JP2581530B2 - エマルジョン形成システム及び混合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エマルジョン（乳濁
液）の分野に関し、更に詳しくは、液滴の大きさが小さ
いことと、液滴の大きさが狭い範囲で分布しているこ
と、とを特徴とする分散媒に対する分散相率の高いエマ
ルジョンを連続的に形成する方法並びに装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】石油産業において、生産時の粘度が高
く、その結果、簡単には流動しない原油の輸送が、しば
しば問題となる。

【０００３】このように粘度の高い原油の輸送をスムー
ズに行うために数多くの提案がなされている。例えば、
原油を加熱する、溶媒あるいは未精製の軽油を加える、
原油の回りを環状に水で取りまく、水の中で原油のエマ
ルジョンを形成する、等の方法が考えられている。

【０００４】本発明は、水中で原油のエマルジョンを形
成して、従来の輸送形式でも簡単に流動するエマルジョ
ンを得るための方法並びに装置に関する。形成されるエ
マルジョンが、水の分散媒に対する原油即ち炭化水素分
散相の割合が高いほど輸送効率がよい。本発明の対象と
なるこのようなエマルジョンは、高分散相率（ＨＩＰ
Ｒ）エマルジョンとして知られている。

【０００５】ＨＩＰＲエマルジョンを形成するための装
置が幾つか提案されているが、これらの大部分は、例え
ば、米国特許番号第４，９３４，３９８号（チノリス
ら）に開示されるように、バッチ方式で処理をするもの
である。当然の事ながら、処理効率を上げるためには、
連続的にエマルジョンを形成することが望ましい。

【０００６】ここで、従来のシステムについて説明す
る。図３は、ＨＩＰＲエマルジョンを形成するための代
表的な従来システムを示す図である。このシステムは、
混合装置１０と、固定ミキサ１２と、粘性炭化水素分散
相の管路１４と、分散媒（水）と乳化剤の管路１５と、
を備える。管路１４、１６は、接続されて、固定ミキサ
１２に分散相および分散媒を導入する。分散相および分
散媒は、固定ミキサ１２で混合され、混合分散液１０を
形成する。形成された混合分散液は、混合装置１０に導
入されてエマルジョンを形成し、出口１８を通って次の
処理ステップに送られるか、あるいは保存される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の混合装置１０
は、例えば、分散媒に分散相を分散させたエマルジョン
を形成するために十分な剪断力を分散液に与えることが
できる周知のポンプである。従来の混合装置１０は、通
常、単一の回転混合部材あるいはブレードを持ち、導入
された液体を約１０秒間滞留させるだけの大きさを有す
る。上述したように、このような従来装置では、液滴径
の小さなＨＩＰＲエマルジョンを形成するために、大き
なエネルギと大量の乳化剤が必要になる。また、従来の
装置では、大きな剪断力がかかると転相が起こる可能性
が高い。しかしながら、従来の混合装置で液滴直径が
７.０ミクロン未満のＨＩＰＲエマルジョンを形成する
ためには、大きな剪断力が必要となる。すなわち、この
ような従来の混合装置を用いた場合、所望の大きさの液
滴が形成される前に転相が起こってしまうということが
しばしば見られた。

【０００８】また、上述したように、従来の混合装置で
は、流体にほぼ均一な剪断力をかけることができず、液
滴サイズの分布が広くなり、形成されたエマルジョンの
流れ特性に悪影響を与える結果となっていた。

【０００９】また、従来提案されている連続処理法で
は、満足の行く結果を得るためには、多量の乳化剤とそ
の混合に費やされる多量のエネルギーが必要であった。

【００１０】例えば、米国特許第４，０１８，４２６号
（メルツら）には、高分散相率のエマルジョンを連続的
に形成するシステムが開示されている。メルツらのシス
テムでは、エマルジョンを作るのに充分な剪断力を与え
る周知のポンプを用いて、均一に混合された予備分散液
から最終的なＨＩＰＲエマルジョンを形成する。しか
し、この従来用いられてきたポンプでは、液体が乳化し
て非ニュートン液体となるに従って、乳濁される流体の
特性が変化し、これが、形成されるフローパターンの変
化を引き起こす。この結果、流体にかかる剪断力が不均
一になり、エマルジョン分散相の液滴の大きさが不均一
になる。液滴の大きさが不均一だと、特に時間経過と共
に、エマルジョンの流れ特性に悪影響を及ぼすことが知
られている。

【００１１】更に、比較的小さな液滴のエマルジョンを
形成することが望ましい場合、従来のポンプでは、転相
を起こす可能性のある剪断速度で運転する必要がある。
このように高い剪断速度で転相を避けるためには、大き
な動力と大量の乳化剤が必要になる。

【００１２】本発明の主な目的は、従来技術における上
述の課題を解決するためになされたものであり、液滴の
大きさが約１ないし３０ミクロンで、且つ、ほぼ均一で
あるような、ＨＩＰＲ油／水のエマルジョンを形成する
システムを提供することにある。

【００１３】また、本発明の他の目的は、上記のような
エマルジョンを多量の混合エネルギーや乳化剤を用いる
ことなく、また、転相を起こすことなく形成することに
ある。

【００１４】本発明のさらに他の目的は、分散相の液滴
の大きさが７ミクロン未満であるようなエマルジョンを
形成するために用いられるシステムを提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めになされた、本発明の油／水エマルジョンを形成する
方法は、（ａ）粘性炭化水素、乳化剤、水の混合物を含
むニュートン液体を形成し、（ｂ）前記ニュートン液体
に第一の剪断力をかけて、前記ニュートン液体のかなり
の部分を放射方向に変位させて混合することにより、非
ニュートン液体を形成し、（ｃ）放射方向に変位しなか
った残りのニュートン液体に第二の剪断力をかけて、前
記非ニュートン液体中に前記放射方向に変位しなかった
残りのニュートン液体を混合して、前記ＨＩＰＲエマル
ジョンを形成する、ステップを備え、前記形成されたＨ
ＩＰＲエマルジョンの液滴の大きさが約１ないし３０ミ
クロンであり、また、以下の式により規定される液滴サ
イズ分布（ｘ）が１未満である、ｘ＝（Ｄ９０−Ｄ１
０）／Ｄ５０（ここで、Ｄ９０は、前記エマルジョンに
含まれる全ての液滴の内、約９０容量パーセントの液滴
がその値以下であるような液滴サイズ、Ｄ１０は、前記
エマルジョンに含まれる全ての液滴の内、約１０容量パ
ーセントの液滴がその値以下であるような液滴サイズ、
Ｄ５０は、前記エマルジョンに含まれる全ての液滴の
内、約５０容量パーセントの液滴がその値以下であるよ
うな液滴サイズ）であることを特徴とする。

【００１６】前記液体に前記剪断力をかける場合には、
滞留時間が約１ないし５分となるように選択され、ま
た、ニュートン液体の導入口と、ＨＩＰＲエマルジョン
の取り出し口と、前記混合物に剪断力をかけるための複
数の剪断手段と、を備えたシリンダーを用いることが望
ましい。ここで、前記複数の剪断手段の各々の直径を
ｄ、また、シリンダーの長さと直径を、それぞれ、Ｌ，
Ｄで表すと、前記複数の剪断手段の内、第一剪断手段
は、前記導入口から約１／３Ｌ離れた距離に置かれ、ま
た、第二剪断手段は、前記第一剪断手段から、約１．５
ｄの距離に配置される。シリンダーの直径に対するシリ
ンダーの長さの比（Ｌ／Ｄ）は約１．５ないし３．０で
あり、シリンダー直径に対する剪断手段の直径の比（ｄ
／Ｄ）は約０．３５ないし０．４５である。

【００１７】なお、粘性炭化水素、エマルション化添加
剤、及び水の混合物を含有するニュートン粘性流体を生
成するステップと、前記ニュートン粘性流体に第一剪断
力を加え、これにより、非ニュートン粘性流体が得られ
るように前記ニュートン粘性流体を放射方向に移動させ
て混合するステップと、非放射方向に移動したニュート
ン粘性流体残部に第二剪断力を加えて、前記ニュートン
粘性流体残部を前記非ニュートン粘性流体に混合するこ
とで、約１〜３０(μｍ)の油滴径を有し、Ｄ９０を前記
エマルジョンの全液滴の約９０vol％がその値以下とな
る油滴径、Ｄ１０を前記エマルジョンの全液滴の約１０
vol％がその値以下となる油滴径、Ｄ５０を前記エマル
ジョンの全液滴約５０vol％がその値以下となる油滴径
として、ｘ＝(Ｄ９０−Ｄ１０)／Ｄ５０で定義される油
滴分布ｘが１以下である安定した水中油滴型エマルショ
ンを含有する高内部相比のエマルションを得るステップ
と、を有することを特徴とする高内部相比の水中油滴型
エマルションの形成方法も提供される。

【００１８】

【実施例】図１は、本発明に従う混合装置２０を示す。
本発明の混合装置２０は、例えば、ホ図３に示すような
システムで、従来の混合装置１０に置き換えて用いられ
る。混合装置２０は、シリンダー２２に、導入口２４
と、取り出し口２６と、剪断力を与える複数の剪断手段
２８と、を備える。複数の剪断手段２８は、混合物の流
路に沿ってシリンダー２２内に直列に配置される。

【００１９】シリンダー２２は、導入口２４が底面３０
に位置し、取り出し口２６が頂面３２に位置するよう
に、ほぼ鉛直方向に配置される。

【００２０】剪断手段２８は、望ましくは、シリンダー
２２の長手方向の軸に沿って、シャフト３８上に回転可
能に、且つ、直列に配置される複数のブレード３４、３
６を備える。但し、流体に剪断力をかけることができれ
ば、剪断手段２８は、周知のどのような構造でもよく、
例えば、羽根、タービン、スパイラルフロー管路等を用
いてもよい。

【００２１】導入口２４は、好ましくは、シリンダー２
２の長手方向の軸あるいはシャフト３８と同心円上に配
置される。このように配置することにより、混合物をブ
レード３４の方向に最も効果的に送り出すことができ
る。

【００２２】（図１に模式的に示した）周知の駆動手段
４０を用いて、回転をブレード３４、３６に付与する。
駆動手段４０は、ブレード３４、３６に回転を付与し
て、分散されるべき混合物に、約０．１×１０５ないし
０．１×１０７Ｗａｔｔ・ｓ／ｍ3 の供給動力に対応す
る剪断力を与え、所望の液滴サイズと液滴サイズ分布特
性を有するエマルジョンを形成する。即ち、混合装置の
容量が大きいほど、所望の液滴サイズと分布を得るため
に必要な供給動力が大きくなる。

【００２３】シリンダー２２は、剪断手段２８の大きさ
と位置に連動した幾何学的配置を有し、乳化されるべき
相のチキソトロープ特性あるいは流動学的特性が変化し
ても、シリンダー２２内の混合物を充分に混合すること
ができる。次に、この混合装置２０を使ったエマルジョ
ン作成プロセスを説明する。まず、実質的にニュートン
液体である水と、炭化水素と、乳化剤の混合物を作成す
る。ここで、ニュートン液体とは、力が加えられるとす
ぐに流動し始め、また、その流速が、加えられた力に直
接比例するような液体を意味する。エマルジョンが形成
されると、混合物には、粘弾性的流体あるいは非ニュー
トン流体の特性が与えられる。即ち、粘度が剪断速度に
依存するようになる。エマルジョンが形成され、導入さ
れたニュートン混合物が非ニュートンエマルジョンに変
化することにより、このような特性変化が起こる。シリ
ンダ形状および剪断手段の配置により、約１から３０ミ
クロン、およびより好ましくは約７ミクロンより小さ
い、実質的に均一な内側相（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｐｈａ
ｓｅ）の液滴サイズを有するＨＩＰＲエマルジョンを調
製することができる。図１を更に参照して、本発明のシ
リンダ形状および剪断手段の配置が図示されている。

【００２４】本発明によれば、剪断手段２８はニュート
ン液体混合物の流路に沿って連続的に位置している。図
１において図示された連続的な位置は、ブレード３４，
３６の連続的な配置である。動作の際には、第１のブレ
ード３４は、シリンダ２２の壁に対して入来するニュー
トン液体混合物の実質的な部分を放射方向に移動させ
る。好ましくは、このようにして、全体の混合物の約８
０％が放射方向に移動される。この部分がシリンダ２２
の壁にぶつかることで、シリンダ壁において最小の圧力
を生じ、またブレード３４の先端においては最大限の圧
力が生じるようになる。この結果、混合される液体の循
環が更に高められる。

【００２５】ニュートン液体混合物の放射状に移動され
る部分が剪断力を受け、またブレードにより混合される
ので、乳状にするための相が開始されて、液体の特性が
非ニュートン液体の液体になる。この非ニュートン液体
は、押しやられて反応することがもはやなく、また軸３
８の回りで固定して回転するようになる。

【００２６】ブレード３４によって放射状に置換されな
かった、残りの非放射状に置換されたニュートン液体
は、特に混合された非ニュートン部分の固定した流れを
考慮して、軸３８の上部に流れあるいは上昇する。この
ニュートン液体の、ロッドつまり軸３８を上昇する残り
の部分の流れは、「ロッド上昇」液体と呼ばれる。

【００２７】この残りの部分は、剪断力を更に受けない
場合には、ブレード３４により混合された実質的な部分
として混合されることは全くない。更に、ロッド上昇液
体によって合の全体の効率が減じられる。このようにし
て形成されたエマルジョンは、従って、受容できない液
滴サイズおよび液滴サイズ分布特性を持ち、これは剪断
率を増大させるこによりのみ改良できるものであり、よ
り乳化の必要があり、また相転化の危険性が増大する。

【００２８】よって、本発明によれば、ブレード３６は
ニュートン液体の残りの非放射状に置換された部分に残
りの部分を非ニュートン液体に混合するために他の剪断
力を受けさせる。ロッド上昇流れは、こうして乳化さ
れ、また所望の特定を備えたエマルションが過度の乳化
あるいは相転化の危険性の増大なしに形成される。ブレ
ード３６は更に、固定した流れを取り除きまた混合率を
更に増大するために、固定して回転してい非ニュートン
の実質的な部分を混合する。

【００２９】更に図２において、好ましいシリンダ形状
が、剪断手段２８つまりブレード３４，３６の直径
（ｄ）、シリンダ長さ（Ｌ）およびシリンダ直径（Ｄ）
の適切な比率の点において表現されている。

【００３０】シリンダ２は好ましくは、約１．８〜３．
０の間である直径に対する長さの比（Ｌ／Ｄ）を提供す
るために、その長さおよび直径が選定される。

【００３１】ブレード３４，３６は好ましくは、入口２
４から予め定められた距離で、シリンダ２２内に位置さ
れる。第１のブレード３４は、入口２４からシリンダ２
２の約１／３だけ（Ｌ／３）離れて配置される。第２の
ブレード３６は、第１のブレード３４から、ブレードの
直径の１．５倍（１．５ｄ）の位置に配置される。シリ
ンダ直径に対するブレードの直径の比率（ｄ／Ｄ）は、
好ましくは、０．３５〜０．４５の間であり、より好ま
しくは約０．４である。

【００３２】上記したシリンダ２２の形状は、シリンダ
２２における流れパターンを引き起こし、これは、乳化
された液相の特性の変化に、流体学的あるいは揺変性的
に逆に影響されることがない。ロッド上昇流および固定
した回転のような、シリンダ２２内の流れの澱みは回避
され、これにより、混合物に対する非均一な剪断力の適
用が防止され、また双峰のエマルジョン、つまり非均一
な液滴サイズを持ったエマルジョンの形成が防止される シリンダ容量は、シリンダ内における滞留時間が約１〜
５分となるように、混合物の所期の流れ率を考慮して好
ましくは選択される。

【００３３】この増大した滞留時間によって、従来技術
のものと比較して、剪断力を予め大きくする必要なし
に、乳化添加剤により、内側相を十分に分散し、また内
側の相の液滴サイズを安定化することができる。

【００３４】内側のビスコース炭化水素相及び外側の水
相は、好ましくは、例えば図３に示したような導管１
４，１６のような従来技術において公知である流れ導管
手段を通して、混合装置２８に供給される。

【００３５】乳化添加剤は、好ましくは、陰イオン性、
陽イオン性、または非イオン性の界面活性剤であり、よ
り好ましくは、エチオキシレートされたノニルフェノー
ル（ｎｏｎｙｌｐｈｅｎｏｌ ｅｔｈｏｘｙｌａｔｅ
ｄ）の界面活性剤である。好適な乳化添加剤の一例とし
ては、アルキルフェノール エチオキシレートをベース
とした界面活性剤（ＩＮＴＥＶＥＰ，Ｓ．Ａ．による登
録商標ＩＮＴＡＮ−１００のようなもの）を９７重量％
と、エチレン酸化物の約５ユニットを有してフェノール
フォルムアルデヒド エチオキシレートの３重量％と
の混合物である。

【００３６】この乳化添加剤は好ましくは、ビスコース
炭化水素を約３００ｐｐｍ以下含有した外側の水相に、
濃縮の際に加えられる。

【００３７】本発明のシステムは、次のように動作す
る。内側のビスコース炭化水素相及び外側の水相並びに
乳化添加剤は、図１の導管１４，１６のような、それぞ
れの導管により供給されて、好ましくは混合手段１２内
において各相の混合物が形成される。

【００３８】図１を参照すると、混合物は次に混合装置
２０の入口２４を通過する。混合物の流れは、シリンダ
２２に入り、そこで実質的な部分、好ましくは流れの少
なくとも約８０％が、第１のブレード３４によってシリ
ンダ２２の壁に対して放射状に置換される。シリンダ形
状によって静止したヘッドが提供され、これは流れの循
環を促進し、また剪断力の不均一なストレスの領域の形
成を防止し、これによって、精密な液滴サイズの分布の
提供が補助される。混合が第１のブレード３４によって
引き起こされて、粘弾性特性を備えた非ニュートン液体
が形成される。この結果、固定した挙動で軸３８の回り
の液体回転が生じ、ニューロン液体の残りの部分が、液
体のロッド上昇型の流れにおいて、軸３８を上昇する。

【００３９】第２のブレード３６は、残りの部分を混合
された非ニュートン部分に混合して実質的な部分の固定
した流れないし回転を取り除くことで、このようなロッ
ド上昇流れを取り除くように動作し、これにより、特に
７．０ミクロンまたはこれより小さい液滴サイズが望ま
れる場合において、改良された混合および所望の特性を
備えたエマルジョンが提供される。

【００４０】第２のブレード３６はこのようにして、液
滴サイズの非均一性を減じるための補助をし、また、
（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０により規定される、１より
小さい、精密な液滴サイズの分布（Ｘ）が提供される。

【００４１】なお、Ｄ９０は、上記エマルジョンにおけ
る全ての液滴の約９０％ないしこれ以下の体積の液滴サ
イズである。

【００４２】また、Ｄ１０は、上記エマルジョンにおけ
る全ての液滴の約１０％ないしこれ以下の体積の液滴サ
イズである。

【００４３】更に、Ｄ５０は、上記エマルジョンにおけ
る全ての液滴の約５０％ないしこれ以下の体積の液滴サ
イズである。

【００４４】図２を参照して、上記した液滴サイズ分布
を更に規定する。ｙ軸は、増大する液滴の直径により分
けられた、全体の液滴ファミリーを示している。よっ
て、Ｄ１０は、このｙ軸に沿った１０％における液滴の
液滴径に対応している。Ｄ５０とＤ９０は、同様に、そ
れぞれ５０％および９０％に対応している。ｘ軸はミク
ロン単位の液滴サイズを示している。図２では液滴サイ
ズ分布因子の一般的な意味を例示したが、実際の液滴サ
イズ値はｘ軸上には含まれない。よって、上記した液滴
サイズ分布因子は、エマルジョン内に含まれる液滴サイ
ズの均一性を反映したものである。小さな分布因子は精
密な液滴サイズ分布及び実質的に均一な液滴サイズを表
している。

【００４５】以下に、従来のシステムと本発明にシステ
ムとを比較した数例を示す。これらの例は、炭化水素含
有水（ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ−ｉｎ−ｗａｔｅｒ）の
エマルジョンの調合品に基づくものである。使用した炭
化水素は、ベネズエラのＯｒｉｎｏｃｏ Ｂｅｌｔから
の天然Ｃｅｒｒｏ Ｎｅｇｒｏ ビチューメンであり、
６０°Ｆにおいて８．４度のＡＰＩ重量（ＡＰＩ ｇｒ
ａｖｉｔｙ）、並びに下記した表１に示した化学的特性
を有している。

【００４６】

【表１】 ビチューメン ＣＮＲ ＡＰＩ比重（６０） ８．４ 飽和％（ＴＬＣ／ＦＩＤ） １１．８ 芳香族化合物％（ＴＬＣ／ＦＩＤ） ４５．８ 樹脂％（ＴＬＣ／ＦＩＤ） ３０．９ アスファルテン率％（ＴＬＣ／ＦＩＤ） １１．５ 酸性度，ｍｇＫＯＨ／ｇ（ＡＳＴＭ Ｄ−６６４） ３．０７ 塩基性窒素量 ｍｇ／Ｋｇ（ＳＨＥＬＬ−１４６８） １，５４６．１ 総窒素量 ｍｇ／Ｋｇ（ＡＳＴＭ Ｄ−３２２８） ５，５６１ 硫黄％ ３．９１ ニッケル（ｍｇ／ｌ） １０５．９ バナジウム（ｍｇ／ｌ） ５４４．２ 使用されている表面活性剤は、９７％（重量）のフェノ
ール・エトキシルを主成分とする表面活性化合物で、IN
TEVEP,S.A.社が供給し、INTAN-100TMと命名されたアル
キルと、３％（重量）の、およそ５構成分子の酸化エチ
レンを持つフェノール・ホルムアルデヒド・エトキシル
・レジンからなる化合物である。

【００４７】各例の目的は、内相：外相比少なくも85:1
5の、平均サイズ４ミクロン以下の液滴と１以下の液滴
サイズの分布率を得ることである。

【００４８】実施例１ 上記に記された粘着性炭化水素は水と一次固定ミキサ内
で乳剤化添加物と混合される。

【００４９】固定ミキサーにより提供された混合物は次
に、滞留時間１０秒の流動率で、現在のダイナミックミ
キサー(トレードマーク：ＴＫＫ、モデル：ＰＨＭ、製
造者：日本、大阪、特殊気化(?)工業(株))に送られる。

【００５０】この現行の構成で、内相：外相比85:15に
て、得られた最小の液滴サイズは8-10ミクロンであっ
た。温度とエマルジョン化添加物濃度を上げ、内相：外
相比を下げても、所要の液滴サイズが得られる前に転相
が発生した。

【００５１】実施例２ 本実施例において、米国特許第4,018,426号に記載され
ているように、実施例１の固定ミキサの代わりに予混合
タンクを用い、実質的に均質な一次分散系を周知のダイ
ナミックミキサに供給した。予混合タンクにおいて内相
と外相とを約３０分間混合した後、滞留時間１０秒で周
知のミキサを通した。内相／外相比８５：１５としたと
ころ、濃度６０００ｐｐｍおよび有意な量のエネルギを
印加して粘性炭化水素に乳剤化添加物を添加した場合に
のみ液滴サイズを４ミクロンとすることができた。これ
らテストの結果は下の表２に示されているとおりであ
る。

【００５２】

【表２】 試料 界面活性剤 Ｐ／Ｑ 飛沫径 (ppm) （ワット・ｓ/m3 ） （ミクロン） １ ２０００ １．０×１０8 ８．５ ２ ４０００ １．０×１０8 ５．６ ３ ６０００ １．０×１０8 ５．０ ４ ６０００ １．５×１０8 ３．５ ５ ８０００ １．０×１０8 ３．０ 内相／外相比； ８５：１５ 温度；６６℃ 実施例３ エマルジョンは実施例１にあるシステムで生成される
が、本発明では、現在のダイナミックミキサを使用する
ために機器を交換する。現在の発明で使用されるミキサ
は以下の寸法となる。D=161mm L=495mm d=60mm H=90
mm 滞留時間=4分。

【００５３】このシステムの実験では驚くべき結果が示
さられているが、それはこの非常に小さい液滴のサイズ
が、実施例２よりもはるかに低いエネルギ入力で、3000
ppmのエマルジョン化添加物のみで得ることができたこ
とである。

【００５４】内相：外相比率95:5、66℃の温度では、４
ミクロンの液滴は、1.5x106WATT・s/m3で達成された。
これらテストの結果は下の表３に要約されるとおりであ
る。

【００５５】

【表３】 試料 界面活性剤 Ｐ／Ｑ 飛沫径 (ppm) （ワット・ｓ/m3 ） （ミクロン） １ ３０００ ０．１×１０6 ７．０ ２ ３０００ １．０×１０6 ４．５ ３ ３０００ １．５×１０6 ４．０ ４ ３０００ ２．０×１０6 ３．５ 特筆すべきなのは、本発明によって得られた、この改善
された結果は実施例２と米国特許No. 4,018,426にある
ような、プレ・ミキシング・タンクの必要なく得られた
ということである。

【００５６】さらに、本特許による処方では生成され
た、１以下の液滴のサイズ分布率は、上記に記したよう
に、エマルジョン全体で、ほぼ統一化された液滴サイズ
を示している。

【００５７】この発明に従って調合されたエマルジョン
は粘着性炭化水素の輸送のために優れた代替法である。
エマルジョンがその目的地に到達したら、そのエマルジ
ョンはすでによく知られた手法で分解することができ
る。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液滴の大きさが約１ないし３０ミクロンで、且つ、ほぼ
均一であるような、ＨＩＰＲ油／水のエマルジョンを形
成するシステムが得られる。また、本発明によれば、上
記のようなエマルジョンを多量の混合エネルギーや乳化
剤を用いることなく、また、転相を起こすことなく形成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による混合シリンダを示す概略図であ
る。

【図２】液滴サイズの分布例を示すグラフ図である。

【図３】従来のエマルジョン形成システムを示す概略図
である。

【符号の説明】

１０…混合装置 １２…固定ミキサ １４、１６…管路 ２２…シリンダ ２８…剪断手段 ３４、３６…ブレード

フロントページの続き (72)発明者 マリア ルイーザ ヴェントレスカ ヴェネズエラ，ロス テケス，アプト. 62−ビー，レス．パエツ プラザ．カレ パエツ コン グアイカイピューロ

Claims (21)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油／水ＨＩＰＲエマルジョンを形成する
   方法において、 粘性炭化水素と乳化添加剤と水との混合物からなるニュ
   ートン液体を形成し、 前記ニュートン液体に相当する部分は非ニュートン液体
   を形成するように放射状に配置されている前記ニュート
   ン液体に第１の剪断力をかけ、 その後非放射状に配置されたままのニュートン液体に第
   ２の剪断力をかけて前記非放射状に配置されたままのニ
   ュートン液体を前記非ニュートン液体に混合し、液滴サ
   イズは約１乃至３０ミクロンであり、液滴サイズ分配
   （Ｘ）は約１以上ではなく、前記液滴サイズ分配は、式
   Ｘ＝（Ｄ９０−Ｄ１０）/Ｄ５０（ここでＤ９０は液滴
   サイズであって、前記エマルジョンにおいて全液滴の体
   積は約９０％かまたはそれ以下の安定油／水エマルジョ
   ンからなる前記ＨＩＰＲエマルジョンを形成し、Ｄ１０
   は液滴サイズであって、前記エマルジョンにおいて全液
   滴の体積は約１０％かまたはそれ以下）である油／水Ｈ
   ＩＰＲエマルジョンを形成してＤ５０は液滴サイズであ
   って、前記エマルジョンにおいて全液滴の体積は約５０
   ％かまたはそれ以下）である油／水ＨＩＰＲエマルジョ
   ンを形成するように、該装置は前記ニュートン液体に剪
   断力をかける複数の手段からなって前記ニュートン液体
   の流路に沿って連続して配置され、前記複数の剪断手段
   は連続して配置された第１の剪断手段と第２の剪断手段
   とを少なくとも各々１つからなる方法。
2. 【請求項２】 前記相当部分の剛性流れを防止するよう
   に前記ニュートン液体の前記相当部分に前記第２の剪断
   力をかける工程をさらに含むことを特徴とする請求項２
   記載の方法。
3. 【請求項３】 第１の剪断力および第２の剪断力をかけ
   る前記工程はシリンダ内の前記ニュートン液体の滞留時
   間を約１乃至５分とするように選択された体積を有する
   シリンダーにおいて実施されることを特徴とする請求項
   ２記載の方法。
4. 【請求項４】 前記ニュートン液体のための入口と前記
   ＨＩＰＲエマルジョンのための出口とを有し、長さ
   （Ｌ）と直径（Ｄ）とを有するシリンダーを選択する工
   程であって、前記第１および第２の剪断手段は各々直径
   （ｄ）を有して、 前記第１の手段は前記入口から約１／３Ｌの距離に位置
   して、 前記第２の剪断手段は前記第１の剪断手段から約１．５
   ｄの距離に位置して、 シリンダの長さとシリンダの直径との比率（Ｌ／Ｄ）は
   約１．５乃至３．０であって、 剪断手段の直径とシリンダの直径との比率（ｄ／Ｄ）は
   約０．３５乃至０．４５であることを特徴とする請求項
   ３記載の方法。
5. 【請求項５】 前記ニュートン液体を形成する前記工程
   は、前記粘性炭化水素と前記水とを粘性炭化水素と水と
   の体積の比率が約８０：２０乃至９５：５であるように
   混合する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方
   法。
6. 【請求項６】 前記ニュートン液体を形成する工程は、
   ＡＰＩ重力が６０°Ｆにおいて約５乃至１５である粘性
   炭化水素を提供する工程をさらに含むことを特徴とする
   請求項５記載の方法。
7. 【請求項７】 前記ニュートン液体を形成する工程は、
   濃度が約３０００ｐｐｍを超えない範囲で前記乳化添加
   剤を前記水に添加する工程を含むことを特徴とする請求
   項６記載の方法。
8. 【請求項８】 前記乳化添加剤を添加する工程は、カチ
   オン、アニオン、非イオン性乳化剤からなるグループか
   ら前記乳化添加剤を選択する工程をさらに含むことを特
   徴とする請求項７記載の方法。
9. 【請求項９】 前記乳化添加剤を添加する工程は、濃度
   が約３０００ｐｐｍを超えない範囲でノニルフェノール
   エトキシ海面活性剤を前記水に添加する工程からなるこ
   とを特徴とする請求項７記載の方法。
10. 【請求項１０】 乳化転化剤と水と粘性炭化水素との混
    合物からなるニュートン液体から油／水エマルジョンを
    形成する装置において、 前記ニュートン液体に相当する部分は第１の剪断力がか
    けられ、また前記第１の剪断手段から放射方向に移動さ
    れて非ニュートン液体を形成するように混合されるよう
    に、また非放射方向に移動されたニュートン液体は第１
    の剪断力がかけられて、液滴サイズは約１乃至３０ミク
    ロンであり、液滴サイズ分配（Ｘ）は約１以上ではな
    く、前記液滴サイズ分配は、式Ｘ＝（Ｄ９０−Ｄ１０）
    /Ｄ５０（ここでＤ９０は液滴サイズであって、前記エ
    マルジョンにおいて全液滴の体積は約９０％かまたはそ
    れ以下の安定油／水エマルジョンからなる前記ＨＩＰＲ
    エマルジョンを形成して、Ｄ１０は液滴サイズであっ
    て、前記エマルジョンにおいて全液滴の体積は約５０％
    かまたはそれ以下）である油／水ＨＩＰＲエマルジョン
    を形成するように、該装置は前記ニュートン液体に剪断
    力をかける複数の手段からなって前記ニュートン液体の
    流路に沿って連続して配置され、前記複数の剪断手段は
    連続して配置された第１の剪断手段と第２の剪断手段と
    を少なくとも各々１つからなる装置。
11. 【請求項１１】 前記ニュートン液体の入口と前記ＨＩ
    ＰＲエマルジョンの出口とを有するシリンダからなり、
    前記複数の剪断手段は前記ニュートン液体の流路に沿っ
    て前記シリンダ内に連続して配置され、前記複数の剪断
    手段は各々直径（ｄ）を有し、前記シリンダは長さ
    （Ｌ）と直径（Ｄ）とを有し、前記第１の剪断手段は前
    記入口から約１／３Ｌの距離に配置され、前記第２の剪
    断手段は前記第１の剪断手段から約１．５ｄの距離に配
    置され、シリンダの長さとシリンダの直径との比率（Ｌ
    ／Ｄ）は約１．５乃至３．０であり剪断手段の直径とシ
    リンダの直径との比率（ｄ／Ｄ）は約０．３５乃至０．
    ４５であることを特徴とする請求項１０記載の装置。
12. 【請求項１２】 前記シリンダは前記混合物の流量に対
    応して前記シリンダ内の前記混合物の対流時間が約１乃
    至５分となるように選択される体積を有することを特徴
    とする請求項１１記載の装置。
13. 【請求項１３】 前記複数の剪断手段は前記混合物の前
    記流路に沿って連続して配置される回転可能な複数のブ
    レードからなることを特徴とする請求項１１記載の装
    置。
14. 【請求項１４】 前記入口は前記複数のブレードの軸に
    実質的に同心円状に配置されていることを特徴とする請
    求項１３記載の装置。
15. 【請求項１５】 前記シリンダは実質的に垂直に配置さ
    れ、前記入口は前記シリンダの底端部に配置されている
    ことを特徴とする請求項１４記載の装置。
16. 【請求項１６】 前記粘性炭化水素と乳化転化剤と水と
    の混合物を形成する手段をさらに有することを特徴とす
    る請求項１０記載の装置。
17. 【請求項１７】 前記混合物を形成する前記手段は、前
    記粘性炭化水素と前記水とを炭化水素と水との体積が約
    ８０：２０乃至９５：５の比率となるように混合する手
    段からなることを特徴とする請求項１６記載の装置。
18. 【請求項１８】 粘性炭化水素分散相は６０°Ｆにおい
    て約５乃至１５のＡＰＩ重力を有し、 水分散媒は、前記分散相と前記分散媒の体積の比率が約
    ８０：２０乃至９５：５であり、 乳化添加剤の濃度は約３０００ｐｐｍを超えない範囲に
    あり、前記エマルジョンは液滴サイズが約１乃至３０ミ
    クロンであり液滴サイズ分配（Ｘ）は約１以上とならな
    いことを特徴とし、前記液滴サイズ分配は以下の式Ｘ＝
    （Ｄ９０−Ｄ１０）/Ｄ５０から求められ、ここでＤ９
    ０はは液滴サイズであって、前記エマルジョンにおいて
    全液滴の体積は約９０％かまたはそれ以下であり、 Ｄ１０は液滴サイズであって、前記エマルジョンにおい
    て全液滴の体積は約１０％かまたはそれ以下であり、 Ｄ５０は液滴サイズであって、前記エマルジョンにおい
    て全液滴の体積は約５０％かまたはそれ以下であること
    を特徴とする油／水ＨＩＰＲエマルジョン。
19. 【請求項１９】 前記エマルジョンは連続法によって形
    成されることを特徴とする請求項１８記載のエマルジョ
    ン。
20. 【請求項２０】 前記液滴サイズは約７．０ミクロンを
    超えないことを特徴とする請求項１８記載のエマルジョ
    ン。
21. 【請求項２１】 前記液滴サイズは約４．０ミクロンを
    超えないことを特徴とする請求項１８記載のエマルジョ
    ン。