DE3838352A1 - Verfahren zur reinigung eines polysaccharidmediums zur erhoehung von dessen filtrierbarkeit und verwendung des gereinigten mediums zur durch hilfsmittel unterstuetzten erdoelfoerderung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Polysaccharidmedien zur Erhöhung von deren Filtrierbar­ keit. Sie betrifft ferner das dabei erhaltene verbesserte Medium.

Die Polysaccharidmedien werden nach einem wohl bekannten Fermentationsverfahren erhalten: ein Mikroorganismus (Champignon, Bakterium), der zur Polysacchariderzeugung befähigt ist, und zur Erzeugung von Skleroglucan z.B. ein Champignon des Genus Sklerotium, wird in einem wäß­ rigen Nährmedium, das einen Kohlenwasserstoff enthält, einer Kultivierung unterworfen.

Zur Erzeugung von Skleroglucan kann z.B. Sklerotium Rolfsii verwendet werden. Zur Erzeugung von Schizophyllan ist der Champignon Schizophyllum Commune und zur Produk­ tion von Xanthan das Bakterium Xanthomonas Campestris verwendbar.

Bei der Fermentation erhält man ein Fermentationsmedium, das etwa 0,5 bis 4 Gew.-% Polysaccharid neben Salzen, restlichen Nährstoffen, Zellen oder Champignonresten und anderen unlöslichen Verbindungen enthält.

Die Entfernung von im Rohmedium vorhandenen unlöslichen Partikeln vom Typ der Zellreste kann durch Filtration bewirkt werden. Bezüglich dieser Methode wurden zahl­ reiche Vorschläge gemacht. So schlägt z.B. die US-PS 43 37 157 vor, über Mineralien vom Typ Calciumsilicat oder Magnesiumoxid, die von Natur aus einen basischen pH-Wert haben, zu filtrieren. In der US-PS 41 19 491 wird eine enzymatische Klär-Filtration vorgeschlagen, bei der die Zellreste abgebaut und beseitigt werden.

Nach der Filtration verbleiben aber noch immer Verun­ reinigungen vom Proteintyp, die zur Bildung von Aggregaten von Makromolekülen führen, bei denen es sich um schwer filtrierbare Substanzen handelt, die ein Abdichtungsver­ halten zeigen und die Poren von unterirdischen Forma­ tionen während der durch Hilfsmittel unterstützten Erdöl­ förderungsoperationen verstopfen können.

Diese Überreste vom Typ der Proteinrückstände können entfernt werden durch Erhitzen des Mediums mit anschlie­ ßender Ultrafiltration, wie dies in der US-PS 42 99 825 vorgeschlagen wird, oder durch Erhitzen und Filtration, wie dies gemäß US-PS 33 55 447 der Fall ist.

Die mit den aufgezeigten Verfahren erhaltenen Resultate lassen zu wünschen übrig und es besteht nach wie vor ein Bedürfnis nach einem Verfahren, das die Erzielung eines Polymer ermöglicht, welches eine gute Filtrierbarkeit und vor allem eine stabile Filtrierbarkeit über lange Zeiträume aufweist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung eines Poly­ saccharidmediums, bei dem zunächst filtriert wird zur Entfernung mindestens des größten Teils von Zell- oder Fungusresten, umfaßt ein Inkontaktbringen mit einem Material vom Siliciumtyp, z.B. Silicagel, wobei dieses Kontaktieren z.B. durch Rühren oder durch Fließenlassen über ein siliciumhaltiges Material bei einer Temperatur von mindestens 50°C, z.B. 50 bis 130°C, bewirkt wird.

Bei diesem Medium kann es sich auch um ein rohes, vor­ filtriertes Gärmedium handeln sowie um eine Lösung eines pulverförmigen Polysaccharids, das aus einem derartigen Medium isoliert wurde.

Im folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen bei der Durchführung der Erfindung beschrieben.

Während des Kontaktierens mit den siliciumhaltigen Partikeln liegt die Polymerkonzentration des Mediums vorteilhafterweise zwischen 0,5 und 100 g/l. Die Wahl des siliciumhaltigen Materials ist nicht ausschlag­ gebend und gute Resultate werden z.B. mit Silicagelen, Diatomeenerde und Natursand erhalten.

Während der Behandlung wird vorteilhafterweise ein pH- Wert von 5 bis 11, vorzugsweise von 6 bis 8, gewählt und der Salzgehalt beträgt vorzugsweise 0,1 bis 20 g/l, ausgedrückt als NaCl, an einem oder mehreren Alkali­ metallsalzen. Es werden z.B. 1 bis 100 kg und vorzugs­ weise 5 bis 40 kg siliciumhaltiges Material pro m³ Medium angewandt.

Die Dauer des Inkontaktbringens und die Erhitzungs­ temperatur hängen von den angestrebten Ergebnissen und der Natur des Polysaccharids ab und sie bewegen sich vorzugsweise zwischen 1 und 24 h bei 70 bis 110°C für Skleroglucan und Schizophyllan, und zwischen 5 und 60 min bei 50 bis 110°C für Xanthan.

Das Medium, welches der Behandlung mit einem silicium­ haltigen Material unterworfen wird, ist ein Medium, das zuvor von Zellrückständen befreit wurde durch eine geeignete Behandlung mit Hilfe einer üblichen bekannten Methode, z.B. durch Filtration über Diatomeenerde in solcher Weise, daß mindestens 90% der Reststoffe einer Größe von über 20 µm und vorzugsweise mindestens 90% der Reststoffe einer Größe von über 1 µm entfernt werden.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Der Versuch wurde an einem Medium vorgenommen, das zuvor über Diatomeenerde einer Granulometrie von überwiegend zwischen 10 und 80 µm filtriert worden war. Im Laufe der Filtra­ tion wurden mehr als 90 % Reststoffe einer Größe von über 10 µm auf diese Weise entfernt. Das Skleroglucan- Medium einer Konzentration an Polymer von 3 g/l wurde bei einer Temperatur von 90°C direkt mit Teilchen von Siliciumdioxid einer spezifischen Oberfläche von 200 m²/g in einer Menge von 40 kg Siliciumdioxid pro m³ Medium in Kontakt gebracht. Die Kontaktdauer betrug 24 h. Die Lösungen an Medium vor und nach der Behandlung (Lösungen Ia und IIa) wurden bis zu einer Konzentration von 250 ppm, bezogen auf das Gewicht, mit destilliertem Wasser ver­ dünnt und einem Filtrierbarkeitstest unterworfen. Der Filtrierbarkeitstest bestand darin, unter den Bedingungen eines schwachen Schergradienten (γ=5s^-1) und bei 90°C die Polymerlösung durch ein Massivbett von Silicium­ carbidpartikeln einer Permeabilität von 400 mDarcy zu schicken. Die Mobilitätsverminderung (R) in dem Massiv­ bett wurde als Funktion des filtrierten Volumens (V) gemessen. Die Mobilitätsverminderung ist das Verhältnis Δ P Polymer/Δ P Wasser, wobei Δ P Polymer der Chargen­ verlust für die Polysaccharidlösung und Δ P Wasser der Chargenverlust für die wäßrige Phase ohne entsprechendes Polysaccharid bedeuten.

In der Fig. 1 sind die Versuchsergebnisse wiedergegeben, die einer vorfiltrierten, jedoch nicht mit Siliciumdioxid behandelten Lösung Ia sowie erfindungsgemäß behandelten Lösung IIa entsprechen. Die Ergebnisse zeigen, daß die erstgenannte Lösung die Filter rasch verstopft und daß die behandelte Lösung eine ausgezeichnete Filtrierbarkeit zeigt.

Wenn die obigen Behandlungsoperationen in gleicher Weise, jedoch mit der Ausnahme, daß die Temperatur bei 30°C ge­ halten wird, wiederholt werden, ist die Filtrierbarkeit des erhaltenen Produktes weniger gut als diejenige des erfindungsgemäß behandelten Produktes, wie die Kurve IIIa der Fig. 1 zeigt. Ebenso ist dann, wenn die erfindungs­ gemäße Behandlung, d.h. ein Kontakt mit dem Silicium­ dioxid bei 90°C, auf ein rohes Medium, das der Vorfiltra­ tion nicht unterworfen wurde und demzufolge Champignon­ reste enthält, angewandt wird, die Filtrierbarkeit des rohen Mediums von dem Typ, der zum Verstopfen führt (Kurve IVa), was die Notwendigkeit zeigt, die unlöslichen Reste vor der Durchführung der erfindungsgemäß vorge­ nommenen Behandlung zu entfernen.

Beispiel 2

Es wurde ein rohes Gärmedium von Xanthomonas Campestris verwendet, das verdünnt worden war, um dessen Konzen­ tration auf 500 Gew.-ppm einzustellen. Die Konzentration des Mediums an Alkalimetallen wurde auf 5 g/l, ausge­ drückt als NaCl, eingestellt durch Zugabe von Natrium­ chlorid.

Die Polymerlösung wurde von Bakterienzellen einer Größe von etwa über 5 µm durch Filtration befreit und danach auf 60°C erhitzt und mit Siliciumdioxidpartikeln (40 kg pro m³) einer spezifischen Oberfläche von 200 m²/g in Kontakt gebracht. Die Kontaktzeit betrug 15 min.

Die Lösungen vor und nach der Behandlung wurden auf eine Konzentration von 300 ppm durch Verdünnen mit einem 5 g/l Natriumchlorid enthaltenden Wasser eingestellt und einem Filtrierbarkeitstest unterworfen.

Der Filtrierbarkeitstest bestand darin, unter den Be­ dingungen eines schwachen Schergradienten (q=5s^-1) und bei 30°C die Polymerlösung durch drei Millipor­ filter mit einem mittleren Porendurchmesser von 5 µm zu schicken und die Mobilitätsverminderung (R) in den Filtern als Funktion des filtrierten Volumens (V) zu messen.

In der Fig. 2 sind die Versuchsergebnisse wiedergegeben, die einer nicht behandelten Lösung (Ib) und einer der erfindungsgemäßen Behandlung unterworfenen Lösung (IIb) entsprechen. Die Ergebnisse zeigen, daß die erstgenannte Lösung zu einem Verstopfen der Filter führt, wohin­ gegen die erfindungsgemäß behandelte Lösung einen kon­ stanten R-Wert, d.h. eine ausgezeichnete Filtrierbarkeit aufweist.

Claims (12)

1. Verfahren zur Behandlung eines Polysaccharidmediums zur Erhöhung von dessen Filtrierbarkeit, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man das Medium zunächst zur Entfernung von mindestens 90% Feststoffresten einer Größe von über 20 µm filtriert und danach mit einem siliciumhaltigen Material bei einer Temperatur von mindestens 50°C in Kontakt bringt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das siliciumhaltige Material aus Sand, Siliciumdioxid oder Diatomeenerde besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Medium ein Xanthan-Medium ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Medium ein Skleroglucan-Medium ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Medium ein Schizophyllan-Medium ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Medium mindestens ein Alkalimetallsalz in einer Konzentration von 0,1 bis 20 g, berechnet als NaCl, pro Liter aufweist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4 bis 6, bei dem das Medium ein Skleroglucan- oder Schizophyllan-Medium ist und das Inkontaktbringen mit einem siliciumhaltigen Material bei 90 bis 110°C während 1 bis 24 h bewirkt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 6, bei dem das Medium ein Xanthan-Medium ist und das In­ kontaktbringen mit einem siliciumhaltigen Material bei 50 bis 110°C während 5 bis 60 min bewirkt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem 1 bis 100 kg siliciumhaltiges Material pro m³ Medium angewandt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem 5 bis 40 kg siliciumhaltiges Material pro m³ Medium angewandt werden.

11. Medium, das nach dem Verfahren eines der An­ sprüche 1 bis 10 erhalten wird.

12. Verwendung des Mediums nach Anspruch 11 oder des nach dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 10 erhaltenen Mediums zur durch Hilfsmittel unterstützten Erdölförderung.