DE69803864T3 - Wässrige emulsionen von fischer-tropschprodukten - Google Patents

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    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/32—Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
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    • Y10T137/0391—Affecting flow by the addition of material or energy

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft stabile Makroemulsionen, die Fischer-Tropsch-Flüssigkeiten und Wasser enthalten.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Kohlenwasserstoff-Wasser-Emulsionen sind gut bekannt und haben eine Vielzahl von Anwendungen, z.B. zum Transport von Kohlenwasserstoffen beispielsweise wie durch Pipelines oder als Brennstoffe, z.B. für Kraftwerke oder Verbrennungsmotoren. Diese Emulsionen werden im Allgemeinen als Makroemulsionen bezeichnet, d.h. die Emulsion ist trüb oder opak, im Gegensatz zu Mikroemulsionen, die wegen der bei der Herstellung von Mikroemulsionen verwendeten höheren Tensidkonzentration klar, durchsichtig und thermodynamisch stabil sind.
  • Obwohl von wässrigen Brennstoff-Emulsionen bekannt ist, dass sie Schadstoffe reduzieren, wenn sie als Brennstoffe verbrannt werden, können die Verfahren zur Herstellung dieser Emulsionen und die zur Herstellung der Emulsionen verwendeten Materialien, wie Tenside und Co-Lösungsmittel, z.B. Alkohole, teuer sein. Weiterhin ist die Stabilität bekannter Emulsionen normalerweise eher gering, insbesondere wenn bei der Herstellung der Emulsionen geringe Tensidkonzentrationen verwendet werden.
  • Demzufolge besteht ein Bedürfnis nach stabilen Makroemulsionen, die weniger Tenside oder Lösungsmittel verwenden, oder nach weniger teuren Materialien bei der Herstellung der Emulsionen. Für erfindungsgemäße Zwecke ist die Stabilität von Makroemulsionen im Allgemeinen als das Ausmaß der Trennung definiert, die während eines Zeitraums von 24 Stunden auftritt, üblicherweise innerhalb der ersten 24 Stunden nach Bildung der Emulsion.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß dieser Erfindung wird eine stabile Makroemulsion, in der Wasser das Dispersionsmedium ist, zur Verfügung gestellt, die eine nach Fischer-Tropsch erhaltene Kohlenwasserstoffflüssigkeit, Wasser und ein Tensid enthält. Bevorzugt wird die Emulsion im Wesentlichen ohne Zusatz, z.B. ≤ 2,0 Gew.-% und bevorzugt weniger als 1,0 Gew.-%, oder ohne Zusatz von Co-Lösungsmittel, wie Alkoholen, hergestellt, und bevorzugt im Wesentlichen ohne Zusatz von Co-Lösungsmittel, d.h. dass die Fischer-Tropsch-Flüssigkeiten Spurenmengen von Oxygenaten einschließlich Alkoholen enthalten können. Diese Oxygenate machen aber weniger Oxygenate aus, als anwesend wären, wenn ein Co-Lösungsmittel in der Emulsion enthalten wäre. Im Allgemeinen ist der Alkoholgehalt der nach Fischer-Tropsch erhaltenen Flüssigkeiten Null im Sinne von nicht messbar, und ist im Allgemeinen niedriger als etwa 2 Gew.-%, bezogen auf die Flüssigkeiten, besonders bevorzugt niedriger als etwa 1 Gew.-%, bezogen auf die Flüssigkeiten.
  • Die in dieser Erfindung beschriebenen Makroemulsionen sind generell einfacher herzustellen und stabiler als die entsprechenden Emulsionen mit aus Erdöl gewonnenen Kohlenwasserstoffen. Zum Beispiel ist bei gegebener Tensidkonzentration das Ausmaß der Trennung der Emulsionen signifikant geringer als das Ausmaß der Trennung von Emulsionen, die aus Erdöl gewonnene Kohlenwasserstoffe enthalten. Außerdem benötigen die Emulsionen weniger Tensid als für Emulsionen von aus Erdöl gewonnene Kohlenwasserstoffflüssigkeiten benötigt würde und bedürfen nicht der Verwendung von Co-Lösungsmitteln wie Alkoholen, obwohl geringe Mengen an Alkoholen wegen der Verwendung von Fischer-Tropsch-Verfahrenswasser in den Emulsionen vorhanden sein können.
  • Die erfindungsgemäß verwendeten nach Fischer-Tropsch erhaltenen Flüssigkeiten sind solche Kohlenwasserstoffe enthaltende Materialien, die bei Raumtemperatur flüssig sind. Somit können diese Materialien Rohflüssigkeiten aus dem Fischer-Tropsch-Kohlenwas serstoff-Synthesereaktor, wie C4+-Flüssigkeiten, bevorzugt C5+-Flüssigkeiten, insbesondere C5 bis C17-Kohlenwasserstoffe enthaltende Flüssigkeiten, oder hydroisomerisierte Fischer-Tropsch-Flüssigkeiten, wie C5+-Flüssigkeiten, sein. Diese Materialien enthalten im Allgemeinen mindestens etwa 90% Paraffine, n- oder i-Paraffine, bevorzugt mindestens etwa 95% Paraffine und insbesondere mindestens etwa 98% Paraffine.
  • Diese Flüssigkeiten können des Weiteren als Brennstoffe bezeichnet werden: zum Beispiel Naphthas, z.B. die im Bereich C4 bis etwa 320°F (160°C), bevorzugt C5 bis 320°F (160°C) siedenden, deren Wasseremulsionen als Kraftwerkbrennstoffe verwendet werden können, Transportkraftstoffe, Düsentreibstoffe, z.B. die im Bereich von etwa 250 bis 575°F (121,1 bis 301,7°C), bevorzugt 300 bis 550°F (148,9 bis 287,8°C) siedenden, und Dieselbrennstoffe, z.B. die im Bereich von etwa 320 bis 700°F (160 bis 371,1°C) siedenden. Andere Flüssigkeiten, die aus Fischer-Tropsch-Materialien erhalten werden und höhere Siedepunkte haben, gehören auch zu den in dieser Erfindung brauchbaren Materialien.
  • Im Allgemeinen enthalten die Emulsionen 10 bis 90 Gew.-% nach Fischer-Tropsch erhaltene Kohlenwasserstoffflüssigkeiten, bevorzugt 30 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt 50 bis 70 Gew.-% nach Fischer-Tropsch erhaltene Flüssigkeiten. Beliebiges Wasser kann verwendet werden, das aus dem Fischer-Tropsch-Verfahren erhaltene Wasser ist jedoch besonders bevorzugt.
  • Nach Fischer-Tropsch erhaltene Materialien enthalten normalerweise wenig ungesättigte Verbindungen, z.B. ≤ 1 Gew.-%, Olefine und Aromaten, bevorzugt weniger als etwa 0,5 Gew.-% Gesamtaromaten, und keinen Schwefel und Stickstoff, d.h. weniger als etwa 50 ppm (Gewicht) Schwefel oder Stickstoff. Hydrobehandelte Fischer-Tropsch-Flüssigkeiten, die praktisch keine oder nur Spuren von Oxygenaten, Olefinen, Aromaten, Schwefel und Stickstoff enthalten, können auch verwendet werden.
  • Das nichtionische Tensid wird üblicherweise in vergleichsweise geringen Konzentrationen eingesetzt, verglichen mit Emulsionen von aus Erdöl gewonnenen Flüssigkeiten. Die Tensidkonzentration ist also ausreichend, um die Bildung der vergleichsweise stabilen Makroemulsion zu gestatten. Bevorzugt beträgt die eingesetzte Tensidmenge mindestens etwa 0,001 Gew.-% der Gesamtemulsion, besonders bevorzugt etwa 0,001 bis etwa 3 Gew.-%, und insbesondere 0,01 bis weniger als 2 Gew.-%.
  • Typischerweise sind die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Emulsionen brauchbaren Tenside nichtionisch und sind diejenigen, die zur Herstellung von Emulsionen von aus Erdöl gewonnenen oder aus Bitumen gewonnenen Materialien verwendet werden. Sie sind den Fachleuten gut bekannt. Diese Tenside haben normalerweise ein HLB von etwa 7–25, bevorzugt 9–15. Für diese Erfindung brauchbare Tenside schließen Alkylethoxylate, Ethoxylate von linearem Alkohol und Alkylglucoside ein, bevorzugt ethoxylierte Alkylphenole und insbesondere ethoxylierte Alkyl-(z.B. Nonyl-)phenole mit etwa 8 bis 15 Ethylenoxideinheiten pro Molekül. Ein bevorzugter Emulgator ist ein Alkylphenoxypolyalkohol, z.B. Nonylphenoxypoly(ethylenoxy)ethanol, der unter dem Handelsnamen Igepol käuflich erworben werden kann.
  • Die Verwendung von Wasser-Brennstoffemulsionen verbessert die Emissionscharakteristika der Brennstoffe, dies gilt insbesondere für die erfindungsgemäßen Materialien, wobei Fischer-Tropsch-Wasseremulsionen bessere Emissionscharakteristika als aus Erdöl gewonnene Emulsionen haben, d.h. bezüglich des Feststoffausstoßes.
  • Die erfindungsgemäßen Emulsionen werden durch herkömmliche Emulsionstechniken gebildet, d.h. indem eine Mischung von Kohlenwasserstoff, Wasser und Tensid ausreichender Scherung unterworfen wird, z.B. in einen handelsüblichen Mischer oder dessen Äquivalent, für einen Zeitraum, der zur Bildung der Emulsion ausreicht, z.B. im Allgemeinen wenige Sekunden (zur Emulsions bildung siehe allgemein "Colloidal Systems and Interfaces", S. Ross und I. D. Morrison, J. W. Wiley, N.Y., 1988).
  • Das Fischer-Tropsch-Verfahren ist den Fachleuten gut bekannt, siehe z.B. US-A-5,348,982 und US-A-5,545,674, auf deren Offenbarung hier Bezug genommen wird, und umfaßt typischerweise die Reaktion von Wasserstoff und Kohlenmonoxid im Molverhältnis von etwa 0,5/1 bis 4/1, bevorzugt 1,5/1 bis 2,5/1, bei Temperaturen von etwa 347 bis 752°F (175 bis 400°C), bevorzugt etwa 356 bis 464°F (180 bis 240°C), bei Drücken von 1 bis 100 bar, bevorzugt etwa 10 bis 40 bar, in Gegenwart eines Fischer-Tropsch-Katalysators, im Allgemeinen eines trägergestützten oder nicht trägergestützten unedlen Metalls der Gruppe VIII, z.B. Fe, Ni, Ru, Co, mit oder ohne Promotor, z.B. Ruthenium, Rhenium, Hafnium, Zirkonium und Titan. Wenn Träger verwendet werden, können diese hitzebeständige Metalloxide, wie Oxide der Metalle der Gruppe IVB, d.h. Titandioxid, Zirkondioxid oder Siliciumdioxid, Aluminiumoxid oder Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, sein. Ein bevorzugter Katalysator enthält nicht-konvertierenden Katalysator, z.B. Kobalt oder Ruthenium, bevorzugt Kobalt, mit Rhenium oder Zirkonium als Promotor, bevorzugt Kobalt und Rhenium trägergestützt auf Siliciumdioxid oder Titandioxid, bevorzugt Titandioxid. Die Fischer-Tropsch-Flüssigkeiten, d.h. C5+, bevorzugt. C10+, werden gewonnen und Leichtgase, z.B. unumgesetzter Wasserstoff und CO, C1 bis C3 oder C4 und Wasser werden von den Kohlenwasserstoffen abgetrennt.
  • Das nicht-konvertierende Fischer-Tropsch-Verfahren, auch als Kohlenwasserstoff-Synthese bekannt, kann durch die Reaktion: 2nH2 + nCO → CnH2n+2 + nH2O dargestellt werden.
  • Eine bevorzugte Quelle für Wasser zur Herstellung der erfindungsgemäßen Emulsionen ist das in dem Fischer-Tropsch-Verfah ren, bevorzugt einem nicht-konvertierenden Verfahren, hergestellte Verfahrenswasser. Eine allgemeine Zusammensetzung dieses Wassers ist unten gezeigt, wobei bevorzugt ≤ 2,0 Gew.-% Oxygenate, besonders bevorzugt weniger als 1 Gew.-% Oxygenate sind.
  • Figure 00060001
  • Hydroisomerisierungsbedingungen für nach Fischer-Tropsch erhaltene Kohlenwasserstoffe sind den Fachleuten gut bekannt. Im Allgemeinen schließen die Bedingungen ein:
  • Figure 00060002
  • Zur Hydroisomerisierung brauchbare Katalysatoren sind typischerweise bifunktioneller Natur und enthalten eine saure Funktion sowie eine Hydrierungskomponente. Ein Mittel zum Unterdrücken des Hydrocrackens kann auch zugegeben werden. Das Hydrocrack-Unterdrückungsmittel kann entweder ein Metall der Gruppe 1B, bevorzugt z.B. Kupfer, in einer Menge von etwa 0,1 bis 10 Gew.-%, oder eine Schwefelquelle oder beides sein. Die Schwefelquelle kann zur Verfügung gestellt werden, indem der Katalysator gemäß bekannten Verfahren vorgeschwefelt wird, z.B. durch Behandlung mit Schwefelwasserstoff, bis der Durchbruch eintritt.
  • Die Hydrierungskomponente kann ein Metall der Gruppe VIII sein, entweder ein Edel- oder Nichtedel-Metall. Die bevorzugten Nichtedel-Metalle schließen Nickel, Kobalt oder Eisen, bevorzugt Nickel oder Kobalt, besonders bevorzugt Kobalt ein. Das Metall der Gruppe VIII ist üblicherweise in katalytisch wirksamen Mengen vorhanden, d.h. im Bereich von 0,1 bis 20 Gew.-%. Bevorzugt ist ein Metall der Gruppe VI in den Katalysator, z.B. Molybdän, in einer Menge von etwa 1 bis 20 Gew.-% eingeschlossen.
  • Die saure Funktionalität kann durch einen Träger zur Verfügung gestellt werden, mit dem das katalytische Metall oder die katalytischen Metalle gemäß bekannten Verfahren gemischt (composited) sind. Der Träger kann ein beliebiges hitzebeständiges Oxid oder eine Mischung von hitzebeständigen Oxiden oder Zeolithen oder Mischungen davon sein. Bevorzugte Träger umfassen Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Phosphate, Titandioxid, Zirkondioxid, Vanadiumdioxid und andere Oxide der Elemente der Gruppen III, IV, V und VI, sowie Y-Siebe, wie hochstabile Y-Siebe. Bevorzugte Träger umfassen Aluminiumoxid und Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, besonders bevorzugt ist Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, in dem die Siliciumdioxidkonzentration in der Trägermasse niedriger als etwa 50 Gew.-%, bevorzugt niedriger als etwa 35 Gew.-%, besonders bevorzugt 15 bis 30 Gew.-% ist. Wenn Aluminiumoxid als Träger verwendet wird, können geringe Mengen von Chlor oder Fluor in den Träger eingeschlossen sein, um die saure Funktionalität zur Verfügung zu stellen.
  • Ein bevorzugter Trägerkatalysator hat eine Oberfläche im Bereich von etwa 180 bis 400 m2/g, bevorzugt 230 bis 350 m2/g und ein Porenvolumen von 0,3 bis 1,0 ml/g, bevorzugt 0,35 bis 0,75 ml/g, eine Schüttdichte von etwa 0,5 bis 1,0 g/ml und eine Seitendruckfestigkeit von etwa 0,8 bis 3,5 kg/mm.
  • Die Herstellung bevorzugter amorpher Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Mikrosphären zur Verwendung als Träger ist in Ryland, Lloyd B., Tamele M. W. und Wilson, H. N., Cracking Catalysts, Catalysis; Volume VII, Ed. Paul H. Emmett, Reinhold Publishing Corporation, New York, 1960 beschrieben.
  • Bei der Hydroisomerisierung liegt der Umsatz von 700°F+. (371,1°C+) bis 700°F– (371,1°C–) im Bereich von etwa 20 bis 80%, bevorzugt 30 bis 70%, besonders bevorzugt etwa 40 bis 60%, und es werden im Wesentlichen alle Olefine und sauerstoffhaltigen Produkte hydriert.
  • Der Katalysator kann nach einem beliebigen bekannten Verfahren hergestellt werden, z.B. durch Imprägnieren mit wässrigem Salz, anfängliche Nasstechnik, gefolgt von Trocknen für 1 bis 24 Stunden bei etwa 257 bis 302°F (125 bis 150°C), Calcinieren für etwa 1 bis 6 Stunden bei etwa 572 bis 932°F (300 bis 500°C), Reduktion durch Behandlung mit Wasserstoff oder einem wasserstoffhaltigen Gas und, wenn gewünscht, Schwefelung durch Behandlung mit einem schwefelhaltigen Gas, wie H2S, bei erhöhten Temperaturen. Der Katalysator wird dann etwa 0,01 bis 10 Gew.-% Schwefel enthalten. Die Metalle können zugemischt oder zu dem Katalysator in beliebiger Reihenfolge hintereinander oder durch gleichzeitiges Imprägnieren mit zwei oder mehreren Metallen zugegeben werden.
  • Die folgenden Beispiele dienen dazu, die Erfindung zu verdeutlichen, nicht aber dazu, sie zu begrenzen.
  • Beispiel 1:
  • Eine Mischung von Wasserstoff-und-Kohlenmonoxid-Synthesegas (H2:CO 2,11 bis 2,16) wurde in einem Fischer-Tropsch-Aufschlämmungsreaktor zu Schwerparaffinen umgesetzt. Ein Kobalt/Rhenium-Katalysator auf Titandioxidträger wurde für die Fischer-Tropsch-Reaktion verwendet. Die Reaktion wurde bei 422 bis 428°F (216,7 bis 220°C) und 287 bis 289 psig (20,09 bis 20,1 bar) durchgeführt, und das Einsatzmaterial wurde mit einer linearen Ge schwindigkeit von 12 bis 17,5 cm/s eingebracht. Das Fischer-Tropsch-Kohlenwasserstoff-Produkt wurde in drei getrennten Siedeströmen isoliert, die durch Einfachdestillation getrennt wurden. Die erhaltenen drei Siedefraktionen waren: 1) C5 bis etwa 500°F (260°C), d.h. F-T-Kaltabscheiderflüssigkeit, 2) etwa 500 (260°C) bis etwa 700°F (371,1°C), d.h. F-T-Heiflabscheiderflüssigkeit, und 3) bei 700°F+ (371,1°C+) siedende Fraktion, d.h. ein F-T-Reaktorwachs. Das Fischer-Tropsch-Verfahrenswasser wurde aus der Kaltabscheiderflüssigkeit isoliert und ohne weitere Reinigung verwendet.
  • Die genaue Zusammensetzung dieses Wassers ist in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 2 zeigt die Zusammensetzung der Kaltabscheiderflüssigkeit.
  • Tabelle 1 Zusammensetzung von Fischer-Tropsch-Verfahrenswasser
    Figure 00100001
  • Tabelle 2 Zusammensetzung von Fischer-Tropsch-Kaltabscheiderflüssigkeit
    Figure 00110001
  • Beispiel 2
  • Eine 70% Öl-in-Wasser-Emulsion wurde hergestellt, indem 70 ml Kaltabscheiderflüssigkeit aus Beispiel 1 zu 30 ml einer wässrigen Phase, die destilliertes Wasser und ein Tensid enthielt, zugegossen wurde. Zwei Tenside wurden verwendet, die zur Klasse der ethoxylierten Nonylphenole gehören, mit 15 und 20 mol Ethylenoxid. Die Tensidkonzentration in der Öl-Wasser-Gesamtmischung variierte von 1500 ppm bis 6000 ppm. Die Mischung wurde in einem Waring-Mischer 1 Minute lang bei 3000 UpM gemischt.
  • Die Emulsionen wurden in graduierte Zentrifugengläschen überführt, um das Ausmaß der Emulgierung ("vollständig" gegenüber "teilweise") und die Lagerstabilität der Emulsion zu untersuchen. "Vollständige" Emulgierung bedeutet, dass die gesamte Kohlenwasserstoffphase in der Wasserphase dispergiert ist, wobei sich eine einzige Schicht von Öl-in-Wasser-Emulsion ergibt. "Teilweise" Emulgierung bedeutet, dass nicht die gesamte Kohlenwasserstoffphase in der Wasserphase dispergiert ist. Stattdessen trennt sich die Öl-Wassermischung in drei Schichten auf: Öl oben, Öl-in-Wasser-Emulsion in der Mitte und Wasser unten. Die Lagerstabilität (shelf stability, SS) ist definiert als die Volumenprozent der wässrigen Phase, die nach 24 Stunden noch in der Emulsion gehalten werden. Ein anderes Maß für die Stabilität, Emulsionsstabilität (emulsion stability, ES), sind der Volumenprozentgehalt der Öl-Wassergesamtmischung, der nach 24 Stunden von der Öl-in-Wasser-Emulsion gefunden wird. Die Öltröpfchengröße in der Emulsion wurde mittels eines Laserteilchengrößeanalysators gemessen.
  • Wie in Tabelle 3 gezeigt ist, stellte Tensid A, mit 15 mol Ethylenoxid (EO), in Konzentrationen von 3000 ppm und 6000 ppm eine vollständige Emulgierung des Paraffinöls in Wasser sicher. Bei einer Tensidkonzentration von 1500 ppm war nur eine "teilweise" Emulgierung möglich. Tensid B, mit 20 mol EO, stellte bei einer Konzentration von 6000 ppm eine vollständige Emulgierung sicher. Mit diesem Tensid war bei einer Konzentration von 3000 ppm nur eine teilweise Emulgierung möglich. Somit ist für die Schaffung des Emulsionsbrennstoffs Tensid A wirksamer als Tensid B.
  • Die mit Tensid A hergestellten Emulsionen waren stabiler als die mit Tensid B hergestellten. Die SS- und ES-Stabilitäten der mit 3000 ppm Tensid A hergestellten Emulsion sind denen der mit 6000 ppm Tensid B hergestellten Emulsion ähnlich. Nach 7 Tagen Lagerung gaben die Gesamtemulsionen, die mit je einem der beiden Tenside hergestellt worden waren, zwar etwas freies Wasser, aber kein freies Öl ab. Das abgegebene Wasser konnte durch vorsichtiges Mischen einfach wieder in die Emulsion eingemischt werden. Die durchschnittliche Tröpfchengröße in der Emulsion betrug 8 bis 9 μm, wie in Tabelle 3 gezeigt ist.
  • Tabelle 3 Eigenschaften von 70:30 (Öl:Wasser)-Emulsionen, die aus destilliertem Wasser und Fischer-Tropsch-Kaltabscheiderflüssigkeit hergestellt wurden
    Figure 00130001
  • Beispiel 3
  • Die Emulsionsherstellungsbedingungen in diesem Beispiel sind die gleichen wie in Beispiel 2, außer dass an Stelle von destilliertem Wasser das Fischer-Tropsch (F-T)-Verfahrenswasser aus Beispiel 1 verwendet wurde.
  • Die Emulsionscharakteristika dieses Beispiels sind in Tabelle 4 gezeigt. Ein Vergleich mit Tabelle 3 offenbart die Vorteile von Verfahrenswasser, verglichen mit destilliertem Wasser. Zum Bei spiel war mit destilliertem Wasser mit einer Tensid B-Konzentration von 3000 ppm nur eine teilweise Emulgierung möglich. Mit Fischer-Tropsch-Wasser wurde jedoch bei der gleichen Tensidkonzentration eine vollständige Emulgierung erreicht.
  • Die SS- und ES-Stabilitäten der mit Verfahrenswasser hergestellten Emulsionen liegen in allen Tests höher als die der mit destilliertem Wasser hergestellten. Um die gleiche Stabilität zu erreichen, benötigt die mit Verfahrenswasser hergestellte Emulsion 3000 ppm Tensid A, während die mit destilliertem Wasser hergestellte Emulsion 6000 ppm des gleichen Tensids braucht. Offensichtlich ergibt die Synergie der Verfahrenswasserchemikalien mit dem Fremdtensid eine Senkung der zum Erhalt einer Emulsion der gewünschten Stabilität nötigten Tensidkonzentration.
  • Die Angaben zu den SS- und ES-Stabilitäten beziehen sich auf die Emulsionsqualität nach 24 Stunden Lagerung. Tabelle 5 enthält t10-Stabilitätsdaten, die über 24 Stunden hinaus gehen, für Emulsionen, die mit destilliertem und Fischer-Tropsch-Verfahrenswasser hergestellt wurden. Die t10-Stabilität ist definiert als die Zeit, die benötigt wird, um 10% des Wassers aus den Emulsionen zu verlieren. Mit Tensid A bei 3000 ppm beträgt die t10-Stabilität für mit destilliertem Wasser hergestellte Emulsionen 21 Stunden, während die t10-Stabilität für mit Verfahrenswasser hergestellte Emulsionen 33 Stunden beträgt.
  • Somit zeigen diese Beispiele klar den Vorteil der Herstellung von Emulsionen mit F-T-Verfahrenswasser, das ein Produkt des Fischer-Tropsch-Verfahrens ist. Tabelle 4 Eigenschaften von 70:30(Öl:Wasser)-Emulsionen, die mit Fischer-Tropsch-"Verfahrens"-Wasser unter Verwendung von Fischer-Tropsch-Kaltabscheiderflüssigkeit hergestellt wurden
    Figure 00150001
    Tabelle 5 Vergleich von Fischer-Tropsch-Verfahrens- und destilliertem Wasser bezüglich der Emulsionsqualität für Fischer-Tropsch-Kaltabscheiderflüssigkeit
    Figure 00150002
    • * SS ist der Prozentanteil der ursprünglichen wässrigen Phase, die nach 24 Stunden in der Emulsion verbleibt.
    • * ES ist der Prozentanteil der Mischung, die nach 24 Stunden in der Emulsion verbleibt.
    • * t10 ist die Zeit, die für einen 10%igen Verlust der wässrigen Phase aus der Emulsion benötigt wird.
  • Beispiel 4
  • Eine große Vielzahl von HLB-Werten kann für die nichtionischen Tenside verwendet werden, d.h. für ein ethoxyliertes Nonylphenol ein weiter Bereich von Ethylenoxideinheiten. Mit dem in Beispiel 1 gezeigten Brennstoff wurde eine Gruppe ethoxylierter Nonylphenole verwendet, und es wurde die Mindestkonzentration Tensid bestimmt, die notwendig ist, um eine stabile Emulsion zu erreichen. In allen Fällen wurden 70% Öl in 30% Leitungswasser verwendet.
  • Tabelle 6
    Figure 00160001
  • Beispiel 5
  • Eine große Zahl von Öl:Wasser-Verhältnissen kann erfindungsgemäß verwendet werden. Das in Beispiel 4 beschriebene Verhältnis von Öl zu Wasser wurde verändert, und das beste Tensid und die Mindestkonzentration Tensid zur Bildung einer stabilen Emulsion, wurden bestimmt. Die eingesetzten Tenside waren ethoxylierte Nonylphenole mit verschiedenem HLB.
  • Tabelle 7
    Figure 00170001
  • Beispiel 6
  • Neben der in den obigen Beispielen 1 bis 5 eingesetzten Kaltabscheiderflüssigkeit kann eine Vielzahl von Fischer-Tropsch-Materialien verwendet werden. Sie alle können mit einer Vielzahl von Tensid-HLBs und Öl:Wasser-Verhältnissen verwendet werden, was in der folgenden Beispieltabelle für zwei andere Fischer-Tropsch-Flüssigkeiten gezeigt ist:
    • A: Fischer-Tropsch-Naphtha, der C5-320°F (160°C)-Schnitt der Produktion der Hydroisomerisierung von Fischer-Tropsch-Wachs.
    • B: Fischer-Tropsch-Diesel, der 320–700°F (160 bis 371,1°C)-Schnitt der Produktion der Hydroisomerisierung von Fischer-Tropsch-Wachs. Das in den Emulsionen verwendete Wasser war entweder:
    • C: Leitungswasser oder
    • D: das in Beispiel 1 oben beschriebene Fischer-Tropsch-Verfahrenswasser.
  • In beiden Fällen enthielten die Brennstoffe A und B keinen Schwefel, keine Aromaten, keinen Stickstoff, keine Olefine und keine Oxygenate, und es wurden keine Co-Lösungsmittel verwendet.
  • Tabelle 8
    Figure 00180001

Claims (8)

  1. Emulsion, in der Wasser die kontinuierliche Phase ist, die nach Fischer-Tropsch erhaltenen C5+-Kohlenwasserstoff, der bei Raumtemperatur flüssig ist, ein nichtionisches Tensid und Wasser enthält.
  2. Emulsion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen frei von zugesetztem Co-Lösungsmittel ist.
  3. Emulsion nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, die rohe F/T-Flüssikeiten und/oder hydroisomerisierte F/T-Flüssigkeiten in einer Menge enthält, die im Bereich von etwa 10 bis 90 Gew.-% der Emulsion liegt.
  4. Emulsion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die F/T-Flüssigkeit zwischen C5-320°F (160°C) siedet.
  5. Emulsion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die F/T-Flüssigkeit ein Transportkraftstoff ist.
  6. Emulsion nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das Wasser Fischer-Tropsch-Verfahrenswasser ist, das bei einem Fischer-Tropsch-Verfahren gewonnen wurde.
  7. Verfahren zum Emulgieren von nach Fischer-Tropsch erhaltenen Flüssigkeiten, die bei Raumtemperatur flüssig sind, bei dem Wasserstoff und Kohlenmonoxid in Gegenwart eines Fischer-Tropsch-Katalysators bei Reaktionsbedingungen umgesetzt werden, Kohlenwasserstoff enthaltende Flüssigkeiten aus der Reaktion gewonnen werden, in dem Reaktor hergestelltes Wasser gewonnen wird und die Flüssigkeiten mit dem Wasser und einem nichtionischen Tensid emulgiert werden, um eine Emulsion zu bilden, in der Wasser die kontinuierliche Phase ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Kohlenwasserstoff enthaltenden Flüssigkeiten hydroisomerisiert werden, bevor sie emulgiert werden.
DE1998603864 1997-09-12 1998-09-11 Wässrige emulsionen von fischer-tropschprodukten Expired - Lifetime DE69803864T3 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US92823697A 1997-09-12 1997-09-12
US928236 1997-09-12
PCT/US1998/018994 WO1999013028A1 (en) 1997-09-12 1998-09-11 Water emulsions of fischer-tropsch liquids

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