EP0572881B1 - Verfahren zum Trennen von Erdölemulsionen vom Wasser-in-Öl-Typ - Google Patents

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EP0572881B1
EP0572881B1 EP93108316A EP93108316A EP0572881B1 EP 0572881 B1 EP0572881 B1 EP 0572881B1 EP 93108316 A EP93108316 A EP 93108316A EP 93108316 A EP93108316 A EP 93108316A EP 0572881 B1 EP0572881 B1 EP 0572881B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
radical
fatty amine
acid
dicarboxylic acid
water
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP93108316A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0572881A1 (de
Inventor
Rainer Kupfer
Martin Hille
Roland Böhm
Friedrich Staiss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Clariant Produkte Deutschland GmbH
Original Assignee
Hoechst AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Hoechst AG filed Critical Hoechst AG
Publication of EP0572881A1 publication Critical patent/EP0572881A1/de
Application granted granted Critical
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G33/00—Dewatering or demulsification of hydrocarbon oils
    • C10G33/04—Dewatering or demulsification of hydrocarbon oils with chemical means

Definitions

  • the invention relates to a method for separating water-in-oil type petroleum emulsions using ester products.
  • oil extraction leads to a watering down of the oil.
  • the water that is conveyed forms a water-in-oil emulsion with the oil.
  • Salts such as sodium chloride, calcium chloride and / or magnesium chloride can be dissolved in the emulsified water.
  • the emulsion water must be separated before the oil is transported to the refinery. In the refinery, before the distillation, the salt content is further reduced by renewed emulsion formation with fresh water and demulsification. Too high a salt content in the crude oil could lead to malfunctions and corrosion in the refinery.
  • a petroleum splitter also called a demulsifier or emulsion splitter, has the task of breaking the emulsion in the lowest possible concentration and, in this separation process, as far as possible without water or with minimal additional use of heat, and to achieve a complete water separation and to reduce the salt content to a minimum.
  • the quality criteria for delivered crude oil are the residual salt and the water content.
  • the crude oils have different compositions depending on their provenance.
  • the natural emulsion stabilizers have a complex, differentiated chemical Construction.
  • selective splitters have to be developed.
  • the different requirements for a petroleum splitter become even more diverse due to different production and processing conditions. Due to the constant opening up of new oil fields and the change in the production conditions of older oil fields, the development of optimal demulsifiers remains an acute problem, and a large number of different types of demulsifiers and demulsifier mixtures are required.
  • esterification products from an oxyalkylated primary fatty amine (as the sole component which supplies OH groups) and a dicarboxylic acid are also very effective petroleum splitters and that this is particularly the case when the esterification product consists of an oxyalkylated primary fatty amine and a dicarboxylic acid the group of dimeric (dimerized) fatty acids.
  • the process according to the invention for separating petroleum emulsions of the water-in-oil type is accordingly characterized in that the emulsions are treated with an effective amount of an esterification product from an oxyalkylated primary fatty amine of the formula 1 below in which R 1 is an alkyl radical or alkenyl radical with 6 to 23 C atoms, R 2 is H or CH 3 and within the chain of the polyoxalkylene radical, arranged in blocks or randomly, can also take on both meanings, and a and b are numbers of 2 in total to 30, with the proviso that neither a nor b is zero, and 0.5 to 1.5 moles per mole of oxyalkylated primary fatty amine, preferably 0.5 to 1.1 moles per mole of oxyalkylated primary fatty amine, of a dicarboxylic acid, preferably one from the group of dimeric fatty acids.
  • R 1 is an alkyl radical or alkenyl radical with 6 to 23 C atoms
  • ester products would also be suitable as demulsifiers for any emulsion or even water-in-oil petroleum emulsions, and the preferred esterification products according to the invention (that is, those of an oxyalkylated primary fatty amine and a dimeric fatty acid as Dicarboxylic acid components) are not even mentioned in the two documents, they should rather be regarded as new.
  • R 1 is a Is an alkyl radical with 8 to 18 carbon atoms or an alkenyl radical with 8 to 18 carbon atoms (it preferably contains 1 to 3 double bonds)
  • R 2 is H and a and b (identical or different, whole or fractional) numbers totaling 2 to 15, taking into account the above-mentioned requirement.
  • the oxyalkylation of primary fatty amines is well known and can be carried out by one of the methods for the oxyalkylation of compounds bearing acidic (active) H atoms.
  • the oxyalkylated fatty amines can contain units of ethylene oxide or propylene oxide or units of ethylene oxide and propylene oxide which are present in random or block form, preference being given to the ethoxylated primary fatty amines, ie those containing only ethylene oxide units.
  • the fatty amines used for the oxalkylation can be individual primary fatty amines or mixtures thereof.
  • fatty amines whose hydrocarbon chain contains one or more double bonds, such as the residues of oleic, linoleic or linolenic acid.
  • the preferred primary fatty amines are the technically available products such as stearylamine, coconut fatty amine or tallow fatty amine (in these technical products there are alkyl residues with essentially 8 to 18 carbon atoms).
  • Preferred dicarboxylic acids are those of formula 2 below (these are simple dicarboxylic acids) HOOC-R 3 -COOH wherein R 3 is an alkylene radical of the formula - (CH 2 ) z -, in which z is an integer from 1 to 10, preferably 4 to 8, and wherein the alkylene radical has 1 or 2 OH groups or 1 or 2 C.
  • 1 to C 18 alkyl or C 3 to C 18 alkenyl may be substituted, or is a vinylene radical or a p-phenylene radical, and those of formula 3 below (these are dicarboxylic acids from the group of dimerized unsaturated C 18 fatty acids) HOOC-R 4 -COOH where R 4 is a divalent hydrocarbon radical with 34 C atoms (R 4 thus represents the radical containing 34 C atoms which is formed when an unsaturated fatty acid with 18 C atoms is dimerized to a dicarboxylic acid with a total of 36 C atoms).
  • malonic acid succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid and so on may be mentioned in the homologous series, furthermore tartronic acid, malic acid and tartaric acid as well as fumaric acid and maleic acid and finally terephthalic acid.
  • Particularly preferred simple dicarboxylic acids are those of the homologous series from adipic acid to sebacic acid, furthermore maleic acid, fumaric acid, dodecylsuccinic acid and dodecenylsuccinic acid. It goes without saying that instead of these dicarboxylic acids, their anhydrides, halides or esters of lower alkanols can also be used.
  • Dimeric fatty acids are usually produced by addition polymerization (dimerization) of mono- or polyunsaturated fatty acids.
  • the number of carbon atoms and the structure of the dicarboxylic acids obtained essentially depend on the starting fatty acids and on the reaction conditions during the dimerization.
  • Various types and structures of dimeric fatty acids are commercially available.
  • dimeric fatty acids preferred those which are produced by dimerization of unsaturated C18 fatty acids, for example oleic acid, linoleic acid, linolenic acid or tallow fatty acid (dimerization is known to mean the union of two identical molecules to form a new molecule, the dimer, by addition reaction).
  • the dimerization of C 18 fatty acids is generally carried out at a temperature of 150 to 250 ° C, preferably 180 to 230 ° C, with or without a dimerization catalyst.
  • the dicarboxylic acid obtained (this is the dimeric fatty acid) corresponds to the formula 3 given, where R 4 is the divalent linkage formed in the dimerization of the C 18 fatty acid, which bears the two -COOH groups and has 34 C atoms.
  • R 4 is preferably an acyclic (aliphatic) or a mono- or bicyclic (cycloaliphatic) radical with 34 C atoms.
  • the acyclic radical is usually a branched (substituted) and mono- to trisaturated alkyl radical with 34 carbon atoms.
  • the cycloaliphatic radical generally also has 1 to 3 double bonds.
  • the preferred dimeric fatty acids described are generally a mixture of two or more dicarboxylic acids of the formula 3 with structurally different R 4 radicals.
  • the dicarboxylic acid mixture often has a more or less large content of trimeric fatty acids which have arisen during the dimerization and have not been removed during the working up of the product by distillation.
  • some dimeric fatty acids which are formed in the dimerization of the C 18 fatty acids mentioned are given in terms of formula, the hydrocarbon radical bearing the two -COOH groups being an acyclic, monocyclic or bicyclic radical:
  • dicarboxylic acids ie the simple dicarboxylic acids and the dimeric fatty acids, the latter are preferred; they are generally technical products which are commercially available under the name "dimerized fatty acids” or “dimer fatty acids” and, as already mentioned above, can contain a more or less high proportion of trimerized fatty acids.
  • the esterification of the two reaction components, oxalkylated primary fatty amine and dicarboxylic acid takes place in the ratio of 1 mol fatty amine to 0.5 to 1.5 mol dicarboxylic acid, preferably 0.5 to 1.1 mol dicarboxylic acid.
  • the esterification under polycondensation can be carried out using a higher-boiling inert solvent such as toluene, xylene or technical aromatic cuts or without solvent in the melt and under cover with a protective gas, the procedure in solvents being preferred is.
  • the reflux temperature of the reaction mixture is expediently chosen as the reaction temperature and the water of reaction formed is removed azeotropically.
  • the water of reaction is distilled off directly from the reaction mixture.
  • the reaction temperature is 100 to 220 ° C, preferably 130 to 200 ° C.
  • an alkaline or acidic catalyst is used, as is expedient in esterification reactions, acidic catalysis with, for example, a hydrohalic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, sulfonic acid or haloacetic acid as the catalyst being preferred.
  • acidic catalysis with, for example, a hydrohalic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, sulfonic acid or haloacetic acid as the catalyst being preferred.
  • the course and the end of the reaction can be checked using the water of reaction formed or by determining the acid number. It is preferred to conduct the reaction to about 90 to 100% conversion, that is, until substantially no more water of reaction is formed.
  • the procedure is preferably such that the two reaction components in the molar ratio indicated, a solvent and acidic esterification catalyst are initially introduced into a reaction vessel and this mixture is stirred at 100 to 220 ° C., preferably 130, while an inert gas is passed through heated to 200 ° C and held at this temperature with continuous discharge of the water formed (azeotropic distillation) until the reaction is complete.
  • the esterification product obtained which generally has an acid number of ⁇ 10, preferably 2 to 8, can be purified from the catalyst used by washing with water and represents the petroleum splitter according to the invention.
  • the reaction time is in the range from 5 to 20 h.
  • These esterification products are yellow to brown colored, more or less viscous liquids. They have a special chemical, especially when a dimerized fatty acid is used Structure on. Since their preparation is preferably carried out in the presence of solvents, they are generally in the form of a concentrated solution (active substance content preferably 60 to 80% by weight).
  • the ester products (polyester) proposed according to the invention are notable for a high demulsifying effect.
  • complete water separation and a reduction in salinity are achieved after a short separation time.
  • raw oils that are specific to the consumption are obtained after a short separation time at the usual processing temperatures. They also have the effect that the separated water is practically free of oil, so that complete oil separation from the separated water and thus good water quality is also achieved.
  • oil splitters a sharp separation between the oil and water phases is also achieved, which is another great advantage.
  • the amount of demulsifier used according to the invention can vary within wide limits. It depends in particular on the type of petroleum and the processing temperature.
  • the effective amount is generally 5 to 100 g per ton, preferably 10 to 50 g per ton.
  • the splitters described are preferably used in solution for the purpose of better dosage and distributability.
  • Water or organic liquids are suitable as solvents, for example alcohols such as methanol, isopropanol and / or butanol, aromatic hydrocarbons such as toluene and / or xylene or commercially available mixtures of higher aromatics.
  • the two reaction components are therefore used in a molar ratio of 1: 1.
  • 205 g of xylene are added as solvent, which is 25% by weight, based on the total weight of the two reaction components.
  • the mixture is heated and kept at a temperature of 130 to 140 ° C. for 2 hours, the reaction components reacting with esterification and the water of reaction distilled off azeotropically.
  • the mixture is kept at a temperature of 160 to 170 ° C. for a further 10 hours.
  • the course and the end of the esterification reaction are followed by determining the acid number.
  • the esterification product obtained with a degree of conversion of 98% is a liquid with a viscosity of 1.1 Pa s.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von Erdölemulsionen vom Wasser-in-Öl-Typ unter Verwendung von Esterprodukten.
  • Bei der Förderung von Erdöl tritt bekanntlich eine Verwässerung des Öls ein. Das mitgeförderte Wasser bildet mit dem Öl eine Wasser-in-Öl-Emulsion. In dem emulgierten Wasser können Salze wie Natriumchlorid, Calciumchlorid und/oder Magnesiumchlorid gelöst sein. Das Emulsionswasser muß vor dem Transport des geförderten Öls zur Raffinerie abgetrennt werden. In der Raffinerie wird vor der Destillation der Salzgehalt durch eine erneute Emulsionsbildung mit Süßwasser und Demulgierung weiter abgesenkt. Ein zu hoher Salzgehalt im Rohöl könnte zu Störungen und Korrosion in der Raffinerie führen. Ein Erdölspalter, auch Demulgator oder Emulsionsspalter genannt, hat die Aufgabe, in möglichst geringer Konzentration die Emulsion zu brechen und bei diesem Separationsprozeß möglichst ohne oder mit minimaler zusätzlicher Aufwendung von Wärme eine vollständige Wasserabscheidung zu bewirken und den Salzgehalt auf ein Minimum zu reduzieren. Die Qualitätskriterien für geliefertes Rohöl sind das Restsalz und der Wassergehalt.
  • Die Rohöle sind je nach ihrer Provenienz unterschiedlich zusammengesetzt. Die natürlichen Emulsionsstabilisatoren besitzen einen komplizierten, differenzierten chemischen Aufbau. Zur Überwindung ihrer Wirkung müssen selektive Spalter entwickelt werden. Durch verschiedene Förder- und Aufbereitungsbedingungen werden die Anforderungen, die an einen Erdölspalter gestellt werden, noch vielfältiger. Durch das ständige Erschließen neuer Erdölfelder und die Änderung der Förderbedingungen älterer Erdölfelder bleibt die Entwicklung optimaler Demulgatoren ein akutes Problem, und es werden eine große Anzahl verschiedenartig aufgebauter Demulgatoren und Demulgatormischungen benötigt.
  • In der US-A-4,734,523 und in der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 333 135 A2 (Derwent-Referat, Accession Number 89-271925/38) werden bestimmte Veresterungsprodukte als Erdölspalter beschrieben. Die Spalter der US-Patentschrift sind Umsetzungsprodukte aus einem oxalkylierten primären Fettamin und einer Diolverbindung mit einer Dicarbonsäure und jene der europäischen Patentanmeldung sind Umsetzungsprodukte aus einem oxalkylierten primären Fettamin und einem Addukt aus einer Diolverbindung und einem Glycidylether mit einer Dicarbonsäure. Mit diesen Demulgatoren wird eine gute und schnelle Abscheidung von Wasser und Salz erreicht.
  • Es wurde nun gefunden, daß auch Veresterungsprodukte aus einem oxalkylierten primären Fettamin (als alleinige OH-Gruppen lieferende Komponente) und einer Dicarbonsäure sehr effektive Erdölspalter sind und daß dies besonders dann der Fall ist, wenn das Veresterungsprodukt aus einem oxalkylierten primären Fettamin und einer Dicarbonsäure aus der Gruppe der dimeren (dimerisierten) Fettsäuren hergestellt worden ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Trennen von Erdölemulsionen vom Wasser-in-Öl-Typ ist demnach dadurch gekennzeichnet, daß man den Emulsionen eine wirksame Menge von einem Veresterungsprodukt aus einem oxalkylierten primären Fettamin der nachstehenden Formel 1
    Figure imgb0001
        worin R1 ein Alkylrest oder Alkenylrest mit 6 bis 23 C-Atomen ist, R2 H oder CH3 ist und innerhalb der Kette des Polyoxalkylenrestes, in Blöcken oder statistisch angeordnet, auch beide Bedeutungen annehmen kann, und a und b Zahlen von insgesamt 2 bis 30 sind, mit der Maßgabe, daß weder a noch b Null ist,
    und 0,5 bis 1,5 mol pro mol oxalkyliertes primäres Fettamin, vorzugsweise 0,5 bis 1,1 mol pro mol oxalkyliertes primäres Fettamin, von einer Dicarbonsäure, vorzugsweise einer solchen aus der Gruppe der dimeren Fettsäuren, zusetzt.
  • In der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 035 263 A2 (Derwent-Referat, Accession Number 68257D/38) und in der deutschen Offenlegungsschrift DE-A-30 32 216 (Derwent-Referat, Accession Number 28817E/15) sind Veresterungsprodukte aus einem oxalkylierten primären Fettamin und einer einfachen Dicarbonsäure beschrieben, sie werden aber als Textilweichmacher oder Haarbehandlungsmittel empfohlen. Ein Hinweis, daß solche Esterprodukte auch als Demulgatoren für irgendeine Emulsion oder gar für Erdölemulsionen vom Typ Wasser-in-Öl geeignet wären, wird nicht gegeben, und die gemäß Erfindung bevorzugten Veresterungsprodukte (das sind jene aus einem oxalkylierten primären Fettamin und einer dimeren Fettsäure als Dicarbonsäurekomponente) werden in den beiden Dokumenten nicht einmal erwähnt, sie dürften vielmehr als neu anzusehen sein.
  • Was die genannten oxalkylierten primären Fettamine der Formel 1 betrifft, sind solche bevorzugt, wobei R1 ein Alkylrest mit 8 bis 18 C-Atomen ist oder ein Alkenylrest mit 8 bis 18 C-Atomen (er enthält vorzugsweise 1 bis 3 Doppelbindungen), R2 H ist und a und b (gleich oder verschieden, ganze oder gebrochene) Zahlen von insgesamt 2 bis 15 sind, unter Berücksichtigung der oben angegebenen Maßgabe.
  • Die Oxalkylierung von primären Fettaminen ist wohlbekannt und kann nach einer der Methoden zur Oxalkylierung von acide (aktive) H-Atome tragenden Verbindungen durchgeführt werden. Die oxalkylierten Fettamine können gemäß den Bedeutungen von R2 Einheiten des Ethylenoxids oder Propylenoxids oder statistisch oder blockweise vorliegende Einheiten des Ethylenoxids und Propylenoxids enthalten, wobei die ethoxylierten, das heißt nur Ethylenoxid-Einheiten enthaltenden primären Fettamine bevorzugt sind. Bei den zur Oxalkylierung eingesetzten Fettaminen kann es sich gemäß den Bedeutungen von R1 um einzelne primäre Fettamine oder um Gemische davon handeln. Es kann sich auch um solche Fettamine handeln, deren Kohlenwasserstoffkette eine oder mehrere Doppelbindungen enthält, wie die Reste der Öl-, Linol- oder Linolensäure. Die bevorzugten primären Fettamine sind die technisch verfügbaren Produkte wie Stearylamin, Cocosfettamin oder Talgfettamin (in diesen technischen Produkten liegen Alkylreste mit im wesentlichen 8 bis 18 C-Atomen vor).
  • Bevorzugte Dicarbonsäuren sind solche der nachstehenden Formel 2 (das sind einfache Dicarbonsäuren)

            HOOC-R3-COOH

       worin R3 ein Alkylenrest der Formel -(CH2)z- ist, in der z eine ganze Zahl von 1 bis 10, vorzugsweise 4 bis 8, bedeutet und wobei der Alkylenrest mit 1 oder 2 OH-Gruppen oder mit 1 oder 2 C1 bis C18-Alkyl oder C3 bis C18-Alkenyl substituiert sein kann, oder ein Vinylenrest oder ein p-Phenylenrest ist,
    und solche der nachstehenden Formel 3 (das sind Dicarbonsäuren aus der Gruppe der dimerisierten ungesättigten C18-Fettsäuren)

            HOOC-R4-COOH

       worin R4 ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest mit 34 C-Atomen ist (R4 stellt also den 34 C-Atome enthaltenden Rest dar, der bei der Dimerisation einer ungesättigten Fettsäure mit 18 C-Atomen zu einer Dicarbonsäure mit insgesamt 36 C-Atomen entsteht).
  • Was die bevorzugten einfachen Dicarbonsäuren betrifft, seien im einzelnen genannt Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure und so weiter in der homologen Reihe, ferner Tartronsäure, Äpfelsäure und Weinsäure sowie die Fumarsäure und Maleinsäure und schließlich die Terephthalsäure. Besonders bevorzugte einfache Dicarbonsäuren sind jene der homologen Reihe von Adipinsäure bis Sebacinsäure, ferner Maleinsäure, Fumarsäure, Dodecylbernsteinsäure und Dodecenylbernsteinsäure. Es versteht sich von selbst, daß anstelle dieser Dicarbonsäuren auch deren Anhydride, Halogenide oder Ester von niedrigen Alkanolen eingesetzt werden können.
  • Dimere Fettsäuren werden in der Regel durch Additionspolymerisation (Dimerisation) von einfach oder mehrfach ungesättigten Fettsäuren hergestellt. Die Anzahl der C-Atome und die Struktur der erhaltenen Dicarbonsäuren hängt im wesentlichen von den Ausgangsfettsäuren und von den Reaktionsbedingungen bei der Dimerisation ab. Dimere Fettsäuren verschiedenster Art und Struktur sind im Handel erhältlich. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind als dimere Fettsäuren solche bevorzugt, die durch Dimerisation von ungesättigten C18-Fettsäuren hergestellt werden, zum Beispiel von Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure oder Talgfettsäure (unter Dimerisation versteht man bekanntlich die Vereinigung von zwei identischen Molekülen zu einem neuen Molekül, dem Dimeren, durch Additionsreaktion). Die Dimerisation von C18-Fettsäuren wird in der Regel bei einer Temperatur von 150 bis 250 °C, vorzugsweise 180 bis 230 °C, mit oder ohne Dimerisierungskatalysator durchgeführt. Die erhaltene Dicarbonsäure (das ist die dimere Fettsäure) entspricht der angegebenen Formel 3, wobei R4 das bei der Dimerisation der C18-Fettsäure gebildete zweiwertige Verbindungsglied ist, das die beiden -COOH-Gruppen trägt und 34 C-Atome aufweist. R4 ist vorzugsweise ein acyclischer (aliphatischer) oder ein mono- oder bicyclischer (cycloaliphatischer) Rest mit 34 C-Atomen. Der acyclische Rest ist in der Regel ein verzweigter (substituierter) und ein- bis dreifach ungesättigter Alkylrest mit 34 C-Atomen. Der cycloaliphatische Rest hat im allgemeinen ebenfalls 1 bis 3 Doppelbindungen. Die beschriebenen bevorzugten dimeren Fettsäuren sind im allgemeinen ein Gemisch von zwei oder mehreren Dicarbonsäuren der Formel 3 mit strukturell verschiedenen R4-Resten. Das Dicarbonsäuregemisch hat häufig einen mehr oder weniger großen Gehalt von trimeren Fettsäuren, die bei der Dimerisation entstanden sind und bei der destillativen Aufarbeitung des Produktes nicht entfernt worden sind. Im folgenden seien einige dimere Fettsäuren, die bei der Dimerisation der genannten C18-Fettsäuren entstehen, formelmäßig angegeben, wobei der die beiden -COOH-Gruppen tragende Kohlenwasserstoffrest ein acyclischer, monocyclischer oder bicyclischer Rest ist:
    Figure imgb0002
    Figure imgb0003
    Figure imgb0004
  • Von den beschriebenen Dicarbonsäuren, das sind die einfachen Dicarbonsäuren und die dimeren Fettsäuren, sind die letzteren bevorzugt; es handelt sich in der Regel um technische Produkte, die im Handel unter der Bezeichnung "dimerisierte Fettsäuren" oder "Dimerfettsäuren" erhältlich sind und, wie oben bereits erwähnt, einen mehr oder weniger hohen Anteil an trimerisierten Fettsäuren enthalten können.
  • Die Veresterung der beiden Reaktionskomponenten, oxalkyliertes primäres Fettamin und Dicarbonsäure, erfolgt im Verhältnis von 1 mol Fettamin zu 0,5 bis 1,5 mol Dicarbonsäure, vorzugsweise 0,5 bis 1,1 mol Dicarbonsäure. Die unter Polykondensation verlaufende Veresterung kann unter Verwendung eines höhersiedenden inerten Lösungsmittels wie Toluol, Xylol oder technische Aromatenschnitte oder ohne Lösungsmittel in der Schmelze und unter Abdeckung mit einem Schutzgas durchgeführt werden, wobei die Durchführung in Lösungsmitteln bevorzugt ist. Bei Veresterung mit einem Lösungsmittel wählt man als Reaktionstemperatur zweckmäßigerweise die Rückflußtemperatur des Reaktionsgemisches und entfernt das gebildete Reaktionswasser azeotrop. Bei Veresterung in Substanz wird das Reaktionswasser direkt aus der Reaktionsmischung abdestilliert. Die Reaktionstemperatur liegt bei 100 bis 220 °C, vorzugsweise 130 bis 200 °C. Zur Beschleunigung der Reaktion verwendet man, wie es bei Veresterungsreaktionen zweckmäßig ist, einen alkalischen oder sauren Katalysator, wobei die saure Katalyse mit zum Beispiel einer Halogenwasserstoffsäure, Phosphorsäure, Schwefelsäure, Sulfonsäure oder Halogenessigsäure als Katalysator bevorzugt ist. Der Verlauf und das Ende der Reaktion kann mit Hilfe des entstehenden Reaktionswassers oder durch die Bestimmung der Säurezahl kontrolliert werden. Es ist bevorzugt, die Reaktion bis auf einen etwa 90 bis 100%igen Umsatz zu führen, das heißt, bis im wesentlichen kein Reaktionswasser mehr gebildet wird. Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Erdölspalters wird man also vorzugsweise so vorgehen, daß man die beiden Reaktionskomponenten im angegeben Molverhältnis, ferner ein Lösungsmittel und sauren Veresterungskatalysator in einem Reaktionsgefäß vorlegt und diese Mischung unter Rühren und Durchleiten eines inerten Gases auf 100 bis 220 °C, vorzugsweise 130 bis 200 °C, erhitzt und bei dieser Temperatur unter kontinuierlicher Austragung des entstehenden Wassers hält (azeotrope Destillation), bis die Umsetzung beendet ist. Das erhaltene Veresterungsprodukt, das im allgemeinen eine Säurezahl von < 10, vorzugsweise 2 bis 8, hat, kann durch Waschen mit Wasser vom eingesetzten Katalysator gereinigt werden und stellt den erfindungsgemäßen Erdölspalter dar. Die Reaktionszeit liegt im Bereich von 5 bis 20 h. Diese Veresterungsprodukte sind gelb bis braun gefärbte, mehr oder weniger viskose Flüssigkeiten. Sie weisen, vor allem im Falle des Einsatzes einer dimerisierten Fettsäure, eine spezielle chemische Struktur auf. Da ihre Herstellung bevorzugt in Gegenwart von Lösungsmitteln durchgeführt wird, liegen sie in der Regel in Form einer konzentrierten Lösung vor (Wirkstoffgehalt vorzugsweise bei 60 bis 80 Gew.-%).
  • Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Esterprodukte (Polyester) zeichnen sich durch eine hohe Demulgierwirkung aus. Bei den üblichen Erdölaufbereitungstemperaturen wird schon nach kurzer Separationszeit eine vollständige Wasserabscheidung und Reduzierung des Salzgehaltes erreicht. Mit diesen Erdölspaltern werden also bei den üblichen Aufbereitungstemperaturen nach kurzer Separationszeit abnahmespezifische Roherdöle erhalten. Sie bewirken darüber hinaus, daß das abgetrennte Wasser praktisch frei von Öl ist, daß also auch eine vollständige Ölabscheidung aus dem abgetrennten Wasser und damit eine gute Wasserqualität erreicht wird. Mit diesen Erdölspaltern wird ferner eine scharfe Trennung zwischen der Öl- und Wasserphase erreicht, was einen weiteren großen Vorteil darstellt. Die Einsatzmenge an erfindungsgemäßem Demulgator kann in weiten Grenzen variieren. Sie hängt insbesondere von der Art des Erdöls und der Aufbereitungstemperatur ab. Die wirksame Menge beträgt im allgemeinen 5 bis 100 g pro Tonne, vorzugsweise 10 bis 50 g pro Tonne. Die beschriebenen Spalter werden zum Zwecke der besseren Dosierung und Verteilbarkeit vorzugsweise in Lösung eingesetzt. Als Lösungsmittel sind Wasser oder organische Flüssigkeiten geeignet, zum Beispiel Alkohole wie Methanol, Isopropanol und/oder Butanol, aromatische Kohlenwasserstoffe wie Toluol und/oder Xylol oder handelsübliche Mischungen aus höheren Aromaten.
  • Die Erfindung wird nun an Beispielen noch näher erläutert.
    • Herstellung der beschriebenen Erdölspalter: Beispiel 1
  • In einem Reaktionsgefäß, das mit Rührer, Wasserabscheider, Rückflußkühler und Thermometer ausgestattet ist, werden 690 g (1,0 mol) von einem Talgfettamin, reagiert mit 10 mol Ethylenoxid, vorgelegt, das ist ein Fettamin der Formel I mit R1 = C14H29 (5 %), C16H33 (30 %) und C18H37 (65 %), R2 = H und a + b = 10(Reaktionskomponente 1), und 146,1 g (1,0 mol) Adipinsäure (Reaktionskomponente 2) sowie 4,2 g p-Dodecylbenzolsulfonsäure, das sind 0,5 Gew.-%, bezogen auf die Gewichtssumme aus den beiden Reaktionskomponenten, als Veresterungskatalysator. Die zwei Reaktionskomponenten werden also im Molverhältnis von 1 : 1 eingesetzt. Als Lösemittel werden 205 g Xylol zugegeben, das sind 25 Gew.-%, bezogen auf die Gewichtssumme der beiden Reaktionskomponenten. Die Mischung wird erhitzt und bei einer Temperatur von 130 bis 140 °C 2 Stunden lang gehalten, wobei die Reaktionskomponenten unter Veresterung reagieren und das Reaktionswasser azeotrop abdestilliert. Zur Nachreaktion wird die Mischung weitere 10 Stunden bei einer Temperatur von 160 bis 170 °C gehalten. Der Verlauf und das Ende der Veresterungsreaktion wird durch Bestimmung der Säurezahl verfolgt. Das bei einem Umsetzungsgrad von 98 % erhaltene Veresterungsprodukt ist eine Flüssigkeit mit der Viskosität von 1,1 Pa s.
    • Beispiel 2 Reaktionskomponenten:
    • (1) Talgfettamin mit 15 mol Ethylenoxid
    • (2) Dodecenylbernsteinsäureanhydrid
    Molverhältnis von (1) : (2) = 1 : 0,5
    Durchführung wie in Beispiel 1
    Umsetzungsgrad 99 %, Viskosität 0,35 Pa s Beispiel 3 Reaktionskomponenten:
    • (1) Oleylamin mit 5 mol Ethylenoxid
    • (2) Dimerfettsäure
         (Gehalt an dimerisierter Fettsäure: 98 Gew.-%)
    Molverhältnis von (1) : (2) = 1 : 0,7
    Durchführung wie in Beispiel 1
    Umsetzungsgrad 95 %, Viskosität 2,1 Pa s Beispiel 4 Reaktionskomponenten:
    • (1) Talgfettamin mit 10 mol Ethylenoxid
    • (2) Technische Dimerfettsäure
      • (Gehalt an dimerisierter Fettsäure: 83 Gew.-%,
      • Gehalt an trimerisierter Fettsäure: 17 Gew.-%)
    Molverhältnis von (1) : (2) = 1 : 1,5
    Durchführung wie in Beispiel 1
    Umsetzungsgrad 97 %, Viskosität 3,4 Pa s Beispiel 5 Reaktionskomponenten:
    • (1) Cocosfettamin mit 6 mol Propylenoxid und 20 mol Ethylenoxid, blockweise angeordnet
    • (2) Maleinsäureanhydrid
    Äquivalentverhältnis von (1) : (2) = 1 : 1
    Durchführung wie in Beispiel 1
    Umsetzungsgrad 98 %, Viskosität 0,9 Pa s Verwendung der Erdölspalter der Beispiele 1 bis 5:
  • Die Esterprodukte der Beispiele 1 bis 5 wurden zum Trennen von zwei verschiedenen Erdölemulsionen vom Typ Wasser-in-Öl eingesetzt. Die Ergebnisse sind in den nachstehenden Tabellen 1 und 2 zusammengefaßt und beweisen die hohe Wirksamkeit der beschriebenen Spalter.
    Figure imgb0005
    Figure imgb0006

Claims (5)

  1. Verfahren zum Trennen von Erdölemulsionen vom Wasser-in-Öl-Typ, dadurch gekennzeichnet, daß man den Emulsionen eine wirksame Menge von einem Veresterungsprodukt aus einem oxalkylierten primären Fettamin der nachstehenden Formel 1
    Figure imgb0007
        worin R1 ein Alkylrest oder Alkenylrest mit 6 bis 23 C-Atomen ist, R2 H oder CH3 ist und innerhalb der Kette des Polyoxalkylenrestes, in Blöcken oder statistisch angeordnet, auch beide Bedeutungen annehmen kann, und a und b Zahlen von insgesamt 2 bis 30 sind, mit der Maßgabe, daß weder a noch b Null ist,
    und 0,5 bis 1,5 mol pro mol oxalkyliertes primäres Fettamin von einer Dicarbonsäure zusetzt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Veresterungsprodukt aus dem oxalkylierten primären Fettamin und 0,5 bis 1,5 mol pro mol Fettamin von einer Dicarbonsäure der nachstehenden Formel 2

            HOOC-R3-COOH

    worin R3 ein Alkylenrest der Formel -(CH2)z- ist, in der z eine ganze Zahl von 1 bis 10 bedeutet und wobei der Alkylenrest mit 1 oder 2 OH-Gruppen oder mit 1 oder 2 C1 bis C18-Alkyl oder
    C3 bis C18-Alkenyl substituiert sein kann, oder ein Vinylenrest oder ein p-Phenylenrest ist,
    oder von einer Dicarbonsäure aus der Gruppe der dimeren Fettsäuren zugesetzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Veresterungsprodukt aus dem oxalkylierten primären Fettamin und 0,5 bis 1,5 mol pro mol Fettamin von einer Dicarbonsäure aus der Gruppe der dimeren Fettsäuren der nachstehenden Formel 3

            HOOC-R4-COOH

       worin R4 ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest mit 34 C-Atomen ist,
    zugesetzt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei ein oxalkyliertes primäres Fettamin der Formel 1 von Anspruch 1 eingesetzt wird, worin R1 ein Alkylrest mit 8 bis 18 C-Atomen ist oder ein Alkenylrest mit 8 bis 18 C-Atomen, R2 H ist und a und b Zahlen von insgesamt 2 bis 15 sind.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Veresterungsprodukt aus 0,5 bis 1,1 mol Dicarbonsäure pro mol Fettamin gebildet ist.
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