentriamin mit Methacrylsäuremethylester General Procedure 2: Reaction of bisethylenetriamine with methyl methacrylate
In einem 500 ml Dreihalskolben mit Kontaktthermometer, Rührer, Rückflusskühler und Kondensatabscheider wurden zu 1 mol Bisethylentriamin beginnend bei Raumtemperatur 1 mol Methacrylsäuremethylester zugegeben und anschließend 3 Stunden bei 130°C erhitzt. Das entstandene Methanol wurde verworfen.In a 500 ml three-necked flask equipped with a contact thermometer, stirrer, reflux condenser and condenser 1 mol of methyl methacrylate were added to 1 mol of bisethylenetriamine starting at room temperature and then heated at 130 ° C for 3 hours. The resulting methanol was discarded.
Allgemeine Vorschrift für die VernetzungGeneral rule for networking
Allgemeine Vorschrift 3: Polyamidoaminvernetzung vor AlkoxylierungGeneral rule 3: Polyamidoamine crosslinking before alkoxylation
In einem 500 ml Dreihalskolben mit Kontaktthermometer, Rührer und Rückflusskühler wurden 1 mol Polyamidoamin, 0,2–0,8 mol Vernetzer und alkalischer Katalysator (Endalkalizahl 0,5–3,5 mg KOH/g) vermischt. Unter Rühren wurde das Reaktionsgemisch schrittweise binnen drei Stunden auf 120°C erhitzt und anschließend bei dieser Temperatur nachreagiert. Die Vollständigkeit der Reaktion (in der Regel 3–4 Stunden) wird durch Bestimmung der Epoxidzahl bestimmt.In a 500 ml three-necked flask equipped with a contact thermometer, stirrer and reflux condenser, 1 mol of polyamidoamine, 0.2-0.8 mol of crosslinker and alkaline catalyst (final alkali number 0.5-3.5 mg KOH / g) were mixed. With stirring, the reaction mixture was gradually heated to 120 ° C within three hours and then reacted at this temperature. The completeness of the reaction (usually 3-4 hours) is determined by determining the epoxide number.
Allgemeine Vorschrift 4: Vernetzung des alkoxylierten PolyamidoaminsGeneral Procedure 4: Crosslinking of the alkoxylated polyamidoamine
In einem 500 ml Dreihalskolben mit Kontaktthermometer, Rührer und Rückflusskühler wurden 1 mol alkoxyliertes Polyamidoamin, 1,0–5,0 Gew.-% Vernetzer und alkalischer Katalysator (Endalkalizahl 0,5 mg KOH/g) vermischt. Unter Rühren wurde das Reaktionsgemisch schrittweise auf 120°C erhitzt und anschließend bei dieser Temperatur nachreagiert. Die Vollständigkeit der Reaktion (in der Regel 6–8 Stunden) wird durch Bestimmung der Epoxidzahl bestimmt.In a 500 ml three-necked flask with contact thermometer, stirrer and reflux condenser, 1 mol of alkoxylated polyamidoamine, 1.0-5.0 wt .-% crosslinker and alkaline catalyst (Endalkalizahl 0.5 mg KOH / g) were mixed. With stirring, the reaction mixture was gradually heated to 120 ° C and then reacted at this temperature. The completeness of the reaction (usually 6-8 hours) is determined by determining the epoxide number.
Allgemeine Vorschrift für AlkoxylierungenGeneral procedure for alkoxylations
Ethoxylierung vernetztes PolyamidoaminEthoxylation crosslinked polyamidoamine
Die nach den allgemeinen Vernetzungsvorschriften 1 und 2 erhaltenen vernetzten Polyamidoamine oder deren Oxpropylate wurden in einen 1 l-Glasautoklaven eingebracht und mit Natriummethylatlösung eine Endalkalizahl Von ca. 2,5 mg KOH/g Substanz eingestellt. Der Autoklav wurde mit Stickstoff inertisiert, nach Druckprobe auf 135°C aufgeheizt und der Druck im Autoklaven mit Stickstoff auf ca. 0,8–1,0 bar eingestellt. Danach wurde bei maximal 140°C die gewünschte Ethylenoxidmenge zudosiert, wobei der Druck 4,5 bar nicht übersteigen sollte. Nach der Dosierung wird bei maximal 140°C bis zur Druckkonstanz nachreagiert.The crosslinked polyamidoamines or their oxpropylates obtained according to the general crosslinking instructions 1 and 2 were introduced into a 1 l glass autoclave and adjusted to a final alkali number of about 2.5 mg KOH / g substance with sodium methylate solution. The autoclave was rendered inert with nitrogen, heated to 135 ° C after pressure test and the pressure in the autoclave with nitrogen to about 0.8-1.0 bar. Thereafter, the desired amount of ethylene oxide was added at a maximum of 140 ° C, the pressure should not exceed 4.5 bar. After dosing, the reaction is continued at a maximum of 140 ° C. until the pressure remains constant.
Propoxylierung vernetztes PolyamidoaminPropoxylation crosslinked polyamidoamine
Die nach den allgemeinen Vernetzungsvorschriften 1 und 2 erhaltenen vernetzten Polyamidoamine oder deren Oxethylate wurden in einen 1 l-Glasautoklaven eingebracht und mit Natriummethylatlösung eine Endalkalizahl von ca. 1,5 mg KOH/g Substanz eingestellt. Der Autoklav wurde mit Stickstoff inertisiert, nach Druckprobe auf 125°C aufgeheizt und der Druck im Autoklaven mit Stickstoff auf ca. 0,8–1,0 bar eingestellt. Danach wurde bei maximal 130°C die gewünschte Propylenoxidmenge zudosiert, wobei der Druck 3,5 bar nicht übersteigen sollte. Nach der Dosierung wird bei maximal 130°C bis zur Druckkonstanz nachreagiert.The crosslinked polyamidoamines or their ethoxylates obtained according to the general crosslinking instructions 1 and 2 were introduced into a 1 l glass autoclave and adjusted to a final alkali number of about 1.5 mg KOH / g substance with sodium methylate solution. The autoclave was rendered inert with nitrogen, heated to 125 ° C after pressure test and the pressure in the autoclave with nitrogen to about 0.8-1.0 bar. Thereafter, the desired amount of propylene oxide was added at a maximum of 130 ° C, wherein the pressure should not exceed 3.5 bar. After dosing, the reaction is continued at a maximum of 130 ° C. until the pressure remains constant.
Ethoxylierung unvernetztes PolyamidoaminEthoxylation uncrosslinked polyamidoamine
Die Polyamidoamine oder deren Oxpropylate wurden in einen 1 l-Glasautoklaven eingebracht und mit Natriummethylatlösung eine Endalkalizahl von ca. 2,5 mg KOH/g Substanz eingestellt. Der Autoklav wurde mit Stickstoff inertisiert, nach Druckprobe auf 135°C aufgeheizt und der Druck im Autoklaven mit Stickstoff auf ca. 0,8–1,0 bar eingestellt. Danach wurde bei maximal 140°C die gewünschte Ethylenoxidmenge zudosiert, wobei der Druck 4,5 bar nicht übersteigen sollte. Nach der Dosierung wird bei maximal 140°C bis zur Druckkonstanz nachreagiert.The polyamidoamines or their oxpropylates were introduced into a 1 l glass autoclave and adjusted with Natriummethylatlösung a final alkali number of about 2.5 mg KOH / g substance. The autoclave was rendered inert with nitrogen, heated to 135 ° C after pressure test and the pressure in the autoclave with nitrogen to about 0.8-1.0 bar. Thereafter, the desired amount of ethylene oxide was added at a maximum of 140 ° C, the pressure should not exceed 4.5 bar. After dosing, the reaction is continued at a maximum of 140 ° C. until the pressure remains constant.
Propoxylierung unvernetztes PolyamidoaminPropoxylation uncrosslinked polyamidoamine
Die Polyamidoamine oder deren Oxethylate wurden in einen 1 l-Glasautoklaven eingebracht und mit Natriummethylatlösung eine Endalkalizahl von ca. 1,5 mg KOH/g Substanz eingestellt. Der Autoklav wurde mit Stickstoff inertisiert, nach Druckprobe auf 125°C aufgeheizt und der Druck im Autoklaven mit Stickstoff auf ca. 0,8–1,0 bar eingestellt. Danach wurde bei maximal 130°C die gewünschte Propylenoxidmenge zudosiert, wobei der Druck 3,5 bar nicht übersteigen sollte. Nach der Dosierung wird bei maximal 130°C bis zur Druckkonstanz nachreagiert. Tabelle 1: Polyamidoamin (Bisethylentriamin/Acrylsäuremethylester) + Butan-1,4-dioldiglycidylether + PO + EO
Bestimmung der Spaltwirksamkeit von ErdölemulsionsspalternDetermination of the splitting efficiency of petroleum emulsion separators
Zur Bestimmung der Wirksamkeit eines Emulsionsspalters wurde die Wasserabscheidung aus einer Rohölemulsion pro Zeit sowie die Entwässerung des Öls bestimmt. Dazu wurden in Spaltergläser (konisch zulaufende, verschraubbare, graduierte Glasflaschen) jeweils 100 ml der Rohölemulsion eingefüllt, jeweils eine definierte Menge des Emulsionsspalters mit einer Mikropipette knapp unter die Oberfläche der Ölemulsion zudosiert und der Spalter durch intensives Schütteln in die Emulsion eingemischt. Danach wurden die Spaltergläser in ein Temperierbad gestellt und die Wasserabscheidung verfolgt.To determine the effectiveness of an emulsion breaker, the water separation from a crude oil emulsion per time and the drainage of the oil was determined. In each case, 100 ml of the crude oil emulsion were introduced into breaker glasses (conically tapered, screwable, graduated glass bottles), in each case a defined amount of the emulsion separator was metered with a micropipette just below the surface of the oil emulsion, and the breaker was mixed into the emulsion by intensive shaking. Thereafter, the breaker glasses were placed in a tempering bath and the water separation followed.
Nach beendeter Emulsionsspaltung wurden Proben von dem Öl aus dem oberen Teil des Spalterglases (sog. Topöl) entnommen. Ein 15 ml Zentrifugengläschen (graduiert) wird mit 5 ml Shellsol®A 150 ND und 10 ml Ölprobe gefüllt, das Gläschen von Hand geschüttelt, um eine Durchmischung zu erzielen, und anschließend bei 1500 upm 5 Minuten zentrifugiert. Nach der Zentrifugierung beobachtet man im Zentrifugengläschen 3 Phasen, eine klare Wasserphase, eine braune Emulsionsphase und eine schwarze Ölphase. Die abgelesenen Volumina der Wasser- bzw. Emulsionsphase werden mit dem Faktor 10 multipliziert und die so ermittelten Werte als %-Wasser- und %-Emulsion angegeben. Der Rest auf 100% ist die Ölphase. Eine besonders gute Demulgierung liegt dann vor, wenn die Summe aus %-Wasser- und %-Emulsion möglichst klein ist. Im Vergleich zweier gleicher Summen aus %-Wasser- und %-Emulsion ist es bevorzugt, wenn der Anteil %-Wasser möglichst groß ist. Auf diese Weise konnten die neuen Spalter nach Wasserabscheidung sowie Entwässerung des Öls beurteilt werden. Die Qualität des abgetrennten Wassers wurde durch einen geübten Beobachter beurteilt. Es bedeuten
- – der Eintrag ”+”, dass das abgetrennt Wasser klar ist
- – der Eintrag ”O”, dass das abgetrennte Wasser trüb ist
- – der Eintrag ”–”, dass das abgetrennte Wasser durch Verölung intransparent ist.
- - the entry "+" that the separated water is clear
- - the entry "O" that the separated water is cloudy
- - the entry "-" indicates that the separated water is non-transparent due to oiling.
Tabelle 6 gibt die Wirksamkeit der alkoxylierten, vernetzten Polyamidoamine als Emulsionsspalter im Vergleich zu Dissolvan 5022 und Dissolvan 3245 an. Dargestellt sind die Wasserabscheidung in ml nach der angegebenen Zeit. Tabelle 6: Spaltwirksamkeit
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