KR20100107486A - 원유와 물의 에멀젼의 파괴 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 고온에서 해유화제로 에멀젼을 처리하는 단계를 포함하는, 원유 에멀젼의 파괴 방법에 관한 것이다. 상기 해유화제는 70 중량% 이상의 에틸렌 옥사이드, 3-하이드록시프로필렌 옥사이드 또는 이들의 혼합물을 함유하고, 약 100℃ 이상의 흐림점을 갖는다. 본 발명은 또한 원유 탈염 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 원유 가공에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 원유 에멀젼을 파괴(breaking)하는 방법에 관한 것이다.
원유는, 염, 저부 퇴적물 및 물, 고형분 및 금속으로 폭넓게 분류되는 불순물들을 함유한다. 이들 불순물은 정유 및 기타 공정에서 부식, 열 교환기 오염(fouling), 로 코킹(furnace coking), 촉매 불활성화 및 제품 열화를 야기할 수 있으며, 따라서 이런 불순물들을 제거하기 위해 원유를 가공한다.
가공 중에 다수의 단계에서 원유와 물의 에멀젼이 발생할 수 있다. 상기 에멀젼은, 예를 들어 원유를 운반하기 위해 스팀이 사용되는 경우에 자연적으로 또는 부산물로 생기거나, 또는 예를 들어 탈염(desalting) 공정 중에 의도적으로 형성될 수 있다. 탈염 공정은 원유로부터 염 및 다른 오염물을 제거한다. 세척수를 원유에 첨가하고 친밀 혼합하여, 원유 내 염 및 다른 오염물과 접촉시키고 불순물들을 원유로부터 수상으로 전달한다. 물과 혼합하는 것은 원유와의 에멀젼을 형성하며, 상기 에멀젼은, 원유로부터 물 및 상기 오염물을 분리 제거하기 위해 분해(resolving)되어야 한다. 상기 에멀젼은 일반적으로 해유화제(demulsifier)와 같은 에멀젼 파괴 화학물질의 도움으로 분해된다.
에멀젼 파괴제(breaker) 또는 해유화제는 전형적으로, 에멀젼의 계면으로 이동하여 수적(또는 유적)을 더욱 용이하게 유합(coalescing)시키는 지용성 계면활성제이다. 원유 탈염에 사용되는 전형적인 오일-계 해유화제는 알킬페놀의 알콕실레이트, 알킬페놀알데하이드 수지, 알킬페놀알데하이드 알칸올아민 수지, 아민, 알코올 또는 폴리에터올을 포함한다. 그러나, 알킬페놀, 알킬페놀 에톡실레이트 또는 알킬페놀 에톡실화된 수지를 함유하는 에멀젼 파괴제는 환경적 문제를 야기할 수 있고, 또한 일반적으로 환경적으로 비-친화적인 중질 방향족 나프타와 같은 유기 담체 용매로 제형화된다.
원유 에멀젼을 파괴하기 위한 개선된 환경-친화적인 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
하나의 실시양태에서, 물 및 원유를 포함하는 원유 에멀젼의 파괴 방법이 제공되며, 상기 방법은 상기 에멀젼을 고온에서 해유화제로 처리하는 단계를 포함하고, 이때 상기 해유화제는, 에틸렌 옥사이드, 3-하이드록시프로필렌 옥사이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단위를 70 중량% 이상 함유하고 약 100℃ 이상의 흐림점(cloud point) 온도를 갖는다.
다른 실시양태에서, 원유의 탈염 방법이 제공되며, 상기 방법은 원유에 세척수를 가하는 단계, 에멀젼을 형성하는 단계, 상기 에멀젼을 고온에서 해유화제로 처리하는 단계, 및 상기 원유로부터 상기 세척수를 제거하는 단계를 포함하고, 이때 상기 해유화제는 에틸렌 옥사이드, 3-하이드록시프로필렌 옥사이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단위를 70 중량% 이상 함유하고 약 100℃ 이상의 흐림점 온도를 갖는다.
이러한 다양한 실시양태는, 물을 기반으로 함으로써 보다 환경-친화적인, 원유와 물의 에멀젼을 분해시키는 개선된 방법을 제공한다.
달리 명확히 기재하지 않는 한, 단수 형태는 복수의 지시대상을 포함한다. 동일한 특성을 기술하는 모든 범위의 끝점들은 독립적으로 조합가능하며, 언급된 끝점들을 포함한다. 모든 참고문헌을 본원에 참고로 인용한다.
수량과 함께 사용된 수식어 "약"은 언급된 값을 포함하고 문맥에 의해 지시된 의미를 갖는다(예를 들어, 특정 수량의 측정과 관련된 공차 범위를 포함한다).
"임의적" 또는 "임의적으로"란, 후속적으로 기술되는 사건이나 환경이 발생하거나 발생하지 않을 수 있거나, 또는 후속적으로 확인되는 물질이 존재하거나 존재하지 않을 수 있음을 의미하고, 또한 상기 용어는 상기 사건이나 환경이 발생하거나 또는 상기 물질이 존재하는 경우, 및 상기 사건이나 환경이 발생하지 않거나 또는 상기 물질이 존재하지 않는 경우를 포함한다.
하나의 실시양태에서, 물 및 원유를 포함하는 원유 에멀젼의 파괴 방법이 제공되며, 상기 방법은 상기 에멀젼을 고온에서 해유화제로 처리하는 단계를 포함하고, 이때 상기 해유화제는 에틸렌 옥사이드, 3-하이드록시프로필렌 옥사이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단위를 70 중량% 이상 함유하고 약 100℃ 이상의 흐림점 온도를 갖는다.
상기 원유는 임의의 유형의 원유 또는 석유이고, 또한 액화된 등유, 타르 샌드(tar sand)유, 오일 샌드(oil sand) 오일, 오일 셰일(oil shale) 오일, 오리노코(Orinoco) 타르 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 원유는 원유 증류물, 원유 증류로부터 수득된 탄화수소 오일 잔사, 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
원유과 물의 에멀젼은 원유의 제조 및 가공 중 다수의 단계에서 생길 수 있다. 상기 원유 전반에 걸쳐 물이 작은 액적으로서 친밀하게 분산되는 경우에 에멀젼이 형성된다. 이러한 에멀젼은 의도적으로 만들어거나, 또는 자연적으로 또는 원유 가공의 간접적 결과로서 생길 수 있다. 원유와 물의 에멀젼은 수중유(oil-in-water) 에멀젼 및 유중수(water-in-oil) 에멀젼을 포함한다.
상기 해유화제는 물에 가용성이고 보다 환경-친화적이다. 상기 해유화제는, 에틸렌 옥사이드, 3-하이드록시프로필렌 옥사이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 단위를 70 중량% 이상 갖는 친수성 및 소수성 잔부(moiety)를 함유하고 약 100℃ 이상의 흐림점 온도를 갖는다. 하나의 실시양태에서, 상기 해유화제는 알콕실화된 중합체이다. 다른 실시양태에서, 상기 해유화제는 알콕실화된 블록 공중합체, 알콕실화된 펜던트 기를 갖는 중합체, 폴리옥시알킬렌화된 아민 또는 알콕실화된 알킬 폴리글리코사이드이다. 또다른 실시양태에서, 폴리옥시알킬렌화된 아민은 폴리옥시알킬렌화된 에틸렌 다이아민, 폴리옥시알킬렌화된 다이에틸렌 트라이아민, 폴리옥시알킬렌화된 트라이에틸렌 테트라아민, 폴리알킬렌화된 테트라에틸렌 펜타민, 폴리옥시알킬렌화된 비스(3-아미노프로필) 에틸렌다이아민, 폴리옥시알킬렌화된 아닐린, 폴리옥시알킬렌화된 p-페닐렌 다이아민 또는 폴리옥시알킬렌화된 1-나프틸 아민일 수 있다. 또다른 실시양태에서, 알콕실화된 블록 공중합체는 덴드리머형 구조를 갖는 알콕실화된 블록 공중합체를 포함한다.
하나의 실시양태에서, 상기 해유화제는 하기 화학식 I을 갖는 알콕실화된 중합체 또는 알콕실화된 블록 공중합체이다:
[화학식 I]
상기 식에서,
R은 수소, 알킬(C1-C30)페놀, 다이알킬(C2-C30)페놀, 및 1가 또는 다가 알코올 라디칼로 이루어진 군으로부터 선택되고;
X, Y 및 Z는 각각 독립적으로 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 3-하이드록시프로필렌, 부틸렌, 페닐렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
a, b 및 c는 각각 독립적으로 약 1 내지 약 500이며,
단 상기 중합체는 에틸렌 옥사이드, 3-하이드록시프로필렌 옥사이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단위를 70 중량% 이상 함유한다.
하나의 실시양태에서, X 및 Z는 3-하이드록시프로필렌이고, Y는 프로필렌이다.
하나의 실시양태에서, R은 수소이다. 다른 실시양태에서, R은 알킬(C1-C30)페놀이다. 상기 알킬(C1-C30)페놀은 선형, 분지형, 단핵성 또는 다핵성일 수 있다. 또다른 실시양태에서, R은 메틸페놀, 에틸페놀, 프로필페놀, 부틸페놀, 아이소프로필페놀, 펜틸페놀, 헥실페놀, 헵틸페놀, 옥틸페놀, 노닐페놀, 데실페놀 또는 도데실페놀이다.
또다른 실시양태에서, R은 1가 또는 다가 알코올 라디칼이다. 또다른 실시양태에서, 라디칼은 C6-C30 선형 또는 분지형 알코올과 알킬렌 옥사이드의 반응 생성물이다. 상기 알코올은 헥산올, 옥탄올 및 도데칸올을 포함하나, 이에 국한되지 않는다. 상기 알킬렌 옥사이드는 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 부틸렌 옥사이드, 3-하이드록시프로필렌 옥사이드, 펜틸렌 옥사이드 및 헥실렌 옥사이드일 수 있다.
하나의 실시양태에서, Y는 프로필렌이다. 다른 실시양태에서, X는 에틸렌 또는 3-하이드록시프로필렌이다. 또다른 실시양태에서, Z는 에틸렌 또는 3-하이드록시프로필렌이다. 또다른 실시양태에서, X, Y 및 Z는 동일하고 에틸렌 또는 3-하이드록시프로필렌이다.
하나의 실시양태에서, a는 약 1 내지 약 500이다. 다른 실시양태에서, a는 약 10 내지 약 300이다. 또다른 실시양태에서, a는 약 50 내지 약 200이다. 또다른 실시양태에서, a는 약 75 내지 약 140이다.
하나의 실시양태에서, b는 약 1 내지 약 500이다. 다른 실시양태에서, b는 약 5 내지 약 300이다. 또다른 실시양태에서, b는 약 10 내지 약 100이다. 또다른 실시양태에서, b는 약 15 내지 약 65이다.
하나의 실시양태에서, c는 약 1 내지 약 500이다. 다른 실시양태에서, c는 약 10 내지 약 300이다. 또다른 실시양태에서, c는 약 50 내지 약 200이다. 또다른 실시양태에서, c는 약 75 내지 약 140이다.
하나의 실시양태에서, R은 수소이고, a는 약 75 내지 약 140이고, b는 약 15 내지 약 65이고, c는 약 75 내지 약 140이다. 다른 실시양태에서, R은 수소이고, n은 약 1이고, a는 약 76이고, b는 약 29이고, c는 약 76이다. 또다른 실시양태에서, R은 수소이고, a는 약 100이고, b는 약 65이고, c는 약 100이다.
또다른 실시양태에서, 상기 해유화제는 하기 화학식 II를 갖는 펜던트 알콕시 기를 갖는 중합체이다:
[화학식 II]
상기 식에서,
R은 수소, 알킬(C1-C30)페놀, 다이알킬(C2-C30)페놀, 및 1가 또는 다가 알코올 라디칼로 이루어진 군으로부터 선택되고;
B는 에틸렌, 프로필렌 및 3-하이드록시프로필렌으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
a, b, c 및 d는 각각 독립적으로 약 1 내지 약 500이다.
하나의 실시양태에서, R은 수소이다. 다른 실시양태에서, R은 알킬(C1-C30)페놀이다. 알킬(C1-C30)페놀은 선형, 분지형, 단핵성 또는 다핵성일 수 있다. 또다른 실시양태에서, R은 메틸페놀, 에틸페놀, 프로필페놀, 부틸페놀, 아이소프로필페놀, 펜틸페놀, 헥실페놀, 헵틸페놀, 옥틸페놀, 노닐페놀, 데실페놀 또는 도데실페놀이다.
또다른 실시양태에서, R은 1가 또는 다가 알코올 라디칼이다. 또다른 실시양태에서, 라디칼은 C6-C30 선형 또는 분지형 알코올과 알킬렌 옥사이드의 반응 생성물이다. 상기 알코올은 헥산올, 옥탄올 및 도데칸올을 포함하나, 이에 국한되지 않는다. 상기 알킬렌 옥사이드는 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 부틸렌 옥사이드, 펜틸렌 옥사이드 및 헥실렌 옥사이드일 수 있다.
하나의 실시양태에서, a는 약 1 내지 약 500이다. 다른 실시양태에서, a는 약 10 내지 약 300이다. 또다른 실시양태에서, a는 약 50 내지 약 200이다. 또다른 실시양태에서, a는 약 75 내지 약 140이다.
하나의 실시양태에서, b는 약 1 내지 약 500이다. 다른 실시양태에서, b는 약 5 내지 약 300이다. 또다른 실시양태에서, b는 약 10 내지 약 100이다. 또다른 실시양태에서, b는 약 15 내지 약 65이다.
하나의 실시양태에서, c는 약 1 내지 약 500이다. 다른 실시양태에서, c는 약 10 내지 약 300이다. 또다른 실시양태에서, c는 약 50 내지 약 200이다. 또다른 실시양태에서, c는 약 75 내지 약 140이다.
하나의 실시양태에서, d는 약 1 내지 약 500이다. 다른 실시양태에서, d는 약 10 내지 약 300이다. 또다른 실시양태에서, d는 약 50 내지 약 200이다. 또다른 실시양태에서, d는 약 75 내지 약 140이다.
또다른 실시양태에서, 상기 해유화제는 펜던트 알콕시 기를 갖는 중합체이고 하기 화학식 III을 갖는다:
[화학식 III]
상기 식에서,
R'은 알킬(C1-C30)페놀 또는 다이알킬(C2-C30)페놀이고;
X, Y 및 Z는 각각 독립적으로 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 3-하이드록시프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
A는 알데하이드, 알데하이드 알칸올아민 또는 알데하이드 폴리아민 라디칼이고;
a, b 및 c는 각각 독립적으로 약 1 내지 약 500이고;
n은 약 1 내지 약 50이나;
단, 상기 중합체의 70% 이상은 에틸렌 옥사이드, 3-하이드록시프로필렌 옥사이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단위를 함유한다.
하나의 실시양태에서, R'은 알킬(C1-C30)페놀이다. 알킬(C1-C30)페놀은 선형, 분지형, 단핵성 또는 다핵성일 수 있다. 또다른 실시양태에서, R'에 대한 알킬 기는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 아이소프로필, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실 또는 도데실이다.
A는 알데하이드, 알데하이드 알칸올아민 또는 알데하이드 폴리아민 라디칼이다. 하나의 실시양태에서, 상기 알데하이드는 포름알데하이드, 아세트알데하이드, 프로판알데하이드 및 부틸알데하이드로 이루어진 군으로부터 선택된다. 또다른 실시양태에서, 상기 알데하이드 알칸올아민은 포름알데하이드 에탄올아민, 아세트알데하이드 에탄올아민, 프로판알데하이드 에탄올아민 및 부티르알데하이드 에탄올아민으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 상기 알칸올아민은 모노알칸올아민, 다이알칸올아민 또는 트라이알칸올아민일 수 있다. 상기 알데하이드 폴리아민의 예는 알데하이드 에틸렌 다이아민, 알데하이드 다이에틸렌 트라이아민, 알데하이드 트라이에틸렌 테트라민, 알데하이드 테트라에틸렌 펜타민, 알데하이드 비스(3-아미노프로필) 에틸렌다이아민, 알데하이드 아닐린, 알데하이드 p-페닐렌 다이아민 또는 알데하이드 1-나프틸 아민을 포함하나, 이들에 국한되지 않는다.
하나의 실시양태에서, n은 약 1 내지 약 50이다. 다른 실시양태에서, n은 약 1 내지 약 20이다. 또다른 실시양태에서, n은 약 1이다.
하나의 실시양태에서, Y는 프로필렌이다. 다른 실시양태에서, X는 에틸렌 또는 3-하이드록시프로필렌이다. 또다른 실시양태에서, X는 에틸렌 또는 3-하이드록시프로필렌이다.
하나의 실시양태에서, a는 약 1 내지 약 500이다. 다른 실시양태에서, a는 약 10 내지 약 300이다. 또다른 실시양태에서, a는 약 50 내지 약 200이다. 또다른 실시양태에서, a는 약 75 내지 약 140이다.
하나의 실시양태에서, b는 약 1 내지 약 500이다. 다른 실시양태에서, b는 약 5 내지 약 300이다. 또다른 실시양태에서, b는 약 10 내지 약 100이다. 또다른 실시양태에서, b는 약 15 내지 약 65이다.
하나의 실시양태에서, c는 약 1 내지 약 500이다. 다른 실시양태에서, c는 약 10 내지 약 300이다. 또다른 실시양태에서, c는 약 50 내지 약 200이다. 또다른 실시양태에서, c는 약 75 내지 약 140이다.
또다른 실시양태에서, 상기 해유화제는 하기 화학식 IV를 갖는 알콕실화된 블록 공중합체이다:
[화학식 IV]
상기 식에서,
R"은 에틸렌 다이아민이고;
X, Y 및 Z는 각각 독립적으로 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 3-하이드록시프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
a, b 및 c는 각각 독립적으로 약 1 내지 약 500이나;
단, 중합체는 에틸렌 옥사이드, 3-하이드록시프로필렌 옥사이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단위를 70 중량% 이상 함유한다.
하나의 실시양태에서, Y는 프로필렌이다. 다른 실시양태에서, X는 에틸렌 또는 3-하이드록시프로필렌이다. 또다른 실시양태에서, Z는 에틸렌 또는 3-하이드록시프로필렌이다. 또다른 실시양태에서, X, Y 및 Z는 동일하고 에틸렌 또는 3-하이드록시프로필렌이다.
하나의 실시양태에서, a는 약 1 내지 약 500이다. 다른 실시양태에서, a는 약 10 내지 약 300이다. 또다른 실시양태에서, a는 약 50 내지 약 200이다. 또다른 실시양태에서, a는 약 75 내지 약 140이다.
하나의 실시양태에서, b는 약 1 내지 약 500이다. 다른 실시양태에서, b는 약 5 내지 약 300이다. 또다른 실시양태에서, b는 약 10 내지 약 100이다. 또다른 실시양태에서, b는 약 15 내지 약 65이다.
하나의 실시양태에서, c는 약 1 내지 약 500이다. 다른 실시양태에서, c는 약 10 내지 약 300이다. 또다른 실시양태에서, c는 약 50 내지 약 200이다. 또다른 실시양태에서, c는 약 75 내지 약 140이다.
하나의 실시양태에서, a는 약 75 내지 약 140이고, b는 약 15 내지 약 65이고, c는 약 75 내지 약 140이다. 또다른 실시양태에서, R은 수소이고, n은 약 1이고, a는 약 76이고, b는 약 29이고, c는 약 76이다. 또다른 실시양태에서, R은 수소이고, a는 약 100이고, b는 약 65이고, c는 약 100이다.
또다른 실시양태에서, 상기 해유화제는 하기 화학식 V를 갖는 폴리옥시알킬렌화된 아민이다:
[화학식 V]
상기 식에서, x는 약 1 내지 약 500이고, y는 약 1 내지 약 500이다.
다른 실시양태에서, x는 약 10 내지 약 300이다. 또다른 실시양태에서, x는 약 50 내지 약 200이다. 또다른 실시양태에서, x는 약 75 내지 약 140이다.
또다른 실시양태에서, y는 약 5 내지 약 300이다. 또다른 실시양태에서, y는 약 10 내지 약 100이다. 또다른 실시양태에서, y는 약 15 내지 약 65이다.
또다른 실시양태에서, 상기 해유화제는 하기 화학식 VI을 갖는 알콕실화된 알킬 폴리글리코사이드이다:
[화학식 VI]
상기 식에서,
R2는 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화된 C1 -18 알킬 라디칼이고;
J는 올리고코실 라디칼이고;
X는 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 3-하이드록시프로필렌, 부틸렌, 페닐렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
a는 약 1 내지 약 500이고; p는 약 1 내지 약 5이나;
단, 상기 중합체의 70 중량% 이상은 에틸렌 옥사이드, 3-하이드록시프로필렌 옥사이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단위를 함유한다.
하나의 실시양태에서, J는 펜토오스, 헥소오스 또는 이들의 혼합물이다.
또다른 실시양태에서, 상기 해유화제는 하기 화학식 VII을 갖는 덴드리머형 구조의 알콕실화된 블록 공중합체이다:
[화학식 VII]
상기 식에서, y는 약 1 내지 약 500이고, z는 약 1 내지 약 500이다.
또다른 실시양태에서, y는 약 10 내지 약 300이다. 또다른 실시양태에서, y는 약 50 내지 약 200이다. 또다른 실시양태에서, y는 약 75 내지 약 140이다.
또다른 실시양태에서, z는 약 5 내지 약 300이다. 또다른 실시양태에서, z는 약 10 내지 약 100이다. 또다른 실시양태에서, z는 약 15 내지 약 65이다.
하나의 실시양태에서, 상기 해유화제는 하기 화학식 VIII을 갖는 알콕실화된 블록 공중합체이다:
[화학식 VIII]
상기 식에서,
m은 약 1 내지 약 500이고;
n은 약 1 내지 약 500이나;
단, 에틸렌 옥사이드 단위가 상기 중합체의 70 중량% 이상을 차지한다.
하나의 실시양태에서, m은 약 75 내지 약 200이고, n은 약 25 내지 약 65이다. 또다른 실시양태에서, m은 76이고 n은 29이다. 또다른 실시양태에서, m은 100이고 n은 65이다.
해유화제는 70 중량% 이상의 친수성 잔기를 함유한다. 다른 실시양태에서, 상기 해유화제는 약 70 내지 약 95 중량%의 친수성 잔기 및 약 5 내지 약 30 중량%의 소수성 잔기를 포함한다.
하나의 실시양태에서, 상기 해유화제는 약 500 내지 약 30,000 달톤(Dalton)의 수 평균 분자량을 갖는다. 다른 실시양태에서, 상기 수 평균 분자량은 약 4000 내지 약 30,000 달톤이다. 또다른 실시양태에서, 상기 수 평균 분자량은 약 8000 내지 약 30,000 달톤이다.
상기 해유화제는 약 100℃ 이상의 흐림점 온도를 갖는다. "흐림점 온도"란, 대기압에서 해유화제의 1 중량% 수용액이 뿌옇게 되는 온도이다. 상기 해유화제는 흐림점 온도 미만의 온도에서는 수성 상에 가용성이고 흐림점 온도 초과의 온도에서는 유기 상에 가용성이다. 100℃에서 뿌옇게 되지 않는 용액은 100℃ 초과의 흐림점 온도를 갖는 것으로 보고된다.
다른 실시양태에서, 상기 해유화제는, 예를 들어 에스터화, 우레탄 형성, 가교결합제와의 반응 및 중합성 단량체와의 반응에 의해 개질될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 해유화제는 가교결합제(예컨대, 이산, 이무수물 및 다이할라이드)로 개질될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 이산은 (C2-C20) 이산이다. 다른 실시양태에서, 상기 이산은 아디프산 또는 세바스산이다. 다른 실시양태에서, 상기 이무수물은 테트라카복실산 이무수물, 4,4'-비스페놀 A 이무수물 및 비스(티오에터) 방향족 이무수물일 수 있다. 상기 다이할라이드는 아디포일 클로라이드 또는 도데칸다이오일 클로라이드일 수 있다.
다른 실시양태에서, 상기 해유화제는 다이아이소시아네이트(예컨대, 헥사메틸렌 다이아이소시아네이트 및 톨릴렌 다이아이소시아네이트)로 개질된다. 또다른 실시양태에서, 상기 해유화제는 중합성 단량체(예컨대, 비닐 방향족 화합물 또는 아크릴산 또는 메타크릴산계 단량체)를 사용하여 개질된다. 또다른 실시양태에서, 상기 해유화제는, 촉매(예컨대, 황산 또는 p-톨루엔 설폰산) 및 중합을 방지하는 안정화제(예컨대, 하이드로퀴논)의 존재 하에 상기 해유화제를 비닐 단량체와 혼합함으로써 에스터화된다. 에스터 생성물은, 중합 촉매인 2,2'-아조비스아이소부티로나이트릴을 사용하여 중합된다.
상기 에멀젼은, 에멀젼화 전에 상기 해유화제를 에멀젼, 원유 또는 물에 가함으로써 처리된다. 상기 해유화제는 임의의 통상적인 방법으로 첨가될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 해유화제는 용액으로서 첨가된다. 다른 실시양태에서, 상기 해유화제는, 해유화제 및 원유 모두와 혼화성인 용매를 사용하여 용액으로서 원유에 첨가된다. 또다른 실시양태에서, 상기 해유화제는 혼화성 용매(예컨대, 저급 알코올 또는 물)를 사용하여 물에 첨가될 수 있다.
상기 해유화제는, 처리되는 에멀젼을 파괴(breaking) 또는 분해(resolving)하는 것을 돕기에 효과적인 양으로 첨가된다. 하나의 실시양태에서, 상기 해유화제는 원유의 중량을 기준으로 약 1 내지 약 1000 ppm(중량 기준), 예컨대 약 5 내지 약 50 ppm(중량 기준)의 양으로 첨가될 수 있다.
상기 해유화제는 상기 에멀젼을 파괴하고 원유로부터 물을 분리하는 것을 돕는다. 상기 에멀젼은, 원유와 물의 계면에서 형성되는 필름의 존재에 의해 안정화되며, 이는, 분산된 수적이 유합되거나 원유로부터 분리되는 것을 방지한다. 상기 해유화제는 상기 계면 필름을 불안정화시켜, 분산된 수적이 수성 상으로 유합되는 것을 촉진한다. 상기 수성 상 또는 수상은 바닥으로 가라앉고, 통상적인 방법(예컨대, 수성 상을 탱크의 바닥으로부터 배수하는 것)에 의해 오일상으로부터 제거될 수 있다.
하나의 실시양태에서, 상기 에멀젼은 고온을 갖는다. 다른 실시양태에서, 상기 온도는 약 90℃ 내지 약 150℃이다.
다른 실시양태에서, 원유 탈염 방법이 제공되며, 상기 방법은, 원유에 세척수를 가하는 단계, 에멀젼을 형성하는 단계, 상기 에멀젼을 고온에서 해유화제로 처리하는 단계, 및 상기 원유로부터 상기 세척수를 제거하는 단계를 포함하고, 이때 상기 해유화제는, 에틸렌 옥사이드, 3-하이드록시프로필렌 옥사이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단위를 70 중량% 이상 함유하고 약 100℃ 이상의 흐림점 온도를 갖는다.
상기 탈염 방법에서, 염 및 다른 오염물은 원유로부터 제거된다. 세척수를 원유에 가하고, 친밀하게 혼합하여 원유 중의 염 및 다른 오염물과 접촉시키고, 불순물을 원유로부터 수상으로 전달한다. 세척수의 추가 및 혼합은 원유를 갖는 에멀젼을 형성한다. 물과 원유는 임의의 통상적인 방식으로(예컨대, 인-라인 정적 혼합기 또는 인-라인 혼합 밸브) 원유의 밀도에 따라 약 0.2 내지 약 2 bar의 압력 강하를 사용하여 블렌딩된다. 하나의 실시양태에서, 물과 원유의 혼합물은 가열된다. 다른 실시양태에서, 이때 온도는 약 90℃ 내지 약 150℃이다.
물은 상기 원유의 약 4 내지 약 8 부피%의 양으로 첨가될 수 있다.
상기 에멀젼은, 염 및 오염물을 함유하는 세척수를 원유로부터 분리 및 제거하기 위해 분해되어야 한다. 상기 에멀젼은, 에멀젼화 전에 해유화제를 상기 에멀젼, 원유 또는 물에 가함으로써 처리된다. 상기 해유화제는 임의의 통상적인 방법으로 첨가될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 해유화제는 용액으로서 첨가된다. 다른 실시양태에서, 상기 해유화제는, 상기 해유화제 및 상기 원유 모두 혼화성인 용매를 사용하여 용액으로서 상기 원유에 첨가된다. 또다른 실시양태에서, 상기 해유화제는 혼화성 용매(예컨대, 저급 알코올 또는 물)과 함께 물에 첨가될 수 있다.
상기 해유화제는, 처리되는 에멀전을 파괴 또는 분해하는 것을 돕기에 효과적인 양으로 첨가된다. 하나의 실시양태에서, 상기 해유화제는 원유의 중량을 기준으로 약 1 내지 약 1000 ppm(중량 기준), 예컨대 약 5 내지 약 50 ppm(중량 기준)의 양으로 첨가될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 에멀젼에 전기장을 걸기 위해 전극이 제공되어, 상기 수적의 유합을 돕고 상기 에멀젼의 분해를 촉진한다.
상기 해유화제는 에멀젼을 파괴하는 것과 상기 원유로부터 물을 분리하는 것을 돕는다. 수성 상 또는 수상은 바닥으로 가라앉으며, 통상적인 방법에 의해(예컨대, 탱크의 바닥으로부터 수성 상을 배수함으로써) 오일 상으로부터 제거될 수 있다.
당업자가 본 발명을 더 잘 실행할 수 있도록 하기 위해, 한정이 아닌 예시로서 하기 실시예가 제시된다.
[실시예]
샘플
CE-1은, 알콕실화된 (에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드(EO-PO)) 알킬 페놀-폼알데하이드 수지, 및 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 블록 공중합체(50 EO/50 PO)의 혼합물이다.
CE-2는 30 EO/70 PO 블록 공중합체이다.
CE-3은 50 EO/50 PO 블록 공중합체이다.
샘플 1은 80 EO/20 PO 블록 공중합체이다.
샘플 2는 70 EO/30 PO 블록 공중합체이다.
시험
CPT는 흐림점 온도이다. 이는, 상기 해유화제가 1 중량% 수성 혼합물 용액을 뿌옇게 만들기 시작할 때의 온도를 측정한 것이다.
MW는 수 평균 분자량이다.
[표 1]
실시예
1
탈염장치 전기장 및 탈염장치 혼합 밸브 시뮬레이터를 구성하여, 탈염장치 공정을 시뮬레이션하고, 물과 원유의 에멀젼을 파괴하는 것을 가속화시키는 데 있어서 해유화제 샘플의 효과를 평가하였다. 해유화제(도 1에 나타냄)를 원유에 가하고, 시험관 내에서 이를 세척수와 6:94의 부피비로 혼합하였다. 이 혼합은, 13 psi 혼합 밸브 압력 강하에서 시뮬레이션하였으며, 에멀젼이 형성되었다. 이어서, (하기 표 2, 3 및 4에 도시된 바와 같은) 소정의 온도 및 10 kV의 전기장 강도에서 2, 4, 8, 16, 32 및 64분의 체류 시간 동안 상기 에멀젼을 정치시켰다. 각각의 체류 시간에서 시험관의 바닥으로 하강하는 물의 부피값을 기록하고, 상기 기록값을 평균함으로써, 평균 물 하강 시험(mean water drop teest)을 수행하였다. 상기 평균 물 하강 시험은, 상기 에멀젼으로부터 분리된 물의 양 및 물 하강 속도를 모두 나타낸다. 결과를 하기 표 2, 3 및 4에 제시한다.
실시예
2
실시예 1에서와 같이 원유 에멀젼을 제조하였다. 원유는 페트로주아타 신크루드(Petrozuata Syncrude)였으며, 이는 약 20의 API 비중을 갖는다. 에멀젼이 형성되기 전에, 표 1에 제시된 각각의 해유화제 샘플의 약 8 ppm의 투여량을 원유에 가하였다. 결과를 하기 표 2에 제시한다.
[표 2]
샘플 1은, 100℃ 및 60℃ 온도에 대한 우수한 판독값을 갖는 비교 실시예 CE-1, CE-2 및 CE-3에 비해 132.2℃에서 개선된 물 하강 측정치를 나타내었다.
실시예
3
실시예 1에서와 같이 원유 에멀젼을 제조하였다. 원유는 러시안 엑스포트 블렌드 씨제트(Russian Export Blend CZ)였으며, 이는 약 32의 API 비중을 갖는다. 에멀젼이 형성되기 전에, (표 1에 제시한 바와 같은) 각각의 해유화제 샘플의 약 2 ppm의 투여량을 원유에 가하였다. 결과를 하기 표 3에 제시한다.
[표 3]
샘플 1은 비교 실시예 CE-1, CE-2 및 CE-3에 비해 120℃ 및 80℃에서 개선된 물 하강 측정치를 나타냈다.
실시예
4
실시예 1에서와 같이 원유 에멀젼을 제조하였다. 원유는 그랜(Grane) 원유 였으며, 이는 약 20의 API 비중을 가졌다. 에멀젼이 형성되기 전에, (도 1에 제시한 바와 같은) 각각의 해유화제 샘플의 약 4 ppm의 투여량을 원유에 가하였다. 결과를 하기 표 4에 제시한다.
[표 4]
샘플 1 및 2는 비교 실시예 CE-1, CE-2 및 CE-3에 비해 115℃에서 개선된 물 하강 측정치를 나타냈다.
전형적인 실시양태가 예시의 목적으로 개시되었지만, 전술된 설명이 본 발명의 범주를 한정하는 것으로 간주되어서는 안된다. 따라서, 당업자는 본 발명의 진의 및 범주로부터 벗어나지 않고 다양한 변형, 적응 및 대안을 생각해낼 수 있다.
Claims (26)
- 물 및 원유(crude oil)를 포함하는 원유 에멀젼의 파괴(breaking) 방법으로서,
상기 에멀젼을 고온에서 해유화제(demulsifier)로 처리하는 단계를 포함하고, 이때 상기 해유화제가, 에틸렌 옥사이드, 3-하이드록시프로필렌 옥사이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단위를 70 중량% 이상 함유하고 약 100℃ 이상의 흐림점(cloud point) 온도를 갖는, 파괴 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 해유화제가 알콕실화된 중합체, 알콕실화된 블록 공중합체, 알콕실화된 펜던트 기를 갖는 중합체, 폴리옥시알킬렌화된 아민, 또는 알콕실화된 알킬 폴리글리코사이드를 포함하는, 파괴 방법. - 제 5 항에 있어서,
Y가 프로필렌인, 파괴 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 해유화제를 원유의 중량을 기준으로 약 1 내지 약 1000 ppm(중량 기준)의 양으로 가하는, 파괴 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 에멀젼이 약 90℃ 내지 약 150℃의 온도를 갖는, 파괴 방법. - 원유에 세척수를 가하는 단계,
에멀젼을 형성하는 단계,
상기 에멀젼을 고온에서 해유화제로 처리하는 단계, 및
상기 원유로부터 상기 세척수를 제거하는 단계
를 포함하고, 이때 상기 해유화제가, 에틸렌 옥사이드, 3-하이드록시프로필렌 옥사이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단위를 70 중량% 이상 함유하고 약 100℃ 이상의 흐림점 온도를 갖는, 원유 탈염 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 해유화제가 알콕실화된 중합체, 알콕실화된 블록 공중합체, 알콕실화된 펜던트 기를 갖는 중합체, 폴리옥시알킬렌화된 아민, 또는 알콕실화된 알킬 폴리글리코사이드를 포함하는, 탈염 방법. - 제 18 항에 있어서,
Y가 프로필렌인, 탈염 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 해유화제를 원유의 중량을 기준으로 약 1 내지 약 1000 ppm(중량 기준)의 양으로 가하는, 탈염 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 에멀젼이 약 90℃ 내지 약 150℃의 온도를 갖는, 탈염 방법.
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