JP2001511206A - 油漏れを清浄にするための分散剤処方 - Google Patents

油漏れを清浄にするための分散剤処方

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Abstract

(57)【要約】 分散剤処方および水に油漏れを分散する方法。該処方は、(a)C10〜C20の脂肪族モノカルボン酸のソルビタンモノエステルと、(b)C10〜C20の脂肪族モノカルボン酸のソルビタンモノエステルのポリオキシエチレン付加物であって、エステル1モル当たり6〜30個のエチレン酸化物単位を有する付加物と、(c)25℃の臨界ミセル濃度が0.05g/100mlを超えるという条件でアルキル基が4〜13個の炭素原子を含有する分岐鎖ラジカルであるジアルキルスルホサクシネートのアルカリ金属塩と、(d)トリエステル1モル当たり6〜30個のエチレン酸化物単位を有するC10〜C20の脂肪族モノカルボン酸のソルビタントリエステルのポリオキシエチレン付加物またはヘキサエステル1モル当たり6〜30個のエチレン酸化物単位を有するC10〜C20の脂肪族モノカルボン酸のソルビトールヘキサエステルのポリオキシエチレン付加物と、(e)プロピレングリコールエーテル、エチレングリコールエーテル、水、アルコール、グリコールおよびパラフィン性炭化水素のうち少なくとも一つを含む溶媒とを含有している。

Description

【発明の詳細な説明】 油漏れを清浄にするための分散剤処方発明の背景 発明の分野 本発明は、油分散剤処方および漏れた油を水に分散する方法に関する。特に、 化学界面活性剤と溶媒を処方することにより、広範囲の気候条件において高粘性 の油を低濃度で分散するのに有効な毒性の低い分散剤が得られる。関連分野の説明 油漏れ応答に用られる技術の一つに化学分散剤の使用がある。化学分散剤の適 用はいくつかの因子、(1)気候条件、(2)漏れた油の性質、(3)カバーす べき領域および(4)機器ならびに補助材料の妥当性、に依存している。非常に 望まれていることではあるが、全ての条件下で全ての油を処理する単一の化学分 散剤処方はまだ実現されていない。例えば、軽質原油に比べてバンカー油のよう な高沸点の粘性油を分散させるのは非常に難しい。さらに、原油および油生成物 は、分散する能力をはじめとしてその特性が大きく異なっている。 油漏れを処理するのに用いる化学分散剤に望ましい特性は、分散剤の界面活性 剤処方により、分散剤対油の比がたとえ低くても合体することなく油が水中で細 かい油滴として効果的に分散するような非常に低い油−水界面張力となることで ある。同様に、油漏れにより生じる環境に与える被害を増長させないよう分散剤 処方の毒性は最小のものでなければならない。 油漏れを処理するための様々な分散剤処方が進歩してきている。米国特許第3 ,793,218号には、油膜を分散するための分散剤処方が開示されている。 米国特許第4,560,482号は、水中で1000〜10,000cpの粘度 を有する油を処理するための分散剤組成物に関するものである。 経済的で、高粘性の炭化水素に効果的な分散剤処方を得ることが望まれている 。発明の概要 本発明は、高粘性炭化水素に効果的な改良された分散剤処方および油層を水に 分散する改良された方法を提供する。 高粘性油に効果的な改良された分散剤処方は、 (a)C10〜C20の脂肪族モノカルボン酸のソルビタンモノエステルと、 (b)C10〜C20の脂肪族モノカルボン酸のソルビタンモノエステルのポリオ キシエチレン付加物であって、エステル1モル当たり6〜30個のエチレン酸化 物単位を有する付加物と、 (c)25℃の臨界ミセル濃度が0.05g/100mlを超えるという条件 でアルキル基が4〜13個の炭素原子を含有する分岐鎖ラジカルであるジアルキ ルスルホサクシネートのアルカリ金属塩と、 (d)トリエステル1モル当たり6〜30個のエチレン酸化物単位を有するC10 〜C20の脂肪族モノカルボン酸のソルビタントリエステルのポリオキシエチレ ン付加物またはヘキサエステル1モル当たり6〜30個のエチレン酸化物単位を 有するC10〜C20の脂肪族モノカルボン酸のソルビトールヘキサエステルのポリ オキシエチレン付加物と、 (e)プロピレングリコールエーテル、エチレングリコールエーテル、水、ア ルコール、グリコールおよびパラフィン性炭化水素のうち少なくとも一つを含む 溶媒とを含む。 油層を水に分散する改良された方法は、水面上の油層を上述の分散剤処方と接 触する工程を含む。発明の詳細な説明10〜C20の脂肪族モノカルボン酸のソルビタンエステル(成分(a))にお いて、この脂肪族ラジカルは直鎖または分岐鎖および飽和または不飽和である。 好ましい脂肪族モノカルボン酸単量体は、C12〜C18の直鎖飽和またはモノエチ レン化不飽和である。ソルビタンエステルは、ソルビトールを脱水し、脂肪族モ ノカルボン酸と反応させることにより調製される。これはICIよりSpan (登録商標)という商品名で市販されている。 C10〜C20の脂肪族モノカルボン酸のソルビタンモノエステルのポリオキシエ チレン付加物(成分(b))は、エステル1モル当たり6〜30個、好ましくは 15〜22個のエチレン酸化物単位を有している。かかるポリオキシエチレン付 加物は、上述の脂肪族モノカルボン酸のソルビタンエステルを1,2−エチレン 酸化物と反応させることにより調製される。このポリオキシエチレン付加物は、 ICI社よりTween(登録商標)という商品名で市販されている。 アルキル基がC4〜C13の分岐鎖ラジカル(成分(c))であるジアルキルス ルホサクシネートのアルカリ金属塩は、アニオン界面活性剤である。好ましい塩 は、Mona Industries,Inc.よりMonowet(登録商標)という商品名で市 販されているナトリウムジオクチルスルホサクシネートである。与えられたジア ルキルスルホサクシネートについての臨界ミセル濃度は、スルホサクシネートの アルキル基および用いる溶媒の性質の関数である。大量のパラフィン性溶媒を含 有する本発明の分散剤処方において、ジアルキルスルホサクシネート界面活性剤 の25℃での臨界ミセル濃度は少なくとも約0.05g/100mlである。 C10〜C20の脂肪族モノカルボン酸のソルビタントリエステルまたはソルビト ールヘキサエステルのポリオキシエチレン付加物(成分(d))は、トリエステ ルまたはヘキサエステル1モル当たり6〜30個、好ましくは15〜22個のエ チレン酸化物単位を含有している。ソルビトール付加物は、エチレン酸化物をソ ルビトールと反応させ、エステル化を行うことにより調製される。これはICI 社より市販されている。 溶媒(成分(e))は、プロピレングリコールエーテル、エチレングリコール エーテル、アルコール、グリコール、水およびパラフィン性炭化水素のうち少な くとも一つである。一実施形態によれば、プロピレングリコールエーテルとパラ フィン性炭化水素の混合物である。また他の実施形態によれば、プロピレングリ コールエーテル、エチレングリコールエーテル、アルコール、グリコールおよび 水のうち少なくとも一つ(1)とパラフィン性溶媒(2)との混合物である。プ ロピレングリコールエーテルまたはエチレングリコールエーテルは、水、アルコ ールまたはグリコールと共に用いることができる。水、アルコールまたはグリコ ールのみを、パラフィン性溶媒と共に用いることも可能である。アルコールやグ リコールの性質は、重要ではない。好ましいアルコールは、C2〜C13のアルコ ールであり、好ましいグリコールは、C2〜C8のグリコールである。成分(e) (1)としては、プロピレングリコールn−ブチルエーテル、ジプロピレングリ コールn−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールn−ブチルエーテル、プ ロピレングリコールn−プロピルエーテル、プロピレングリコールフェニルエー テル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチ ルエーテル、エチレングリコールn−ブチルエーテル、エチレングリコールフェ ニルエーテル、エチレングリコールメチルエーテル、ヘキシルアルコール、オク チルアルコール、ブチルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコー ルおよびブチレングリコールが例示される。特に好ましいのは、プロピレングリ コールn−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールn−ブチルエーテル、トリ プロピレングリコールn−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエ ーテル、プロピレングリコールn−プロピルエーテルおよびプロピレングリコー ルフェニルエーテルである。グリコールエーテルは、ダウケミカル社よりDow anol(登録商標)という商品名で入手可能である。好ましいパラフィン性成 分(e)(2)は、イソパラフィン性溶媒である。特に好ましい溶媒は、パラフ ィン性溶媒に基づいてイソパラフィン容積が少なくとも約50容量%であるイソ パラフィン性溶媒である。かかる溶媒は、エクソンケミカル社よりIsopar (登録商標)という商品名で入手可能である。 何らかの理論に拘束されることは望まないが、上記の与えられた溶媒、例えば 、グリコールエーテル、水、アルコールまたはグリコールをパラフィン性溶媒、 特にイソパラフィン性溶媒と組み合わせるときは、与えられた溶媒が単独の溶媒 (パラフィン性溶媒を加えていない)のときほどには与えられた溶媒の性質が重 要ではないと考えられている。イソパラフィン性溶媒と組み合わせるとき、与え られた溶媒の役割は、溶解度、すなわち界面活性剤パッケージの安定性ならびに 分散剤の効率の点から分散剤処方の衝撃付与性能に関係している。用途によって は、特にパラフィン性溶媒がイソパラフィンのときはパラフィン性炭化水素を単 独の溶媒成分として用いることも可能である。溶媒としてイソパラフィンを単独 で用いると、分散剤処方が曇る恐れがあるが、用途によっては許容範囲内である 。 分散剤処方における成分(a)〜(e)の濃度範囲は、分散剤処方に基づいて (a)が1〜9容量%、(b)が2〜17容量%、(c)が5〜34容量%、( d)が2〜25容量%および(e)が90〜15容量%である。成分(e)の量 は、分散剤処方に基づいて好ましくは30〜80容量%である。パラフィン性溶 媒の量は、全溶媒に基づいて約30〜100容量%、好ましくは60〜98容量 %である。 コソルベントの混合物を含有する本発明の分散剤処方には、高粘性の炭化水素 、例えば、15℃で10,000cpを超える粘度を有する炭化水素を分散させ るという長所がある。重質原油、風化原油およびバンカー油のようなかかる粘性 炭化水素は、油の広がりならびに分散、および分散剤処方の浸透混合を妨げる凝 集性のため分散しずらい。さらに、この処方は、環境への影響が少なく、広い温 度範囲でスプレー可能である。粘度特性を調整して、広い温度範囲にわたって空 中噴霧をすることができ、蒸発損失が最小になる。これはつまり、ほぼ全ての溶 媒が油膜に達して油への界面活性剤の浸透を助けることを意味している。分散剤 処方の粘度は68°Fで約70cpを超えるのが好ましい。油膜の分散は、1つ またはそれ以上のスプレーノズルから油膜へ直接分散剤処方をスプレーすること により行うことができる。分散作用は、通常の水の動き、すなわち、波力があれ ば行われる。 油漏れに用いる分散剤処方の重要な特性は、分散剤1単位当たりの最大量の油 を分散する能力である。低い分散剤対油比(DOR)で油を効果的に分散する能 力は、経済的にも環境的にも有利なものである。油の1単位当たりの分散剤の量 を少なくすることによって、適用システムへの再供給の必要がなくなり、時間の 節約となる。本発明の処方は、低い分散剤対油比で効果的である。 何らかの理論に拘束されることは望まないが、成分(e)(1)が界面活性剤 パッケージを溶解する働きをするものと考えられる。従って、成分(e)(1) の最低量が、分散剤処方に曇りまたは相分離を生じさせずに溶液中の界面活性剤 パッケージを維持するのに効果を奏する単位である。通常、成分(e)(1)の 最小量は全溶媒に基づいて約2容量%である。この溶解特性に加えて、成分(e )(1)は、成分(e)(2)と相乗作用を起こして、分散剤処方の効率を改良 する。 改良された分散剤処方についてさらに以下の実施例により説明する。これは本 発明の好ましい実施形態を含む。実施例1 −分散剤効率 本実施例は、イソパラフィン性溶媒とコソルベントを組み合わせたものを用い た利点についてのものである。ポリオキシエチレン(20)ソルビタントリオレ エイト15.2容量%、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノオレエイト 9.8容量%、ソルビタンモノオレエイト5.4容量%およびナトリウムジオク チルスルホサクシネート19.6容量%を含有する分散剤処方を調製した。分散 剤処方の残部(50%)は、溶媒である。分散剤の効率を以下に記すIFP技術 を用いて測定した。 IFP希釈試験は、分散剤の効率を測定するのによく知られた実験室での手順 である。この試験の物理的装置としては、試験溶液を保持するための円筒状ガラ ス容器と、その容器の内側に合わせた振動フープがある。ガラス容器には、(1 )実験水位の直下に位置する入口ポートと(2)容器のほぼ下部に位置し、容器 内の試験溶液の深さを求める上方へ延びたオーバーフローアームを有する出口ポ ートの2つのポートがある。清浄な海水を蠕動ポンプにより入口ポートからガラ ス容器に導入する。オーバーフローした水(油滴を含有する)が出口ポートから 容器を出てフラスコに集められる。振動フープを水面から20〜35mm下にな るように吊し、電子タイマーにより制御された電磁石により15mmの垂直経路 を上下に動かす。振動の頻度は、6.66〜20サイクル/分の範囲で変えるこ とができる。分散剤の効率を評価するために設計された試験についての、実験プ ロトコルは、次のとおりである。ガラス容器を海水で満たし、指定量の油を直径 10cmの垂直リング内の水面に注ぎ、油の表面に分散剤を加え、振動フープを 始動し、蠕動ポンプを通した水のフローを指定の流量(例えば、0.5/時の希 釈または回転率となるように)で開始する。流出水を指定の期間(例えば、0〜 30分、30〜60分、60〜120分)集め、油の含量を分析する。集められ た試料の油の含量は、下式(1)により求められる。 x=x0-Dt (1) 式中、x=時間tでの油濃度 x0=実験ビーカー中での初期分散油濃度、そして D=希釈率である。 時間tでの洗浄された油のパーセンテージ(P)は、 P=100(1−x/x0)=100(1−e-Dt) (2) 分散効率は、下式により求めることができる。 E=100[(Pd−Pc)/Pc] (3) 式中、E=分散剤効率(%)、 Pd=分散剤dの入った溶液中で時間tでの洗浄された油のパーセンテ ージ、そして Pc=分散剤の入っていない参照溶液中で時間tでの洗浄された油のパ ーセンテージである。 No.6のバンカー油(約37,000cPの粘度を有する200℃+留分、 @10s-1剪断速度)についての結果を表1に示す。 表1 溶媒(1) 分散% Isopar M 84.6 Exxsol D80(2) 57.9 エチレングリコールn−ブチルエーテル 46.1 プロピレングリコールn−ブチルエーテル 72.0 ジプロピレングリコールn−ブチルエーテル 74.4 トリプロピレングリコールn−ブチルエーテル 71.5 プロピレングリコールn−プロピルエーテル 33.6 ジプロピレングリコールn−プロピルエーテル 59.6 ジプロピレングリコールメチルエーテル 49.3 トリプロピレングリコールメチルエーテル 61.5 エチレングリコールフェニルエーテル 60.3 プロピレングリコールフェニルエーテル 71.8 Isopar M(45容量%)/ ジプロピレングリコールn−ブチルエーテル(5容量%) 87.0 Tsopar M(40容量%)/ ジプロピレングリコールn−ブチルエーテル(10容量%) 80.0 Isopar M(25容量%)/ ジプロピレングリコールn−ブチルエーテル(25容量%) 77.0 Exxsol D80(25容量%)/ ジプロピレングリコールn−ブチルエーテル(25容量%) 51.9 Isopar M(25容量%)/ Exxsol D80(25vol%) 77.0 Isopar M(25容量%)/ トリプロピレングリコールメチルエーテル(25容量%) 85.1 Isopar M(40容量%)/ エチレングリコールn−ブチルエーテル(10容量%) 72.7 Isopar M(47.5容量%)/ エチレングリコールフェニルエーテル(2.5容量%) 78.6 Isopar M(47.5容量%)/ プロピレングリコールフェニルエーテル(2.5容量%) 87.8 Isopar M(47.5容量%)/ プロピレングリコールn−プロピルエーテル(2.5容量%) 89.9 Isopar M(45容量%)/ プロピレングリコールn−プロピルエーテル(5容量%) 52.3 Isopar M(47.5容量%)/水(2.5容量%) 75.5(1) 50容量%溶媒中の分散剤処方(2) 50容量%未満のイソパラフィンを含有 表1に示す通り、単独溶媒を用いると、プロピレングリコールn−ブチルエー テル、ジプロピレングリコールn−ブチルエーテル、トリプロピレングリコール n−ブチルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテルおよびIsopa r Mは、分散%に関して最良の性能を与える。しかしながら、プロピレングリ コールフェニルエーテル溶媒は、芳香族単量体のために油漏れ分散剤には望まし くない。Isopar Mは、曇るので望ましくないが、曇りが許容される場合 にはそれでも使用できる。 グリコールエーテルとIsoparとの溶媒混合物は、通常、いずれかの溶媒 単独から予想されるよりもより効果的である。これは、溶媒混合物の相乗効果を 示すものである。さらに、Isopar成分に対して溶媒混合物中のグリコール エーテルの濃度を下げると分散効率が増大する。混合物中のグリコールエーテル の量は、溶液中の界面活性剤パッケージを保持するために、通常、約2容量%を 超えていなければならない。コソルベントの量は、界面活性剤パッケージを溶解 するのに十分なものとする。すなわち、曇りや相分離を生じることなく最終処方 の曇りを取り去るのに効果的な量である。 グリコールエーテル以外の他の溶媒もまた、アルコール、グリコールおよび水 をはじめとする溶液中の界面活性剤パッケージを保持するのに用いることができ る。かかる溶媒の量は、最終処方の曇りを取り去るのに効果的な量とする。コソ ルベントの量が多すぎると、界面活性剤パッケージの溶解という問題のために、 最終界面活性剤処方が再び曇る恐れがある。Isopar Mとコソルベントの 組み合わせは、純粋な溶媒単独(Isoparなし)よりもより効果的である。 上述した通り、溶媒の組み合わせは、多くの場合相乗効果を示す。すなわち、I sopar Mを単にコソルベントと組み合わせることにより予想されるものよ りも分散剤の効率がよい。たとえ水に可溶の溶媒であっても、少量のIsopa r Mと混合すると効果的な分散剤となり得る。さらに、低いコソルベント濃度 であれば、芳香族単量体を含有するグリコールエーテルについての毒性に対する 懸念はさらになくなる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベッカー ケネス ダブリュー. アメリカ合衆国、テキサス州77077、ヒュ ーストン、バーゴイン 12302 (72)発明者 キャネバリ ジェラード ピー. アメリカ合衆国、ニュージャージー州 07016、クランフォード、セントラル ア ベニュー 104 (72)発明者 レサード リチャード アール. アメリカ合衆国、ニュージャージー州 07960、モリスタウン、ウィザースプーン コート 12

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.(a)C10〜C20の脂肪族モノカルボン酸のソルビタンモノエステルと、 (b)C10〜C20の脂肪族モノカルボン酸のソルビタンモノエステルのポリオ キシエチレン付加物であって、エステル1モル当たり6〜30個のエチレン酸化 物単位を有する付加物と、 (c)25℃の臨界ミセル濃度が0.05g/100mlを超えるという条件 でアルキル基が4〜13個の炭素原子を含有する分岐鎖ラジカルであるジアルキ ルスルホサクシネートのアルカリ金属塩と、 (d)トリエステル1モル当たり6〜30個のエチレン酸化物単位を有するC10 〜C20の脂肪族モノカルボン酸のソルビタントリエステルのポリオキシエチレ ン付加物またはヘキサエステル1モル当たり6〜30個のエチレン酸化物単位を 有するC10〜C20の脂肪族モノカルボン酸のソルビトールヘキサエステルのポリ オキシエチレン付加物と、 (e)プロピレングリコールエーテル、エチレングリコールエーテル、水、ア ルコール、グリコールおよびパラフィン性炭化水素のうち少なくとも一つを含む 溶媒とを含む高粘性炭化水素に効果的な改良された分散剤処方。 2.前記溶媒がプロピレンまたはエチレングリコールエーテルと、水、アルコ ールおよびグリコールのうち少なくとも一つと、パラフィン性炭化水素とを含む 請求項1記載の処方。 3.前記溶媒がプロピレンまたはエチレングリコールエーテルと、イソパラフ ィン性炭化水素とを含む請求項1記載の処方。 4.前記パラフィン性炭化水素がイソパラフィン性炭化水素である請求項1記 載の処方。 5.成分(a)〜(e)の量が、(a)1〜9容量%、(b)2〜17容量% 、(c)5〜34容量%、(d)2〜25容量%および(e)90〜15容量% である請求項1記載の処方。 6.成分(b)がC10〜C20の脂肪族モノカルボン酸のソルビタンモノエステ ルのポリオキシエチレン付加物である請求項1記載の処方。 7.成分(d)がC10〜C20の脂肪族モノカルボン酸のソルビタントリエステ ルのポリオキシエチレン付加物である請求項1記載の処方。 8.前記溶媒がイソパラフィン性炭化水素である請求項1記載の処方。 9.前記イソパラフィン性炭化水素が少なくとも50容量%のイソパラフィン を含有している請求項8記載の処方。 10.成分(d)がC10〜C20の脂肪族モノカルボン酸のソルビトールヘキサ エステルのポリオキシエチレン付加物である請求項1記載の処方。 11.層を請求項1記載の分散剤処方と接触する工程を含む水に油層を分散す る方法。 12.前記分散剤処方を空中噴霧により、またはボートから前記油層に適用す る請求項11記載の方法。
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