DE69830438T2

DE69830438T2 - Kohlenwasserstoff-in-Wasser-Emulsion und Verfahren zu ihrer Bildung

Info

Publication number: DE69830438T2
Application number: DE69830438T
Authority: DE
Inventors: Hercilio Apto. 6-92 Rivas; Xiomara El Paraiso Gutierrez; Antonio E. Apto. 5-J Cardenas; Amanda Av. Perimetral de San Ant. Morles
Original assignee: Intevep SA
Current assignee: Intevep SA
Priority date: 1997-03-21
Filing date: 1998-03-21
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2018-03-22
Also published as: EP0866087A3; TW460572B; CN1090986C; EP0866087A2; CA2232490C; CN1195575A; SV1998000039A; JP2999989B2; GT199800051A; RU2142498C1; KR100250115B1; DE69830438D1; US5792223A; ES2244022T3; DK0866087T3; EP0866087B1; CA2232490A1; HK1016106A1; KR19980080508A; BR9801370A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kohlenwasserstoff-in-Wasser-Emulsion, vorzugsweise Bitumen in Wasser, die stabil und als Brennstoff geeignet ist. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung einer Kohlenwasserstoff-in-Wasser-Emulsion und eines oberflächenaktiven Zusatzstoffes dafür.
Bitumen-in-Wasser-Emulsionen sind eine Brennstoffquelle auf dem Weltenergiemarkt. Gewöhnlich wird die Emulsion mit oberflächenaktiven Stoffen gebildet, die wesentlich zu den Kosten der Emulsion beitragen können. Ferner werden einige oberflächenaktive Stoffe wie ethoxyliertes Alkylphenol aus umwelttechnischer Sicht als unerwünscht angesehen und eine Reihe von Organisationen wie die Europäische Gemeinschaft haben Bestimmungen, die die Verwendung von ethoxyliertem Alkylphenol in Brennstoffen und anderen Einsatzbereichen möglicherweise untersagen.
Die US-A-4,976,745 offenbart ein Verfahren zur Stabilisierung einer Kohlenwasserstoff-in-Wasser-Emulsion, umfassend die Herstellung einer Kohlenwasserstoff-in-Wasser-Emulsion durch Vermischen von Kohlenwasserstoff, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus schweren Rohölen und Bitumen – mit einer Viskosität bei 50°C (122°F) von etwa oder größer als oder gleich 1000 (CST) und einer Viskosität bei 23,33°C (74°F) von etwa oder gleich oder größer als 9000 (CST) und einer API° Schwerkraft unter 18 – Wasser, einem Emulgator und einem wasserlöslichen Stabilisierungszusatzstoff von Al+++ in einer Konzentration von größer als 30 ppm, bezogen auf das Emulsionsgesamtvolumen. Der genannte Emulgator wird aus der Gruppe bestehend aus anionischen und nichtionischen oberflächenaktiven Stoffen und Gemischen davon, kationischen oberflächenaktiven Stoffen und Gemischen aus kationischen oberflächenaktiven Stoffen und nichtionischen oberflächenaktiven Stoffen ausgewählt. Der genannte Emulgator kann ein nichtionischer oberflächenaktiver Stoff sein, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus polyoxyethylierten Alkoholen, polyoxyethylierten Alkylphenolen und Gemischen davon. Der genannte Emulgator kann ein kationischer oberflächenaktiver Stoff sein, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus ethoxylierten Aminen, Amido-Aminen, quartären Ammoniumverbindungen und Gemischen davon.
In der US-A-2,928,752 wird eine wässrige Emulsion beschrieben, die zur Verwendung als Schutzschicht auf Mauerwerksflächen während des Verfestigungszeitraums vorgesehen ist und im Wesentlichen aus Wasser, 2 bis 50 Gewichtsprozent Paraffin, etwa 10 Gewichtsprozent eines Additionsproduktes aus 5 bis 50 Mol Ethylenoxid und 1 Mol Oleylalkohol, 2 bis 20 Gewichtsprozent eines Ölsäureaminsalzes mit einer Kettenlänge von 12 bis 18 Kohlenstoffatomen im Aminradikal, etwa 4 Gewichtsprozent von wenigstens einem Fettalkohol mit 16 bis 20 Kohlenstoffatomen und 0 bis 10 Gewichtsprozent Mineralöl besteht. Außerdem wird darin eine Zusammensetzung offenbart, die zur Verwendung in wässriger Emulsion als Beschichtung auf Mauerwerksflächen während des Verfestigungszeitraums vorgesehen ist und im Wesentlichen aus einem Gemisch der folgenden nichtwässrigen Komponenten besteht: etwa 80 Teile Paraffin; etwa 20 Teile eines Emulgators, bestehend aus etwa 50 Teilen eines Additionsproduktes aus 5 bis 50 Mol Ethylenoxid und 1 Mol Oleylalkohol, etwa 30 Teilen eines Ölsäureaminsalzes mit einer Kettenlänge von 12 bis 18 Kohlenstoffatomen im Aminradikal, und etwa 20 Teilen von wenigstens einem Fettalkohol mit 16 bis 20 Kohlenstoffatomen; und 0 bis 40 Teile Mineralöl.
Demzufolge besteht weiterhin Bedarf an einer Kohlenwasserstoff-in-Wasser-Emulsion und einem Verfahren für ihre Herstellung, wobei die Emulsion unter Verwendung von Materialien gebildet und stabilisiert wird, die aus wirtschaftlicher und umwelttechnischer Sicht erwünscht sind.
Es ist daher die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Emulsion bereitzustellen, die ohne ethoxylierten Alkylphenol gebildet und stabilisiert wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Emulsion bereitzustellen, bei der in der Kohlenwasserstoff- oder Bitumenphase enthaltene natürliche oberflächenaktive Stoffe aktiviert und zur Bildung und Stabilisierung der Emulsion verwendet werden.
Es ist ferner eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Kohlenwasserstoff-in-Wasser-Emulsion bereitzustellen, für die geringere Mengen eines oberflächenaktiven Zusatzstoffes benötigt werden.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen oberflächenaktiven Zusatzstoff bereitzustellen, der zur Bildung von Emulsionen aus viskosem Kohlenwasserstoff oder Bitumen in Wasser nützlich ist, wobei die Emulsion gegenüber Veränderungen des pH-Wertes oder der Salzhaltigkeit der wässrigen Phase unempfindlich ist.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kohlenwasserstoff-in-Wasser-Emulsion und ein Verfahren für ihre Herstellung bereitzustellen, für die ein weiteres Verdünnungswasserspektrum verwendet werden kann.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bildung von Emulsionen aus viskosem Kohlenwasserstoff oder Bitumen in Wasser bereitzustellen.
Weitere Aufgaben und Vorzüge sind im Folgenden enthalten. Gemäß der Erfindung werden die zuvor genannten Aufgaben und Vorzüge ohne weiteres erzielt.
Gemäß der Erfindung wird eine stabile Kohlenwasserstoff-in-Wasser-Emulsion bereitgestellt, die Folgendes umfasst: eine Kohlenwasserstoffphase, welche einen natürlichen oberflächenaktiven Stoff aufweist; eine Wasserphase mit einem Elektrolytgehalt von größer als 10 Gew.-ppm und weniger als oder gleich 100 Gew.-ppm, bezogen auf die Wasserphase; und einen oberflächenaktiven Zusatzstoff, welcher ein Amin und einen ethoxylierten Alkohol in einer ausreichenden Menge aufweist, um den natürlichen oberflächenaktiven Stoff zu aktivieren und die Emulsion zu stabilisieren. Das Amin ist in einer Menge von größer als oder gleich 300 Gew.-ppm und der ethoxylierte Alkohol ist in einer Menge von größer als oder gleich 100 Gew.-ppm, bezogen auf die Kohlenwasserstoffphase, vorhanden.
Gemäß der Erfindung wird ferner ein Verfahren zur Bildung der Emulsion breitgestellt, das die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen einer Kohlenwasserstoffphase, welche einen natürlichen oberflächenaktiven Stoff enthält; Bereitstellen einer Wasserphase mit einem Elektrolytgehalt von größer als 10 Gew.-ppm und kleiner als oder gleich 100 Gew.-ppm, bezogen auf die Wasserphase; Mischen der Kohlenwasserstoffphase und der Wasserphase mit einem oberflächenaktiven Zusatzstoff, umfassend ein Amin und einen ethoxylierten Alkohol in einer ausreichenden Menge, um den natürlichen oberflächenaktiven Stoff zu aktivieren und die Emulsion zu stabilisieren.
Gemäß der Erfindung wird ferner eine Emulsion bereitgestellt, die einen oberflächenaktiven Zusatzstoff zur Herstellung einer Kohlenwasserstoff-in-Wasser-Emulsion umfasst, umfassend ein Amin und einen ethoxylierten Alkohol in einem Gewichtsverhältnis zwischen Amin und ethoxyliertem Alkohol von 5:1 bis 1:2.
Weitere Vorzüge, Eigenschaften und Details der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausgestaltungen sowie aus den Zeichnungen hervor. Dabei zeigt:
1 die Grenzflächenspannung von Bitumen-in-Wasser-Emulsionen, die nur polyethoxyliertes Tridecanol enthalten, und von Emulsionen, die ein Gemisch aus polyethoxyliertem Tridecanol, Monoethanolamin und Natriumionen enthalten;
2 die Grenzflächenspannung von Bitumen-in-Wasser-Emulsionen mit verschiedenen Konzentrationen von Monoethanolamin und 5667 ppm polyethoxyliertem Tridecanol;
3 den durchschnittlichen Tröpfchendurchmesser von Emulsionen mit verschiedenen Konzentrationen von Monoethanolamin und 20 ppm Natriumionen und mit einem Verhältnis zwischen Bitumen und Wasser von 85:15;
4 den durchschnittlichen Tröpfchendurchmesser von Emulsionen mit verschiedenen Konzentrationen von ethoxyliertem Tridecanol bei einem Verhältnis zwischen Bitumen und Wasser von 85:15 und 70:30, wobei Monoethanolamin und Natrium während der Emulsionsbildung und ethoxyliertes Tridecanol während der Verdünnung zugesetzt werden;
5 die Tröpfchendurchmesserverteilung von Emulsionen, von denen eine nur Monoethanolamin und Natrium und die andere Monoethanolamin, Natrium und ethoxyliertes Tridecanol enthält;
6 die Beziehung zwischen Df/Di-Verhältnis und Scherzeit für Emulsionen mit 800 ppm Monoethanolamin, 20 ppm Natrium und variierenden Mengen von ethoxyliertem Tridecanol;
7 die Beziehung zwischen Df/Di-Verhältnis und Scherzeit für Emulsionen mit 600 ppm Monoethanolamin, 20 ppm Natrium und variierenden Mengen von ethoxyliertem Tridecanol;
8 die Beziehung zwischen Df/Di-Verhältnis und Scherzeit für Emulsionen mit 1000 ppm ethoxyliertem Tridecanol und variierenden Mengen von Monoethanolamin mit 20 ppm Natriumionen;
9 die durchschnittliche Tröpfchengröße im Hinblick auf die Lagerdauer für Emulsionen mit 800 ppm Monoethanolamin, 20 ppm Natriumionen und variierenden Mengen von ethoxyliertem Tridecanol, wobei die Emulsion bei 25°C gelagert wird;
10 die Beziehung zwischen durchschnittlichem Tröpfchendurchmesser und Lagerdauer für Emulsionen mit 800 ppm Monoethanolamin, 20 ppm Natriumionen und variierenden Mengen von ethoxyliertem Tridecanol, wobei die Emulsionen bei 45°C gelagert werden;
11 die Beziehung zwischen spezifischem Oberflächenbereich und Lagerdauer für Emulsionen mit 800 ppm Monoethanolamin, 20 ppm Natriumionen und verschiedenen Konzentrationen von ethoxyliertem Tridecanol, wobei die Emulsion bei 45°C gelagert wird;
12 die Beziehung zwischen spezifischem Oberflächenbereich und Lagerdauer für Emulsionen mit 800 ppm Monoethanolamin, 20 ppm Natriumionen und verschiedenen Konzentrationen von ethoxyliertem Tridecanol, wobei die Emulsionen bei 25°C gelagert werden;
13 die Tröpfchengrößenverteilung für eine Emulsion mit 800 ppm Monoethanolamin, 20 ppm Natriumionen und 1000 ppm ethoxyliertem Tridecanol am Tag 0 und am Tag 30 nach der Lagerung bei 25°C;
14 die Tröpfchendurchmesserverteilung für eine Emulsion mit 800 ppm Monoethanolamin, 20 ppm Natriumionen und 1000 ppm ethoxyliertem Tridecanol am Tag 0 und am Tag 30 nach der Lagerung bei 45°C;
15 die Viskosität im Laufe der Zeit für Emulsionen mit 800 ppm Monoethanolamin, 20 ppm Natriumionen und verschiedenen Konzentrationen von ethoxyliertem Tridecanol während einer Lagerung bei 25°C; und
16 die Beziehung zwischen Viskosität und Zeit für Emulsionen mit 800 ppm Monoethanolamin, 20 ppm Natriumionen und verschiedenen Konzentrationen von ethoxyliertem Tridecanol während einer Lagerung bei 45°C.
Die Erfindung betrifft eine stabile Kohlenwasserstoff-in-Wasser-Emulsion und ein Verfahren zur Bildung von Emulsionen unter Verwendung des oberflächenaktiven Zusatzstoffes zur Aktivierung des im Kohlenwasserstoff enthaltenen natürlichen oberflächenaktiven Stoffes.
Gemäß der Erfindung werden stabile Kohlenwasserstoff-in-Wasser-Emulsionen unter Verwendung eines oberflächenaktiven Zusatzstoffes gebildet und bereitgestellt, der sowohl aus umwelttechnischer als auch aus wirtschaftlicher Sicht erwünscht ist. Bevorzugte Emulsionen sind solche, die aus dem Kohlenwasserstoff Bitumen gebildet werden, Idealerweise aus Bitumen wie Cerro Negro-Bitumen, der natürliche oberflächenaktive Stoffe enthält. Der oberflächenaktive Zusatzstoff hat vorteilhafterweise die Aufgabe, die natürlichen oberflächenaktiven Stoffe des Bitumens zu aktivieren, um die gewünschte Kohlenwasserstoff-in-Wasser-Emulsion zu bilden, und er hat ferner die Aufgabe, die Emulsion gegen Faktoren wie Variationen von pH-Wert und/oder Salzhaltigkeit der wässrigen Phase zu stabilisieren.
Eine zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung typische Kohlenwasserstoffphase ist ein Cerro Negro-Bitumen, das typischerweise die in Tabelle 1 aufgeführte Zusammensetzung hat.
TABELLE 1
Bitumen, wie das in Tabelle 1 beschriebene, wird zur Herstellung einer Kohlenwasserstoff-in-Wasser-Emulsion verwendet, die von Bitor, S.A. unter dem Warenzeichen Orimulsion verkauft wird; diese Emulsion ist zur Verbrennung als Flüssigbrennstoff und für andere Endverbrauchsmöglichkeiten, wie dem Transport zu einer Raffinerie zur Weiterverarbeitung und dergleichen, geeignet. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine ähnliche Emulsion unter Verwendung eines oberflächenaktiven Zusatzstoffes bereitgestellt, der der Emulsion wünschenswerte rheologische Eigenschaften und Stabilität verleiht und der sowohl aus wirtschaftlicher als auch aus umwelttechnischer Sicht erwünscht ist.
Obwohl herkömmlich gebildete Emulsionen bekanntlich gegenüber einem Elektrolytgehalt im Emulsionswasser von größer als 10 ppm empfindlich sind, können die unter Verwendung des oberflächenaktiven Zusatzstoffes gebildeten Emulsionen ferner mit Wasser mit einem Elektrolytgehalt von bis zu 100 ppm hergestellt werden. Dadurch ist vorteilhafterweise die Verwendung eines größeren Wasserspektrums zur Herstellung der erfindungsgemäßen Emulsion möglich.
Die meisten natürlich vorkommenden viskosen Kohlenwasserstoffmaterialien, einschließlich des oben beschriebenen Cerro Negro-Bitumens, enthalten einen inaktiven oberflächenaktiven Stoff, darunter Carbonsäuren, Phenole und Ester, die unter angemessenen Bedingungen als oberflächenaktive Stoffe aktiviert werden können. Der oberflächenaktive Zusatzstoff aktiviert diese natürlichen oberflächenaktiven Stoffe und hat ferner die Aufgabe, eine unter Verwendung der natürlichen oberflächenaktiven Stoffe gebildete Emulsion zu stabilisieren, um die Empfindlichkeit der Emulsion gegenüber Variationen von pH-Wert und Wassersalzhaltigkeit zu verringern. Ferner kann der oberflächenaktive Zusatzstoff verwendet werden, um aus umwelttechnischer Sicht unerwünschte oberflächenaktive Zusatzstoffe wie ethoxyliertes Alkylphenol zu ersetzen.
Der oberflächenaktive Zusatzstoff umfasst ein Amin und einen ethoxylierten Alkohol. Gemäß der Erfindung hat sich gezeigt, dass das Amin die natürlichen oberflächenaktiven Stoffe von Bitumen aktiviert und der ethoxylierte Alkoholanteil die Aufgabe hat, die Emulsion zu stabilisieren und die Empfindlichkeit der Emulsion gegenüber pH-Wert-Variationen und Veränderungen der Salzhaltigkeit der wässrigen Phase der Emulsion zu verringern. Wie im Folgenden dargelegt wird, kann der oberflächenaktive Zusatzstoff ferner dazu verwendet werden, stabile Emulsionen unter Verwendung Amin- und Alkoholmengen bereitzustellen, die so gering sind, dass der oberflächenaktive Zusatzstoff auch aus wirtschaftlicher Sicht erwünscht ist.
Gemäß der Erfindung wird das Amin vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Monoethanolamin, Ethylendiamin, Ethylamin, Diethylamin, Triethylamin, Propylamin, sec-Propylamin, Dipropylamin, Isopropylamin, Butylamin, sec-Butylamin, Tetramethylammoniumhydroxid, Tetrapropylammoniumhydroxid und Gemischen davon. Vorzugsweise ist das Amin ein Ethanolamin, am bevorzugtesten Monoethanolamin.
Die ethoxylierte Alkoholkomponente des erfindungsgemäßen oberflächenaktiven Zusatzstoffes wird vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus polyethoxyliertem C12-C14, gesättigtem polyethoxyliertem C16-C18, ungesättigtem polyethoxyliertem C16-C18 und Gemischen davon, am bevorzugtesten polyethoxyliertes Tridecanol (C13).
Ein zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung besonders gut geeigneter ethoxylierter Alkohol ist ein unter dem Warenzeichen Genapol X-159 von Hoechst de Venezuela erhältliches polyethoxyliertes Tridecanol mit den folgenden physikalischen Eigenschaften:
hydrophil-lipophiles Gleichgewicht von 15,4; durchschnittliche Molzahl, Ethylenoxid, von 15; Trübungspunkt von 83°; 90 % aktiv.
Erfindungsgemäß wird vorzugsweise eine Emulsion mit einem oberflächenaktiven Zusatzstoff, umfassend Amin in einer Menge von wenigstens 300 Teilen je Million Teile (Gew.-ppm) und ethoxylierten Alkohol in einer Menge von wenigstens 100 Gew.-ppm, bezogen auf die Kohlenwasserstoffphase, bereitgestellt. Es hat sich gezeigt, dass Amin besonders wirksam zwischen vorzugsweise 500 ppm und 1500 ppm ist, wobei 800 ppm am meisten bevorzugt werden. Ethoxylierter Alkohol liegt vorzugsweise zwischen 100 ppm und 3000 ppm, bevorzugter zwischen 500 ppm und 1500 ppm vor, ebenfalls bezogen auf das Gewicht der Kohlenwasserstoffphase.
Wie oben dargelegt, kann für die Wasserphase der Emulsion Wasser mit einem Elektrolytgehalt von größer als 10 ppm und bis zu 100 Gew.-ppm, bezogen auf die Wasserphase, verwendet werden, so dass vorteilhafterweise eine größere Auswahl von Wasser zu Verfügung steht, das zur Verwendung bei der Herstellung der Emulsion geeignet ist. Der erfindungsgemäße oberflächenaktive Zusatzstoff hat die Aufgabe, die Stabilität der Emulsion bei einem höheren Elektrolytgehalt aufrecht zu erhalten.
Erfindungsgemäße Emulsionen haben vorzugsweise ein Verhältnis zwischen Kohlenwasserstoff- oder Bitumenphase und Wasserphase von 90:10 bis 70:30. Wie nachfolgend in Verbindung mit dem Verfahren zur Herstellung der Emulsion erörtert wird, wird die Herstellung einer Zwischenemulsion mit einem Verhältnis von 85:15 und eine anschließende Verdünnung der Emulsion auf ein Verhältnis von 70:30 bevorzugt. Diese Verhältniszahlen basieren auf dem Volumen von Kohlenwasserstoff und Wasser.
Die endgültige erfindungsgemäße Emulsion hat vorzugsweise eine durchschnittliche Tröpfchengröße von weniger als oder gleich 30 Mikron und eine Viskosität bei 30°C und 1 sec^–1 von weniger als oder gleich 1500 cp.
Die erfindungsgemäße Emulsion wird durch Vermischen des Bitumens mit einer wässrigen Phase oder Wasserphase und dem oberflächenaktiven Zusatzstoff mit ausreichender Rührenergie gebildet, um das Gemisch zu emulgieren und eine Emulsion der dispersen Bitumenphase in der zusammenhängenden wässrigen Phase mit der gewünschten Tröpfchengröße und Viskosität zu erzeugen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wurde gefunden, dass die Stabilität der resultierenden Emulsion verbessert wird, wenn die Emulsion in einem Zweistufenverfahren gebildet wird, wobei der erste Schritt das Vermischen der Kohlenwasserstoff- oder Bitumenphase mit einem Teil der Wasserphase, die einen Elektrolytgehalt von weniger als oder gleich 10 ppm hat, und dem oberflächenaktiven Zusatzstoff umfasst, um eine Zwischenemulsion zu bilden. In einem zweiten oder folgenden Schritt wird die Zwischenemulsion mit dem Rest der gewünschten wässrigen Phase oder Wasserphase verdünnt, die einen höheren Elektrolytgehalt von bis zu 100 ppm haben kann, um die gewünschte endgültige stabile Kohlenwasserstoff-in-Wasser-Emulsion gemäß der vorliegenden Erfindung zu erzeugen.
In dem Zweistufenverfahren kann der Schritt zur Bildung der Zwischenemulsion so durchgeführt werden, dass eine gewünschte Zwischenemulsion mit einem Volumenverhältnis zwischen Bitumen und Wasser von 90:10, bevorzugter 85:15, bereitgestellt wird, wobei der Verdünnungsschritt vorzugsweise das Verdünnen der Zwischenemulsion auf ein endgültiges Volumenverhältnis zwischen Kohlenwasserstoff und Wasser von 70:30 beinhaltet.
Gemäß der Erfindung beinhaltet der oberflächenaktive Zusatzstoff per se ein Amin und einen ethoxylierten Alkohol, vorzugsweise in einem Verhältnis zwischen Aminanteil und ethoxyliertem Alkoholanteil von 5:1 bis 1:2, bevorzugter 2:1 bis 1:2.
Wie oben dargelegt, bringt das erfindungsgemäße Verfahren eine Emulsion mit verbesserter Stabilität und verringerter Empfindlichkeit gegenüber Variationen bei pH-Wert und Salzhaltigkeit und einem höheren Elektrolytgehalt im Emulsionswasser hervor.
Der/die Mischschritt(e) der vorliegenden Erfindung wird/werden vorzugsweise so ausgeführt, dass dem Gemisch ausreichend Energie zugeführt wird, um eine Emulsion mit den gewünschten physikalischen Eigenschaften des Endproduktes zu erzielen, insbesondere Tröpfchen größe und Viskosität. Im Allgemeinen wird für kleinere Tröpfchengrößen eine höhere Rührenergie, eine höhere Konzentration des oberflächenaktiven Zusatzstoffes oder beides benötigt. Gemäß der Erfindung wird die Emulsion vorzugsweise mit ausreichend Rührenergie vermischt, um eine durchschnittliche Tröpfchengröße von 30 μm oder weniger zu erzielen. Eine solche Emulsion hat eine Viskosität von unter 1500 cp bei 30°C und 1 sec^–1. Es kann zum Beispiel ein herkömmlicher Mischer zum Vermischen der Emulsion bei einer Geschwindigkeit von mindestens 500 rpm verwendet werden.
Der oberflächenaktive Zusatzstoff aus Amin und ethoxyliertem Alkohol ist gemäß der Erfindung zur Bildung stabiler Emulsionen mit den gewünschten rheologischen Eigenschaften geeignet, wenn jeweils Mengen von Amin und ethoxyliertem Alkohol verwendet werden, die wesentlich unter der Menge liegen, die zur Bildung einer Emulsion mit einem der Teile des Zusatzstoffes alleine benötigt wird. Ferner wird die Empfindlichkeit der Emulsion gegenüber Variationen bei pH-Wert, bivalenter Salzkonzentration und/oder Elektrolytgehalt, einem typischen Problem bei Emulsionen, die durch Aktivieren natürlicher oberflächenaktiver Stoffe von Bitumen gebildet werden, bei der erfindungsgemäß gebildeten Emulsion verringert.
Die folgenden Beispiele illustrieren die vorteilhaften Merkmale und Eigenschaften der Emulsion, des Verfahrens zur Bildung einer Emulsion mit oberflächenaktivem Zusatzstoff gemäß der vorliegenden Erfindung ausführlicher.
1. BEISPIEL
Dieses Beispiel veranschaulicht die verbesserte Grenzflächenspannung eines Systems mit einer Interphase unter Verwendung von Monoethanolamin (MEA) und ethoxyliertem Tridecanol gemäß der Erfindung (Bitumen/H₂O MEA/Na/ethoxyliertes Tridecanol) im Vergleich zu einem System mit einer Interphase nur mit ethoxyliertem Tridecanol (Bitumen/H₂O ethoxyliertes Tridecanol).
Die Interphase (Bitumen/H₂O MEA/Na/ethoxyliertes Tridecanol) wurde mit 4533 mg/l MEA, mit 20 mg/l Na⁺ im Bildungswasser und mit zunehmenden Mengen von polyethoxyliertem Tridecanol hergestellt und im Hinblick auf die Grenzflächenspannung mit einem von der University of Texas entwickelten rotierenden Tröpfchengrenzflächen-Spannungsmesser mit der Bezeichnung UTSDT-500 getestet. Die Interphase (Bitumen/H₂O ethoxyliertes Tridecanol) wurde auch mit zunehmenden Mengen von ethoxyliertem Tridecanol getestet. In 1 wird die Grenzflächenspannung des nur mit ethoxyliertem Tridecanol hergestellten Systems und des mit dem erfindungsgemäßen oberflächenaktiven Zusatzstoff, mit ethoxyliertem Tridecanol und Monoethanolamin, hergestellten Systems dargestellt. Wie dargestellt, erbringt der oberflächenaktive Zusatzstoff vorteilhafterweise eine Grenzflächenspannung, die wesentlich geringer ist als die von dem ethoxylierten Tridecanol alleine erzielte. 1 zeigt außerdem, dass die Grenzflächenspannung beider Systeme über bestimmten Werten im Wesentlichen stabil wird, trotz zunehmender Mengen von ethoxyliertem Tridecanol.
2 zeigt die Grenzflächenspannung von Systemen, die wie oben beschrieben hergestellt wurden, mit variierenden Mengen von Monoethanolamin und Natriumhydroxid (Na⁺) im Bildungswasser und 5667 ppm polyethoxyliertem Tridecanol im Verdünnungswasser. Bei dem in 2 dargestellten System waren Natriumionen in einer Konzentration von 281 Teilen je Million Teile, bezogen auf die wässrige Phase, anwesend. Die Konzentrationen von Monoethanolamin und polyethoxyliertem Tridecanol werden in Teile je Million Teile nach Gewicht, bezogen auf das Wasser in der 85:15 Emulsion, ausgedrückt.
Die Messungen der Grenzflächenspannung erfolgten bei 60°C. Wie dargestellt, liegt die Grenzflächenspannung bei Monoethanolamin-Werten von 1000 ppm und höher im Wesentlichen konstant bei 0,2 dines/cm.
2. BEISPIEL
Es wurde eine Reihe von Emulsionen mit einem an einen Heidol pH-Motor angeschlossenen Rushton-Messer hergestellt. Die Emulsionen wurden unter Verwendung von rekonstituiertem Cerro Negro-Bitumen wie oben in Tabelle 1 beschrieben gebildet. Die Emulsionen wurden mit einem Ausgangsverhältnis zwischen Bitumen und Wasser von 85:15 bei einer Bildungstemperatur von 60°C unter zweiminütigem Vermischen mit 200 rpm und anschließend einminütigem Vermischen mit 1500 rpm hergestellt. Nachdem die jeweiligen Emulsionen hergestellt waren, wurden die 85:15 Emulsionen auf eine endgültige Emulsion mit einem Verhältnis zwischen Bitumen und Wasser von 70:30 verdünnt. In einer ersten Gruppe von Emulsionen wurden die Emulsionen dadurch hergestellt, dass polyethoxyliertes Tridecanol zum Bildungswasser in Konzentrationen von 500, 1000 und 1500 ppm in Kombination mit 800 ppm Monoethanolamin gegeben wurde. Diese Konzentrationen werden in Gew.-ppm, bezogen auf die Bitumenphase, ausgedrückt.
Eine zweite Gruppe von Emulsionen wurde durch die Zugabe von Monoethanolamin zum Bildungswasser zusammen mit einer Natriumhydroxidquelle und durch anschließendes Zugeben von ethoxyliertem Tridecanol zum Verdünnungsteil des Wassers hergestellt. Emulsionen wurden mit 0, 150, 250, 350, 550, 1000 und 1500 ppm polyethoxyliertem Tridecanol zu jeweils 600 und 800 ppm Monoethanolamin hergestellt und außerdem mit 1000 ppm ethoxyliertem Tridecanol zu 300, 400 und 500 ppm Monoethanolamin hergestellt. In jedem Fall wurde Natriumhydroxid in einer Konzentration von 20 ppm Natriumionen, bezogen auf die endgültige Emulsion, zum Bildungswasser gegeben.
Es wurden der durchschnittliche Tröpfchendurchmesser und die Tröpfchendurchmesserverteilungen der oben hergestellten Emulsionen ermittelt. 3 zeigt die Tröpfchengröße einer 85:15 Emulsion, die nur mit Monoethanolamin mit 20 ppm Natriumionen im Bildungswasser gebildet wurde. Es wird gezeigt, dass bei Konzentrationen von Monoethanolamin von 800 ppm oder darüber eine Emulsion mit einem durchschnittlichen Tröpfchendurchmesser von weniger als 15 μm gebildet wird. Nach der Verdünnung dieser Emulsionen mit frischem Wasser auf das gewünschte Endverhältnis zwischen Bitumen und Wasser von 70:30, nahm der durchschnittliche Tröpfchendurchmesser dieser Emulsionen jedoch unerwünscht zu. Ohne uns durch irgendeine spezielle Theorie zu binden, wird davon ausgegangen, dass das zusätzliche frische Wasser einen Rückgang des pH-Wertes der wässrigen Phase verursacht und dass das frische Wasser, das eine bestimmte Menge an Ca+2 Elektrolyt enthält, ferner in einem Rückgang der Aktivität des natürlichen oberflächenaktiven Stoffes des Bitumens resultiert.
4 zeigt den durchschnittlichen Tröpfchendurchmesser von Zwischenemulsionen, die wie oben hergestellt wurden, mit einem Verhältnis von 85:15 und einer endgültigen Emulsion mit einem Verhältnis von 70:30, wobei die Emulsionen mit 800 ppm Monoethanolamin und 20 ppm Natriumionen im Bildungswasser und variierenden Mengen von ethoxyliertem Tridecanol im Verdünnungswasser gebildet wurden. Wie dargestellt, erbrachte die endgültige 70:30 Emulsion erwünschte durchschnittliche Tröpfchendurchmesser von etwa 15 μm bei einer Konzentration von ethoxyliertem Tridecanol von 200 ppm und höher. Es ist zu beachten, dass der Wert des durchschnittlichen Tröpfchendurchmessers der 70:30 Emulsion mit 0 ppm ethoxyliertem Tridecanol etwa 30 μm beträgt.
5 zeigt die Tröpfchengrößenverteilung von endgültigen Emulsionen mit einem Volumenverhältnis zwischen Bitumen und Wasser von 70:30 für zwei Emulsionen, wobei eine mit 800 ppm Monoethanolamin und 20 ppm Natriumionen im Bildungswasser und 1000 ppm ethoxyliertem Tridecanol im Verdünnungswasser hergestellt wurde und die andere mit 800 ppm Ethanolamin und 20 ppm Natriumionen im Bildungswasser und 0 ppm ethoxyliertem Tridecanol im Verdünnungswasser hergestellt wurde. Wie dargestellt, hat die erfindungsgemäß unter Verwendung des oberflächenaktiven Zusatzstoffes hergestellte Emulsion eine weit engere und wünschenswertere Tröpfchengrößenverteilung.
3. BEISPIEL
Dieses Beispiel demonstriert die dynamische Stabilität von Emulsionen, die gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wurden.
Eine Reihe von Emulsionen wurde erfindungsgemäß hergestellt und bei einer Geschwindigkeit von 5000 rpm und einer Temperatur von 30°C 60 Minuten lang geschert. Im Laufe dieses Zeitraums wurden während der ersten 20 Minuten alle 5 Minuten und danach alle 10 Minuten Proben entnommen, und die Proben wurden getestet, um die Verteilung und den durchschnittlichen Tröpfchendurchmesser sowie die Viskosität vor und nach dem Scheren zu ermitteln. Die Viskositätsmessungen erfolgten mit einem Viskosimeter Modell Haake RV 20 mit konzentrischen Zylindern des Typs MV-1. Die durchschnittliche Tröpfchendurchmesserverteilung wurde mit einem Partikelanalysator (Mastersizer/E Malvern) bestimmt und eine Scherung fand mit einem Mischer (T.K. Mixing Analyzer MA-2500 mit einem Hochviskositätsblatt statt. In 6 sind die Ergebnisse des dynamischen Stabilitätstests an einer endgültigen Emulsion mit einem Verhältnis von 70:30 illustriert, die mit 800 ppm Monoethanolamin und 20 ppm Natriumionen im Bildungswasser hergestellt und mit frischem Wasser mit Konzentrationen von ethoxyliertem Tridecanol zwischen 150 und 1500 ppm verdünnt wurde. Die Ergebnisse dieser Messungen sind außerdem in der folgenden Tabelle 2 enthalten.
TABELLE 2
In 6 ist es ohne weiteres erkennbar, dass das Verhältnis zwischen endgültigem Tröpfchendurchmesser und anfänglichem Tröpfchendurchmesser, Df/Di, im Laufe der Mischdauer wie gewünscht im Wesentlichen konstant bleibt und auf eine stabile Emulsion hinweist.
In 7 wurden ähnliche Ergebnisse für eine Emulsion erhalten, die mit dem gleichen Verfahren gebildet wurde, jedoch einen Monoethanolamingehalt von 600 ppm hatte. In der folgenden Tabelle 3 sind diese Daten ebenfalls enthalten.
TABELLE 3
Wie in 7 dargestellt ist, ist das Df/Di-Verhältnis noch immer im Wesentlichen konstant, wenn 600 ppm Ethanolamin verwendet werden. Mit Bezug auf die Tabellen 2 und 3 sind außerdem endgültige Viskositätszahlen nahe der Ausgangsviskosität vor der Scherung akzeptabel.
In 8 und der folgenden Tabelle 4 sind weitere Daten für Emulsionen enthalten, die wie oben unter Verwendung von Konzentrationen von ethoxyliertem Tridecanol von 1000 ppm in Verdünnung und 20 ppm Na⁺ im Bildungswasser mit einer Monoethanolaminkonzentration von 300, 400 und 500 ppm hergestellt und getestet wurden.
TABELLE 4
Anhand 8 ist erkennbar, dass das Df/Di-Verhältnis bei verschiedenen getesteten Monoethanolamin-Konzentrationen im Wesentlichen konstant bleibt. Ferner ist der Tabelle 4 entnehmbar, dass die anfänglichen und endgültigen Viskositätszahlen den anfänglichen Viskositätswerten auch akzeptabel nahe sind.
Die in Verbindung mit den 6–8 getesteten Emulsionen zeigen deutlich, dass Bitumen-in-Wasser-Emulsionen, die mit dem oberflächenaktiven Zusatzstoff und gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildet werden, Emulsionen hervorbringen, die eine hohe dynamische Stabilität über große Konzentrationsvariationen von Monoethanolamin und ethoxyliertem Tridecanol haben. Dies ist von Vorteil, da ein hoher Grad an betrieblicher Flexibilität erbracht wird, so dass Konzentrationen von Monoethanolamin und/oder ethoxyliertem Tridecanol ausgewählt werden können, die für andere erwünschte Eigenschaften der Emulsion geeignet sind.
BEISPIEL 4
Dieses Beispiel veranschaulicht die statische Stabilität von erfindungsgemäß hergestellten Emulsionen. Emulsionen wurden mit unterschiedlichem Monoethanolamin-, Natriumionen- und polyethoxyliertem Tridecanol-Gehalt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt und in einem verschlossenen Glasbehälter in Badthermostaten bei 25°C und 45°C gelagert. In regelmäßigen Zeitabständen wurden Proben aus den Behältern genommen und analysiert, um die Tröpfchengrößenverteilungen, den durchschnittlichen Tröpfchendurchmesser und die Viskosität mit den oben beschriebenen Geräten zu ermitteln.
Die 9 und 10 zeigen jeweils den durchschnittlichen Tröpfchendurchmesser in Abhängigkeit der Lagerdauer von Emulsionen, die mit 800 ppm Monoethanolamin, 20 ppm Natrium von Natriumhydroxid und 500, 1000 und 1500 ppm ethoxyliertem Tridecanol gebildet und jeweils bei 25°C und 45°C gelagert wurden. Die 9 und 10 zeigen eine leichte Zunahme des durchschnittlichen Tröpfchendurchmessers am ersten Tag, gefolgt von einem im Wesentlichen stabilen durchschnittlichen Tröpfchendurchmesser über die restliche Lagerdauer.
Außerdem wurde der spezifische Oberflächenbereich der Emulsionen gemessen; in 11 sind die Ergebnisse für eine Lagerung bei 45°C und in 12 für eine Lagerung bei 25°C dargestellt. Wie in diesen Figuren dargestellt wird, haben die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Emulsionen einen im Wesentlichen konstanten spezifischen Oberflächenbereich über die gesamte Lagerdauer, was folglich auf wenig oder keine Koaleszenz und somit auf eine ausgezeichnete Emulsionsstabilität hinweist.
Die 13 und 14 zeigen die Tröpfchenverteilung von Emulsionen, die mit 800 ppm Monoethanolamin und 20 ppm Natriumionen im Bildungswasser und 1000 ppm ethoxyliertem Tridecanol im Verdünnungs wasser gebildet wurden, wobei die Emulsionen jeweils bei 25°C und 45°C gelagert wurden. Es wird dargestellt, dass die Verteilung am Tag 30 nicht wesentlich anders war als am Tag 0, was ein weiterer Hinweis darauf ist, dass erfindungsgemäß gebildete Emulsionen eine ausgezeichnete Stabilität haben.
Schließlich wird die Viskosität von Emulsionen, die erfindungsgemäß mit 800 ppm Monoethanolamin und 20 ppm Natriumionen im Bildungswasser und unterschiedlichen Konzentrationen von ethoxyliertem Tridecanol gebildet wurden, in den 15 und 16 in Abhängigkeit von der Lagerdauer dargestellt, wobei die Emulsionen jeweils bei 25°C und 45°C gebildet wurden. Die 15 und 16 zeigen, dass die Viskosität von erfindungsgemäß unter Verwendung des oberflächenaktiven Zusatzstoffes hergestellten Emulsionen im Laufe des ersten Tages leicht zunimmt und sich anschließend ab dem zweiten Lagertag auf einen praktisch konstanten Wert stabilisiert. Die anfängliche Zunahme der Viskosität kann der natürlichen Neigung zur Ausflockung zugeschrieben werden, die von dem dispergierten System gezeigt wird, wobei die resultierende im Wesentlichen konstante Viskosität ein Indikator für eine stabile Emulsion ist.
BEISPIEL 5
Dieses Beispiel veranschaulicht die Stabilität von erfindungsgemäßen Emulsionen mit Emulsionswasser mit einem Elektrolytanteil von mehr als 10 ppm und bis zu 100 ppm.
Es wurden Emulsionen gemäß der Erfindung mit Emulsionswasser hergestellt, das einen Elektrolytanteil von 20 ppm, 40 ppm und 60 ppm Mg⁺⁺ hatte. Die Emulsionen wurden gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mit 800 ppm Monoethanolamin und 1000 ppm ethoxyliertem Tridecanol hergestellt. Die so gebildeten Emulsionen wurden dann im Laufe der Lagerdauer bei Lagertemperaturen von 30°C und 45°C im Hinblick auf statische Stabilität getestet. Die Ergebnisse dieser Tests sind in der folgenden Tabelle 5 enthalten.
TABELLE 5
Wie in Tabelle 5 oben dargestellt ist, haben Emulsionen, die erfindungsgemäß mit Verdünnungswasser mit einem Elektrolytanteil von 20, 40 und 60 ppm Mg⁺⁺ gebildet werden, eine ausgezeichnete statische Stabilität, wie von dem im Wesentlichen konstanten Tröpfchendurchmesser und der Viskosität im Laufe der Zeit bei sowohl 30°C als auch 45°C gezeigt wird.
Außerdem wurden Emulsionen erfindungsgemäß unter Verwendung von Emulsionswasser mit unterschiedlichem Elektrolytanteil hergestellt und im Hinblick auf die dynamische Stabilität getestet.
Eine Reihe von Emulsionen wurde erfindungsgemäß mit 800 ppm Monoethanolamin und 1000 ppm ethoxyliertem Tridecanol und mit Verdünnungswasser mit einem Elektrolytanteil von 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 und 100 ppm Mg⁺⁺ hergestellt. Die Emulsionen wurden im Hinblick auf die dynamische Stabilität nach dem oben dargelegten Verfahren aus Beispiel 3 getestet. In Tabelle 6 sind die Ergebnisse dieser Tests enthalten.
Wie oben in Tabelle 6 dargelegt, weisen erfindungsgemäß mit Monoethanolamin und ethoxyliertem Tricadenol hergestellte Emulsionen eine ausgezeichnete Stabilität auf, wenn sie mit Verdünnungswasser mit einem Elektrolytgehalt von mehr als 10 ppm Mg⁺⁺ und bis zu 100 ppm Mg⁺⁺ gebildet werden.
Dies steht im Gegensatz zu Emulsionen, die nur mit Monoethanolamin gebildet werden und selbst dann nicht stabil sind, wenn sie mit Emulsionswasser mit einem Elektrolytgehalt von 10 ppm Mg⁺⁺ gebildet werden.
Dieses Beispiel demonstriert folglich deutlich die vorteilhafte Natur des Verfahrens und oberflächenaktiven Zusatzstoffes, wobei Verdünnungswasser mit einem Elektrolytanteil verwendet werden kann, der höher ist als der normalerweise akzeptable. Dies stellt offensichtlich einen wirtschaftlichen Vorteil dar, da Emulsionen erfindungsgemäß ohne den zusätzlichen Aufwand gebildet werden können, der nötig ist, um sicherzustellen, dass die Wasserversorgung einen Elektrolytanteil von weniger als 10 ppm hat.
Die obigen Beispiele zeigen ferner, dass die Emulsionen, Verfahren und oberflächenaktiven Zusatzstoffe eine stabile Bitumen-in-Wasser-Emulsion erbringen, die eine sehr hohe Stabilität und akzeptable rheologische Eigenschaften hat und die unter Verwendung eines oberflächenaktiven Zusatzstoffes mit vorteilhaften wirtschaftlichen und umwelttechnischen Eigenschaften erzeugt wird. Ferner sind die so gebildeten Emulsionen stabil und im Wesentlichen weniger empfindlich gegenüber Variationen von pH-Wert, Salzhaltigkeit und/oder Elektrolytgehalt als Emulsionen, die nur mit Monoethanolamin und dem natürlichen oberflächenaktiven Stoff von Bitumen stabilisiert werden.
Angesichts des Vorerwähnten ist klar, dass eine Emulsion und ein Verfahren zur Bildung der Emulsion mit dem oberflächenaktiven Zusatzstoff gemäß der Erfindung bereitgestellt werden, die ohne weiteres die zuvor genannten Aufgaben und Vorzüge erreichen.
Die vorliegende Erfindung kann in anderen Formen verkörpert oder auf andere Weise umgesetzt werden, ohne dass von ihren wesentlichen Charakteristiken abgewichen wird. Die vorliegende Ausgestaltung ist daher in jeder Hinsicht als illustrativ und nicht restriktiv anzusehen, wobei der Umfang der Erfindung in den angefügten Ansprüchen angegeben wird.

Claims

Stabile Kohlenwasserstoff-in-Wasser-Emulsion, aufweisend: eine Kohlenwasserstoffphase, welche einen natürlichen oberflächenaktiven Stoff aufweist; eine Wasserphase mit einem Elektrolytgehalt von größer als 10 Gew.-ppm und weniger als oder gleich 100 Gew.-ppm, bezogen auf die Wasserphase; und einen oberflächenaktiven Zusatzstoff, welcher ein Amin und einen ethoxylierten Alkohol in einer ausreichenden Menge aufweist, um den natürlichen oberflächenaktiven Stoff zu aktivieren und die Emulsion zu stabilisieren, wobei das Amin in einer Menge von größer als oder gleich 300 Gew.-ppm und der ethoxylierte Alkohol in einer Menge von größer als oder gleich 100 Gew.-ppm, bezogen auf die Kohlenwasserstoffphase, vorhanden ist.
Emulsion nach Anspruch 1, wobei das Amin in einer Menge zwischen 300 Gew.-ppm und 1500 Gew.-ppm, vorzugsweise in einer Menge von 800 Gew.-ppm, bezogen auf die Kohlenwasserstoffphase, vorhanden ist.
Emulsion nach Anspruch 1 oder 2, wobei der ethoxylierte Alkohol in einer Menge zwischen 100 Gew.-ppm und 3000 Gew.-ppm, vorzugsweise in einer Menge zwischen 500 Gew.-ppm und 1500 Gew.-ppm, bezogen auf die Kohlenwasserstoffphase, vorhanden ist.
Emulsion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Amin aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus Monoethanolamin, Ethylendiamin, Ethylamin, Diethylamin, Triethylamin, Propylamin, sekundärem Propylamin, Dipropylamin, Isopropylamin, Butylamin, sekundärem Butylamin, Tetramethylammoniumhydroxid, Tetrapropylammoniumhydroxid und Mischungen daraus.
Emulsion nach Anspruch 1, wobei das Amin ein Ethanolamin ist.
Emulsion nach Anspruch 1 oder 5, wobei das Amin ein Monoethanolamin ist.
Emulsion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der ethoxylierte Alkohol aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus polyethoxyliertem C12-C14, gesättigtem polyethoxyliertem C16-C18, ungesättigtem polyethoxyliertem C16-C18 und Mischungen daraus, wobei vorzugsweise der ethoxylierte Alkohol polyethoxyliertes Tridekanol (C13) ist.
Emulsion nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die abschließende Kohlenwasserstoffphase Bitumen, vorzugsweise Cerro Negro-Bitumen ist.
Emulsion nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die abschließende Kohlenwasserstoffphase und die Wasserphase in einem Volumenverhältnis von Kohlenwasserstoffphase zu Wasserphase zwischen 90 : 10 und 70 : 30 vorhanden sind.
Emulsion nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Emulsion eine durchschnittliche Tröpfchengröße von kleiner als oder gleich 30 μm aufweist.
Verfahren zur Bildung einer stabilen Kohlenwasserstoff-in-Wasser-Emulsion, vorzugsweise einer Kohlenwasserstoff-in-Wasser-Emulsion, wie in einem der vorgenannten Ansprüche beschrieben, aufweisend die Schritte: Bereitstellung einer Kohlenwasserstoffphase, welche einen natürlichen oberflächenaktiven Stoff enthält; Bereitstellung einer Wasserphase mit einem Elektrolytgehalt von größer als 10 Gew.-ppm und kleiner als oder gleich 100 Gew.-ppm, bezogen auf die Wasserphase; Mischen der Kohlenwasserstoffphase und der Wasserphase mit einem oberflächenaktiven Zusatzstoff, umfassend ein Amin und einen ethoxylierten Alkohol in einer ausreichenden Menge, um den natürlichen oberflächenaktiven Stoff zu aktivieren und die Emulsion zu stabilisieren, wobei das Amin in einer Menge von größer als oder gleich 300 Gew.-ppm und der ethoxylierte Alkohol in einer Menge von größer als oder gleich 100 Gew.-ppm, bezogen auf die Kohlenwasserstoffphase, vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Amin in einer Menge zwischen 300 Gew.-ppm und 1500 Gew.-ppm, vorzugsweise in einer Menge von 800 Gew.-ppm, bezogen auf die Kohlenwasserstoffphase, vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei der ethoxylierte Alkohol in einer Menge zwischen 100 Gew.-ppm und 3000 Gew.-ppm vorhanden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der ethoxylierte Alkohol in einer Menge zwischen 500 Gew.-ppm und 1500 Gew.-ppm, bezogen auf die Kohlenwasserstoffphase, vorhanden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Amin aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Monoethanolamin, Ethylendiamin, Ethylamin, Diethylamin, Triethylamin, Propylamin, sekundärem Propylamin, Dipropylamin, Isopropylamin, butylamin, sekundärem Butylamin, Tetramethylammoniumhydroxid, Tetrapropylammoniumhydroxid und Mischungen daraus.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei das Amin ein Ethanolamin, vorzugsweise ein Monoethanolamin ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei der ethoxylierte Alkohol aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus polyethoxyliertem C12-C14, gesättigtem polyethoxyliertem C16-C18, ungesättigtem polyethoxyliertem C16-C18 und Mischungen daraus, wobei vorzugsweise der ethoxylierte Alkohol polyethoxyliertes Tridekanol (C13) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die Kohlenwasserstoffphase Cerro Negro-Bitumen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei die Kohlenwasserstoffphase und die Wasserphase in einem Volumenverhältnis von Kohlenwasserstoffphase zu Wasserphase zwischen 90 : 10 und 70 : 30 vorhanden sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei der Schritt des Mischens das Mischen der Kohlenwasserstoffphase mit einem Mengenanteil der Wasserphase beinhaltet, welche einen anfänglichen Elektrolytgehalt von weniger als oder gleich 10 Gew.-ppm und den oberflächenaktiven Zusatzstoff aufweist, so dass der natürliche oberflächenaktive Stoff aktiviert und eine Zwischenemulsion gebildet wird, und das darauffolgende Verdünnen der Zwischenemulsion mit einem Rest des Wassers beinhaltet, welches einen sekundären Elektrolytgehalt von größer als 10 Gew.-ppm und weniger als oder gleich 100 Gew.-ppm aufweist, um die Zwischenemulsion zu verdünnen und eine abschließende Kohlenwasserstoff-in-Wasser-Emulsion bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Zwischenemulsion ein Volumenverhältnis von Kohlenwasserstoffphase zu Wasserphase von 85 : 15 und die Kohlenwasserstoff-in-Wasser-Emulsion ein Volumenverhältnis von Kohlenwasserstoffphase zu Wasserphase von 70 : 30 aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 21, wobei der Schritt des Mischens eine abschließende Kohlenwasserstoff-in-Wasser-Emulsion mit einer durchschnittlichen Tröpfchengröße von kleiner als oder gleich 30 μm bereitstellt.