RU2153391C1

RU2153391C1 - Emulsifier for reverse emulsions

Info

Publication number: RU2153391C1
Application number: RU99122514/04A
Authority: RU
Inventors: А.Г. Селезнев; Д.Ю. Крянев; С.В. Макаршин
Original assignee: Закрытое акционерное общество научно-производственная фирма "БУРСИНТЕЗ"
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2000-07-27

Abstract

FIELD: emulsification agents. SUBSTANCE: invention can be used when preparing homogeneous mixtures of immiscible liquids such as petroleum and water, hydrocarbon reverse emulsions and waste water, etc. Integrated emulsifier for reverse emulsions contains 35-45% of oil-soluble surfactant - tall oil/triethanolamine/urea (2.5: 1: 0.02) interaction product, 1-5% of C₁₀-C₁₈- alkyl chloride, 1-5% of C₁₀-C₁₈-alkyldimethylamine oxide, and hydrocarbon solvent, diesel fuel or aviation kerosene (to 100%). EFFECT: increased emulsification capability and increased heat resistance of emulsions. 1 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к эмульгаторам инвертных эмульсий и может быть использовано при получении однородных смесей несмешивающихся жидкостей, таких как нефть и вода, углеводород и вода и т.д., применяемых в технологиях добычи нефти и газа. The invention relates to invert emulsion emulsifiers and can be used to obtain homogeneous mixtures of immiscible liquids, such as oil and water, hydrocarbon and water, etc., used in oil and gas production technologies.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является комплексный эмульгатор НЕФТЕНОЛ НЗ, представляющий собой углеводородный раствор смеси продуктов взаимодействия кислот таллового масла с триэтаноламином и кубовыми остатками оксиэтилированных алкиламинов с добавкой оксиэтилированных алкилфенолов. Данный эмульгатор имеет низкую температуру застывания, относительно хорошую эмульгирующую способность, но полученные на его основе инвертные эмульсии имеют недостаточно высокую термостабильность. Это ведет к увеличению расхода эмульгатора и снижает положительный эффект от применения приготовленных на его основе инвертных эмульсий (RU 2062142, 1996). The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a complex emulsifier NEFTENOL NZ, which is a hydrocarbon solution of a mixture of the reaction products of tall oil acids with triethanolamine and bottoms of ethoxylated alkyl amines with the addition of ethoxylated alkyl phenols. This emulsifier has a low pour point, relatively good emulsifying ability, but the invert emulsions obtained on its basis have insufficiently high thermal stability. This leads to an increase in emulsifier consumption and reduces the positive effect of the use of invert emulsions prepared on its basis (RU 2062142, 1996).

Для повышения эмульгирующей способности реагента и увеличения термостабильности получаемых на его основе инвертных эмульсий предлагается комплексный эмульгатор СИНОЛ-ЭМ, содержащий в своем составе: маслорастворимое поверхностно-активное вещество - продукт взаимодействия кислот таллового масла с триэтаноламином и карбамидом; углеводородный растворитель и добавки - алкилхлорид и окись алкилдиметиламина, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Продукт взаимодействия кислот таллового масла с триэтаноламином и карбамидом при массовом соотношении кислоты: триэтаноламин: карбамид 2,5: 1: 0,02 - 35-45
Алкилхлорид, где алкил-C₁₀-C₁₈ - 1-5
Окись алкилдиметиламина, где алкил-C₁₀-C₁₈ - 1-5
Углеводородный растворитель, дизельное топливо марок З или А, или авиационный керосин ТС-1 или РТ - До 100
Талловое масло (ТУ 13-4000177-26-85) является побочным продуктом при переработке древесины и представляет собой смесь олеиновой, линолевой, линоленовой и смоляных кислот.To increase the emulsifying ability of the reagent and increase the thermal stability of invert emulsions obtained on its basis, a complex emulsifier SINOL-EM is proposed, which contains: an oil-soluble surfactant - the product of the interaction of tall oil acids with triethanolamine and carbamide; the hydrocarbon solvent and additives are alkyl chloride and alkyldimethylamine oxide, in the following ratio, wt.%:
The product of the interaction of tall oil acids with triethanolamine and urea at a mass ratio of acid: triethanolamine: urea 2.5: 1: 0.02 - 35-45
Alkyl chloride, where alkyl-C ₁₀ -C ₁₈ is 1-5
Alkyldimethylamine oxide, where alkyl-C ₁₀ -C ₁₈ is 1-5
Hydrocarbon solvent, diesel fuel of grades Z or A, or aviation kerosene TS-1 or RT - Up to 100
Tall oil (TU 13-4000177-26-85) is a by-product of wood processing and is a mixture of oleic, linoleic, linolenic and resin acids.

Триэтаноламин улучшенный выпускается по ТУ 38.602-22-51-95, содержание триэтаноламина не менее 50 мас.%. Improved triethanolamine is produced according to TU 38.602-22-51-95, the content of triethanolamine is not less than 50 wt.%.

Карбамид выпускается по ГОСТ 2081-92. Urea is produced in accordance with GOST 2081-92.

Алкилхлориды C_1--C₁₈ представляют собой полупродукт производства катионных ПАВ, производятся ЗАО НПФ "БУРСИНТЕЗ" в соответствии с регламентом N 1-98.Alkyl chlorides C _1- -C ₁₈ are an intermediate in the production of cationic surfactants; they are produced by NPF BURSINTEZ in accordance with Regulation N 1-98.

Окись алкилдиметиламина выпускается в соответствии с ТУ 2413-008-48482528-99 и представляет собой водный 30 мас.% раствор окиси алкилдиметиламинов C₁₀-C₁₈.Alkyldimethylamine oxide is produced in accordance with TU 2413-008-48482528-99 and is an aqueous 30 wt.% Solution of alkyldimethylamines oxide C ₁₀ -C ₁₈ .

Предлагаемый эмульгатор получается следующим образом - в углеводородном растворителе при перемешивании и температуре 40-60^oC последовательно растворяют полученные в результате реакции кислот таллового масла с триэтаноламином и карбамидом смесь сложных эфиров и уреидов, алкилхлорид и окись алкилдиметиламина. При получении основы эмульгатора таловое масло первоначально подвергают взаимодействию с карбамидом, что позволяет связать основную часть присутствующих в масле смоляных кислот в уреиды, которые в отличие от соответствующих моноэфиров триэтаноламина не оказывают значительного отрицательного влияния на эффективность получаемого эмульгатора. Далее в полученную смесь добавляют триэтаноламин и проводят этерификацию с получением сложных моноэфиров триэтаноламина и кислот таллового масла.The proposed emulsifier is obtained as follows - with a mixture of esters and ureides, alkyl chloride and alkyldimethylamine oxide, obtained as a result of the reaction of tall oil acids with triethanolamine and urea, are successively dissolved in a hydrocarbon solvent with stirring at a temperature of 40-60 ^o C. Upon receipt of the emulsifier base, the tallow oil is initially subjected to interaction with urea, which allows the main part of the resin acids present in the oil to be bound into ureides, which, unlike the corresponding triethanolamine monoesters, do not have a significant negative effect on the efficiency of the resulting emulsifier. Next, triethanolamine is added to the resulting mixture and esterification is carried out to obtain triethanolamine monoesters and tall oil acids.

Пример 1. Получение смеси эфиров и уреидов кислот таллового масла. Example 1. Obtaining a mixture of esters and ureides of tall oil acids.

В трехгорлый реактор, снабженный мешалкой, насадкой Дина-Старка с обратным холодильником и термометром, загружают 200 г таллового масла с кислотным числом 153 мг КОН/г и 4 г карбамида, смесь перемешивают при температуре 120^oC в течение 2 часов. Затем в реакционную массу добавляют 80 г триэтаноламина, поднимают температуру смеси до 160-180^oC и выдерживают при перемешивании в течение 6-8 ч до окончания отгона воды. За время реакции отогналось 11,2 мл воды. Образовавшийся продукт представляет собой вязкую жидкость темно-коричневого цвета с плотностью 960 кг/м³, температурой застывания -12^oC, кислотным числом 7,3 мг КОН/г и содержит в своем составе 93% моноэфиров кислот таллового масла и триэтаноламина и 7% уреидов кислот таллового масла (в основном смоляных).In a three-necked reactor equipped with a stirrer, a Dean-Stark nozzle with a reflux condenser and a thermometer, 200 g of tall oil with an acid number of 153 mg KOH / g and 4 g of urea are loaded, the mixture is stirred at a temperature of 120 ^° C. for 2 hours. Then, 80 g of triethanolamine is added to the reaction mass, the temperature of the mixture is raised to 160-180 ^° C and kept under stirring for 6-8 hours until the water is distilled off. During the reaction, 11.2 ml of water was distilled off. The resulting product is a dark brown viscous liquid with a density of 960 kg / m ³ , pour point -12 ^o C, acid number 7.3 mg KOH / g and contains 93% of monoesters of tall oil acids and triethanolamine and 7% tall oil acid ureides (mainly tar).

Пример 2 (в таблице пример 3). В лабораторный стакан помещают 40 г продукта, полученного в примере 1, нагревают на водяной бане до 60^oC и вливают при перемешивании 52 г авиационного керосина ТС-1. Не прекращая перемешивания и нагрева, добавляют 5 г алкилхлоридов и 3 г окиси алкилдиметиламина. Полученную смесь перемешивают 15-20 минут до образования гомогенного продукта. Он представляет собой подвижную жидкость темно-коричневого цвета с плотностью 894 кг/м³, температурой застывания -43^oC, кислотным числом 2,8 мг КОН/г и межфазным натяжением 1%-ного раствора в дизельном топливе на границе с дистиллированной водой 1,3 мН/м.Example 2 (in the table, example 3). 40 g of the product obtained in Example 1 are placed in a beaker, heated in a water bath to 60 ^° C and 52 g of TS-1 aviation kerosene are poured with stirring. Without stopping mixing and heating, add 5 g of alkyl chlorides and 3 g of alkyldimethylamine oxide. The resulting mixture is stirred for 15-20 minutes until a homogeneous product is formed. It is a dark brown mobile liquid with a density of 894 kg / m ³ , pour point -43 ^o C, acid number 2.8 mg KOH / g and interfacial tension of a 1% solution in diesel fuel at the border with distilled water 1 , 3 mN / m.

Аналогично были получены эмульгаторы с другим массовым соотношением компонентов. Emulsifiers with a different weight ratio of components were similarly prepared.

Для оценки эксплуатационных свойств предлагаемых эмульгирующих композиций были проведены испытания термостабильности инвертных эмульсий, приготовленных на их основе. Инвертную эмульсию готовили следующим образом. В расчетное количество раствора эмульгатора в гептане при перемешивании вводили расчетное количество минерализованной воды. В результате получали высокодисперсную устойчивую эмульсию типа "вода в масле". To assess the operational properties of the proposed emulsifying compositions, tests were carried out of the thermal stability of invert emulsions prepared on their basis. An invert emulsion was prepared as follows. The estimated amount of saline water was added to the calculated amount of the emulsifier solution in heptane with stirring. The result is a highly dispersed, stable water-in-oil emulsion.

Пример 3. Получение инвертной эмульсии и определение ее термостабильности и эмульгирующей способности эмульгатора. Example 3. Obtaining an invert emulsion and determining its thermal stability and emulsifying ability of the emulsifier.

В стеклянном стакане на 200 см³ растворяли 3 г эмульгатора (пример 2) в 20 см³ гептана. В стакан опускали наконечник пропеллерной мешалки и включали ее с такой скоростью, чтобы не происходило захвата воздуха в систему. Одновременно начинали подачу в раствор в стакане 86 см³ минерализованной воды (6 г/л NaCl и 12 г/л CaCl₂) из делительной воронки со скоростью 1-2 капли в секунду с таким расчетом, чтобы весь объем воды был введен за 15-20 минут. По окончании ввода водной фазы эмульсию перемешивали дополнительно 10-15 минут. Готовую эмульсию в количестве 15 см³ заливали в пробирку емкостью 20 см³, закрывали притертой пробкой и ставили на испытание в термостат при температуре 80^oC. Временем стабильности эмульсии считали время от начала испытаний до выделения из эмульсии крупных капель воды.In a glass beaker of 200 cm ^{3 was} dissolved 3 g of emulsifier (example 2) in 20 cm ³ heptane. The tip of the propeller stirrer was lowered into the glass and it was turned on at such a speed that air was not taken into the system. At the same time, 86 cm ^{3 of} mineralized water (6 g / l NaCl and 12 g / l CaCl ₂ ) was introduced into the solution in a glass from a separatory funnel at a rate of 1-2 drops per second so that the entire volume of water was introduced in 15- 20 minutes. Upon completion of the input of the aqueous phase, the emulsion was mixed for an additional 10-15 minutes. The finished emulsion in an amount of 15 cm ^{3 was} poured into a test tube with a capacity of 20 cm ³ , closed with a ground stopper and put to the test in a thermostat at a temperature of 80 ^o C. The time of the emulsion stability was considered the time from the start of the test to the release of large drops of water from the emulsion.

Об эмульгирующей способности эмульгатора судили по времени стабильности полученной на его основе эмульсии, взяв за 100% время стабильности эмульсии, полученной на прототипе - НЕФТЕНОЛе-НЗ. The emulsifying ability of the emulsifier was judged by the stability time of the emulsion obtained on its basis, taking for 100% the stability time of the emulsion obtained on the prototype - NEFTENOL-NZ.

Аналогичным образом готовили и испытывали эмульсии другого состава. Состав эмульгирующих композиций и их физико-химические свойства даны в таблице. In a similar manner, emulsions of a different composition were prepared and tested. The composition of emulsifying compositions and their physico-chemical properties are given in the table.

В качестве образцов-прототипов для сравнения были взяты два промышленных образца эмульгаторов НЕФТЕНОЛ НЗ и НЕФТЕНОЛ НЗН, выпускаемых по ТУ 2488-007-17197708-93. Two industrial samples of emulsifiers NEFTENOL NZ and NEFTENOL NZN produced according to TU 2488-007-17197708-93 were taken as prototype samples for comparison.

Из полученных данных можно сделать вывод, что предлагаемая эмульгирующая композиция обладает более высокой эмульгирующей способностью и термостабильностью по сравнению с эмульгаторами НЕФТЕНОЛ НЗ и НЕФТЕНОЛ НЗН. From the obtained data, we can conclude that the proposed emulsifying composition has a higher emulsifying ability and thermal stability compared to NEFTENOL NZ and NEFTENOL NZN emulsifiers.

В настоящее время предлагаемый эмульгатор инвертных эмульсий под торговой маркой "Эмульгатор СИНОЛ-ЭМ" выпускается ЗАО НПФ "БУРСИНТЕЗ" по ТУ 2413-048-48482528-98. Currently, the proposed invert emulsifier emulsifier under the brand name "Emulsifier SINOL-EM" is manufactured by NPF BURSINTEZ CJSC according to TU 2413-048-48482528-98.

Claims

An invert emulsion emulsifier comprising an oil-soluble surfactant, a hydrocarbon solvent and an additive, characterized in that it contains the reaction product of tall oil acids with triethanolamine and carbamide as an oil-soluble surfactant, and alkyl chloride and alkyldimethylamine oxide as an additive in the following the ratio of components, wt.%:
The product of the interaction of tall oil acids with triethanolamine and urea at a mass ratio of acid: triethanolamine: urea 2.5: 1: 0.02 - 35 - 45
Alkyl chloride, where alkyl is C ₁₀ - C ₁₈ - 1 - 5
Alkyldimethylamine oxide, where alkyl is C ₁₀ - C ₁₈ - 1 - 5
Hydrocarbon solvent, grade 3 or A diesel fuel or TC-1 or PT aviation kerosene - Up to 100