DE3222173A1

DE3222173A1 - Verfahren zum demulgieren von wasser-in-oel-emulsionen

Info

Publication number: DE3222173A1
Application number: DE19823222173
Authority: DE
Inventors: David Simon Ashford Middlesex Robertson
Original assignee: BP PLC
Current assignee: BP PLC
Priority date: 1981-06-24
Filing date: 1982-06-12
Publication date: 1983-01-13
Also published as: FR2508337A1; JPS583606A; IT1148339B; FR2508337B1; NO822114L; IT8248689A0; US4481130A; CA1169736A

Description

Verfahren zum Demulgieren von Wasser-in-Öl-Emulsionen

Die Mehrzahl der Rohöle sowie gewisse Heizöle bilden, wenn sie auf Wasser auslaufen, unter geeigneten Bedingungen verhältnismäßig stabile Wasser-in-Öl-Emulsionen. Die Geschwindigkeit der Bildung und die physikalischen Eigenschaften der Wasser-in-Öl-Emulsionen, die gewöhnlich als "Schokoladenschaum" bekannt sind, hängt von der Intensität und Dauer der Bewegung und der Temperatur des Öl-Wasser-Gemisches ab. Emulsionen bilden sich, wenn genügend Zeit vorhanden ist, selbst bei ruhiger See mit schwachem Wind und geringer Bewegung des Meeres und, wenn sie einmal gebildet sind,ist ihre Bergung und Handhabung schwierig. Der unvermeidliche Zeitverzug zwischen dem Auftreten des Auslaufens des Öls und der Vollendung der Arbeitsgänge der Bergung bedeutet, daß die Probleme der Entfernung und Beseitigung von Wasser-in-Öl-Emulsionen bei Unfällen, bei denen öl ausläuft, häufig auftreten, besonders wenn das Öl auf dem Meer ausläuft.

Zur Rückgewinnung des "Schokoladenschaums" wird die Emulsion gewöhnlich einer Scherwirkung beispielsweise durch Pumpen der Emulsion von einer Rückgewinnungsvorrichtung zur Lagerung ausgesetzt. Der "Schokoladenschaum" verdünnt sich durch Scheren, so daß er. durchaus dünnflüssig erscheint, während er tatsächlich gepumpt wird. Die Scherwirkung hat jedoch einen Anstieg der scheinbaren Viskosität und Stabilität der Wasser-in-öl-Emulsiori zur Folge. Dies ist, so wird angenommen, darauf zurückzuführen , daß die Scherwirkung eine Verringerung der Größe der Wassertröpfchen verursacht. Die Arbeitsgänge der Beförderung führen somit dazu, daß die Wasser-in-öl-

Emulsion schwieriger zu handhaben und schwieriger zu demulgieren ist. Es ist daher vorzuziehen, die Emulsion in einer frühen Phase des Arbeitsgangs der Rückgewinnung zu brechen. Ferner ist die Lagerungsfähigkeit für . zurückgewonnenes Material am Ort eines Unfalls, bei dem Öl ausläuft, gewöhnlich begrenzt, so daß es vorgezogen wird, die Emulsion, die bis zu 80 VoI.-% Wasser enthalten kann, zu brechen, so daß das Wasser vom Öl abgetrennt werden kann.

Die Wasser-in-Öl-Emulsionen können durch Zusatz eines geeigneten chemischen Demulgators gebrochen werden. Da die Emulsion jedoch bis zu 80 Vol.-% Wasser als disperse Phase enthalten kann, muß der Demulgator zum Brechen der Emulsion mit dem Schaum innig gemischt werden. Die hohe Viskosität der Emulsion macht jedoch die Dispergierung des Demulgators innerhalb der gesamten Emulsion schwierig. Es besteht somit ein Bedürfnis für ein kontinuierliches Verfahren zum Brechen von viskosen Wasser-in-Öl-Emulsionen.

Gegenstand der Erfindung ist somit das Demulgieren einer Wasser-in-öl-Emulsion, die 50 bis 80 Vol.-% Wasser als disperse Phase enthält, nach einem Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Wasser-in-öl-Emulsion und einen chemischen Demulgator durch eine Mischvorrichtung führt, die wenigstens eine Verengung der Strömung aufweist, und einen Teil des die Mischvorrichtung verlassenden Gemisches im Kreislauf zur Vorrichtung an der Verengung oder, in Strömungsrichtung gesehen, oberhalb der Verengung zurückführt.

Die Wasser-in-öl-Emulsion kann mit einer Menge freien Wassers vereinigt sein. Das freie Wasser kann das mit der Emulsion zurückgewonnene Wasser sein oder der Emulsion zugesetzt werden, bevor sie durch die Misch-, vorrichtung geleitet wird. Das Öl in der Emulsion kann

ein Rohöl oder ein Erdölprodukt sein.

Vorzugsweise wird der chemische Demulgator der Wasser-in-Öl-Emulsion zugesetzt und das Gemisch in die Mischvorrichtung eingeführt.

Die Mischvorrichtung kann eine einzige Verengung, z.B. eine Düse oder ein Venturirohr, oder wenigstens zwei Verengungen, z.B. eine Düse, durch die die Emulsion und der Demulgator laufen, und ein Venturirohr, durch das die Emulsion, der Demulgator und das Kreislaufmaterial laufen, enthalten.

Beliebige chemische Demulgatoren, die eine viskose Wassser-in-öl-Emulsion zu brechen vermögen, können für die Zwecke der Erfindung.verwendet werden. Geeignet sind Demulgatoren, die Ethylenoxid- und Propylenoxidcopolymere oder -Blockmischpolymere enthalten und die auch Sulfosuccinate enthalten können. Besonders geeignet als Demulgatoren sind die Produkte der Handelsbezeichnung "ünisperse M74 und "Unisperse M75" (Hersteller üniversal-Matthey Products Limited.)"Unisperse" ist ein eingetragenes Warenzeichen.

Der jeweilige Demulgator und seine Konzentration wird für die Verwendung in einer gegebenen Situation nach Faktoren wie der Temperatur und Zusammensetzung des Öls und der Menge des mit der Emulsion vereinigten freien Wassers gewählt. ·

Die Konzentration des Demulgators in der in die Mischvorrichtung eintretenden Emulsion ist vorzugsweise größer als 250 Raumteile pro Million Raumteile. Besonders bevorzugt wird eine Konzentration im Bereich von 500 bis 1000 Raumteilen pro Million Raumteile.

Das Verhältnis der Kreislaufmenge zur Strömungsmenge von Emulsion und Demulgator beträgt vorzugsweise mehr als 1:1. Aus praktischen Gründen ist jedoch das Verhält-

nis der Kreislauf-Durchflußmenge zur Strömungsmenge von Emulsion und Demulgator vorzugsweise kleiner als 10:1.

Für die Zwecke der Erfindung geeignete Vorrichtungen werden nachstehend in Verbindung mit den Abbildungen veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt als Seitenansicht im Schnitt eine Ausführungsform der Mischvorrichtung mit zwei Verengungen.

Fig. 2 zeigt als Seitenansicht im Schnitt eine andere Ausführungsform der Mischvorrichtung mit einer einzigen Verengung.

Fig. 3 zeigt ein Fließschema einer Anordnung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt als Seitenansicht im Querschnitt eine Ausführungsform der Mischvorrichtung, die zwei Verengungen aufweist, nämlich ein Venturirohr 1 und eine Eintrittsdüse 2 für den Zulauf. Ein Kreislaufeintritt 3 ist, in Strömungsrichtung gesehen, oberhalb der Verengung oder Blende des Venturirohres 1 angeordnet.

Fig. 2 zeigt als Seitenansicht im Querschnitt eine andere Ausführungsform der Mischvorrichtung, die ein Venturirohr 1, einen Beschickungseintritt 14 und einen Kreislaufeintritt 3, der an der Einschnürung des Venturirohres 1 angeordnet ist, aufweist. Diese Ausführungsform ist 5 somit nur mit einer Verengung versehen.

Eine geeignete apparative Anordnung für die kontinuierliche Demulgierung einer Wasser-in-öl-Emulsion ist in Fig. 3 dargestellt. Die Arbeitsleistung und Wirkungsweise des Demulgierungsverfahrens ist unabhängig von Schwankungen in der Durchflußmenge der Beschickung, so daß die Wasser-in-öl-Emulsion so, wie sie zurückgewonnen wird, behandelt werden könnte. Es kann jedoch zweckmäßig sein,

die zurückgewonnene Emulsion vorrübergehend in einem Tank 4 zu lagern, um die Zuflußmenge zum Öl-Wasser-Scheider gleichmäßig zu gestalten. Die Emulsion wird durch die Speisepumpe 5 durch Leitung 6 zur Mischvorrichtung 7 gepumpt. Der chemische Demulgator wird im Tank 8 gelagert und der Wasser-in-öl-Emulsion vor ihrem Eintritt in die Mischvorrichtung 7 zugesetzt. Die Dosierpumpe 9 kann entweder den Demulgator mit konstanter Durchflußmenge liefern oder automatisch so geregelt werden, daß die Zuführung des Demulgators gemäß der Zulaufmenge der Emulsion so verändert wird, daß die Konzentration des Demulgators in der Emulsion verhältnismäßig konstant bleibt. Das Gemisch aus Emulsion und Emulgator wird in die Mischvorrichtung 7 eingeführt.

Beim Verlassen der Mischvorrichtung 7 wird ein Teil des Gemisches im Kreislauf durch Leitung 10 und Kreislaufpumpe 11 geführt, während der Rest zu einem Öl-Wasser-Scheider 12 weiterfließt. Das im Kreislauf geführte Material tritt durch den Kreislaufeintritt 3 in die Mischvorrichtung ein. Das Verhältnis der Durchflußmenge des Kreislaufmaterials zur Zulaufmenge des Einsatzmaterials ist vorzugsweise größer als 1:1. Daher kann die Vorrichtung zweckmäßig mit einer konstanten Kreislauf-Durchflußmenge betrieben werden, so daß das Kreislaufverhältnis bei maximaler Zulaufmenge des Einsatzmaterials bei einem Minimum von 1:1 liegt.

Der Demulgator wird daher innerhalb der gesamten Emulsion dispergiert, indem das Gemisch durch die Verengung bzw. Verengungen in. der Mischvorrichtung 7 gepreßt wird.

Beispielsweise wird bei der in Fig. 1 dargestellten Mischvorrichtung der Emulsionseinsatz und der Demulgator. . durch die·Eintrittsdüse 2 für den Einsatz gepumpt, und sie laufen dann zusammen mit dem im Kreislauf geführten Material durch das Venturirohr. Der Druckabfall innerhalb der Mischvorrichtung kann bei der ausgelegten maximalen Durchflußmenge in der Größenordnung

von 2 bar oder weniger liegen.

Überraschenderweise ist daher das kontinuierliche Verfahren zum Brechen der Emulsion im wesentlichen ein Mischverfahren. Die hohen Schergeschwindigkeiten an den Verengungen erniedrigen bedeutend die Viskosität der Emulsion und tragen dadurch zur Dispergierung des Demulgators bei. Das im Kreislauf geführte Material wird wenigstens teilweise demulgiert, so daß eine verhältnismäßig große Menge freien Wassers vorhanden ist. Dieses freie Wasser kann durch Bildung einer Schaum-in-Wasser-Dispersion zum Brechen der Emulsion beitragen. Es kann vorteilhaft sein, daß etwas freies Wasser mit der der Mischvorrichtung zugeführten Wasser-in-öl-Emulsion vereinigt ist. Bei den meisten Arbeitsgängen zur Rückgewinnung wird die Wasser-in-öl'-Emulsion mit freiem Wasser aufgenommen, jedoch kann, falls erforderlich, weiteres freies Wasser ohne weiteres zugesetzt werden. Bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung kann zusätzliches Wasser dem "Schaum" durch Leitung 13 zugese-tzt werden. Vorzugsweise wird daher die Stufe des Brechens der Emulsion durchgeführt, bevor freies Wasser von der Wasser-in-Öl-Emulsion abgetrennt wird.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.

Beispiel 1

Eine Wasser-in-Öl-Emulsion mit einem Wassergehalt von etwa 80 Vol.-% wurde hergestellt, indem 10 Vol.-% Kuweit-Rohöl zu 90 Vol.-% Leitungswasser gegeben, das Gemisch etwa 48 Stunden gerührt und die Emulsion vom verbleibenden freien Wasser abgetrennt wurde.

Die zum Brechen der Emulsion verwendete Apparatur war der in Fig.' 1 und Fig. 3 dargestellten ähnlich. Der künstlich hergestellte "Schokoladenschaum" wurde in den Lagertank 4 und ein chemischer Demulgator, das Produkt

"Unisperse M75", in den Tank 8 gegeben. 50 Vol.-% freies Wasser wurden dem "Schaum" und 1000 ppm des Demulgators dem Emulsions-Wasser-Gemisch zugesetzt, das dann durch die Mischvorrichtung geleitet wurde. Das Kreislaufverhältnis betrug 3,3:1. Eine Probe des demulgierten Produkts wurde in einen Meßzylinder überführt und der Trennung durch die Schwere überlassen. Die Geschwindigkeit, mit der das öl und Wasser sich trennten, wurde notiert. Nach 5 Minuten hatten sich 98 Vol.-% des emulgierten Wassers von der Wasser-in-öl-Emulsion getrennt.

Beispiel 2 ·

Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß das Verhältnis der Strömungsmenge des Kreislaufs zur Durchflußmenge der Beschickung 1,2 : 1 betrug. Nach 5 Minuten hatten sich 90 Vol.-% des emulgierten Wassers von der Emulsion getrennt.

Die beiden Beispiele zeigen, daß durch die Erfindung ein wirksames Verfahren zur kontinuierlichen Demulgierung von "Schokoladenschaum" verfügbar wird.

AO

Leerseite

Claims

VON KREISLER SCHÖNWALD EISHOLD FUES VONKREISLER KELLER SELTING WERNER PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler + 1973 Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln „, _. . . . , _, . .. _ Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden The British Petroleum Company Dr j ρ Fues Kö|n p.l.C, Britannic House, Dipl.-c'hem. Abk von Kreisler, Köln Moor Lane, London EC2Y 9BU, DipL-Chem. Carola Keller, Köln England . Dipl.-Ing, G. Seifing, Köln Dr. H-K. Werner, Köln Ke/Ax 1022 DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF D-50Q0 KÖLN 1 11. Juni 1982 Verfahren zum Demulgieren von Wasser-in-Öl-Emulsionen Patentansprüche

1. Verfahren zum Demulgieren von Wasser-in-Öl-Emulsionen, die 50 bis 80 Vol.-% Wasser als disperse Phase enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wasser-in-Öl-Emulsion und einen chemischen Demulgator durch eine Mischvorrichtung leitet, die wenigstens eine Verengung der Strömung aufweist, und einen Teil des die Mischvorrichtung verlassenden Gemisches im Kreislauf zur Vorrichtung an der Verengung oder, in Strömungsrichtung gesehen, oberhalb der Verengung zurückführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Strömungsmenge des Kreislaufs zur Strömungsmenge von Emulsion und Emulgator 1:1 bis 1O:1 beträgt. .

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabfall innerhalb der Mischvorrichtung 2 bär oder weniger beträgt. -

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischvorrichtung eine einzelne Verengung aufweist, die eine Düse oder ein Venturirohr ist.

Telefon: (0221) 131041 · Telex: 8882307 dopa d ■ Telegramm: Dompatenl Köln

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischvorrichtung zwei Verengungen aufweist, die eine Düse, durch die die Emulsion und der Demulgator strömen, und ein Venturirohr sind, durch das die Emulsion, der Demulgator und das Kreislaufmaterial strömen.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Demulgators wenigstens 250 Raumteile pro Million Raumteile der Emulsion beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Demulgators 500 bis 1000 Raumteile pro Million Raumteile der Emulsion beträgt.