RU2631245C2

RU2631245C2 - Technical detergent "эдс-1"

Info

Publication number: RU2631245C2
Application number: RU2016104721A
Authority: RU
Inventors: Виктор Викторович Коновалов; Прокофий Витальевич Склюев; Мария Сергеевна Титкова; Евгения Эдуардовна Татаринова; Александр Геннадиевич Дальке
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Сервисная Компания ИНТРА"
Priority date: 2016-02-11
Filing date: 2016-02-11
Publication date: 2017-09-20
Also published as: RU2016104721A

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: described technical detergent "ЭДС-1", comprising water, a nonionic surfactant, an anionic surfactant, isoamyl alcohol and a hydrocarbon solvent, as nonionic surfactant used neonol AF 9-10, as anionic surfactant sulphonol active substance is used as the hydrocarbon solvent used is Nefras C2 80/120 in the following ratio, wt %: water - 72, neonol AF 9 - 10 - 2.5, sulphonol - 2.5, isoamyl spirit - 5.0, Nefras C2 80/120 - the rest.

EFFECT: efficient technical development of the detergent for the purification of oil residues and wall surfaces of asphaltene sediments in oil equipment.

2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для очистки от остатков нефти и пристенных асфальтосмолопарафиновых отложений с внутренней поверхности технологических трубопроводов и нефтяного оборудования.The invention relates to the oil industry, in particular to compositions for cleaning oil residues and wall asphalt-resin-paraffin deposits from the inner surface of process pipelines and oil equipment.

Известны моющие средства для очистки металлических поверхностей «ТЕМП-100» по а.с. СССР №644819 (опубл. 1978 г.), «ТЕМП-100Д» по а.с. СССР №973607 (опубл. 1980 г.), моющее средство «ОСА» по а.с. СССР №1004466 (опубл. 1981 г.), содержащие неионогенные ПАВ, метасиликат натрия, ди- или тринатрийфосфат, кальцинированную соду и небольшое количество калиевой соли оксиэтилированных алкилфенолов фосфорной кислоты.Known detergents for cleaning metal surfaces "TEMP-100" by A. with. USSR No. 644819 (publ. 1978), "TEMP-100D" by AS USSR No. 973607 (publ. 1980), detergent "OSA" according to as USSR No. 1004466 (publ. 1981), containing nonionic surfactants, sodium metasilicate, di- or trisodium phosphate, soda ash and a small amount of potassium salt of ethoxylated alkyl phenols of phosphoric acid.

Известно также техническое моющее средство для очистки металлических поверхностей от масляных и нефтяных загрязнений. Это средство содержит в качестве ПАВ неонол АФ 9-12 в количестве 2,4-3,6 мас.%, неонол АФ 6-9 - 2,4-3,6 мас.%, 0,4-0,6 мас.% натриевой соли алкилбензолсульфокислоты (сульфонол). Дополнительно указанное моющее средство содержит, мас.%: кальцинированную соду - 51,0-64,0, триполифосфат натрия 13,0-28,0, тринатрийфосфат 13,0-17,0 (патент РФ №2194748 МПК С11D 1/83 от 30.05.2001 г.)It is also known technical detergent for cleaning metal surfaces from oil and oil pollution. This tool contains as a surfactant neonol AF 9-12 in an amount of 2.4-3.6 wt.%, Neonol AF 6-9 - 2.4-3.6 wt.%, 0.4-0.6 wt. % sodium salt of alkylbenzenesulfonic acid (sulfonol). Additionally, the specified detergent contains, wt.%: Soda ash - 51.0-64.0, sodium tripolyphosphate 13.0-28.0, trisodium phosphate 13.0-17.0 (RF patent No. 2194748 IPC С11D 1/83 from May 30, 2001)

Известны моющие составы, в которых в качестве растворителя используется вода как доступное и экологически чистое вещество. В качестве моющих компонентов применяют традиционные вещества: кальцинированная сода, силикат натрия, полифосфат натрия с небольшими добавками ПАВ, например синтанол, смачиватель ДБ и другие. (Гетманский И.К. Пожаробезопасные технические моющие средства и др. - М.: Машиностроение, 1982, с. 32).Known detergent compositions in which water is used as a solvent as an accessible and environmentally friendly substance. Traditional substances are used as washing components: soda ash, sodium silicate, sodium polyphosphate with small surfactant additives, such as syntanol, DB wetting agent and others. (Getmansky I.K. Fireproof technical detergents, etc. - M .: Mashinostroenie, 1982, p. 32).

К основным недостаткам указанных средств следует отнести недостаточно высокую моющую способность к органическим загрязнениям, в частности к нефтяным, асфальтосмолопарафиновым соединениям.The main disadvantages of these funds include a relatively low washing ability to organic pollution, in particular to oil, asphalt-resin-paraffin compounds.

Задачей настоящего изобретения является разработка эффективного, на основе воды, технического моющего средства ЭДС-1 для очистки от остатков нефти и пристенных асфальтосмолопарафиновых отложений с внутренней поверхности технологических трубопроводов и нефтяного оборудования.The objective of the present invention is to develop an effective, water-based, technical detergent EDS-1 for cleaning from oil residues and wall asphalt-resin-paraffin deposits from the inner surface of process pipelines and oil equipment.

Технический результат достигается тем, что в качестве технического моющего средства предлагаются следующие компоненты, мас.%:The technical result is achieved by the fact that as a technical detergent the following components are proposed, wt.%:

Пресная водаFresh water 7272 Неонол АФ 9-10Neonol AF 9-10 2,52.5 СульфонолSulfonol 2,52.5 Изоамиловый спиртIsoamyl alcohol 5,05,0 Нефрас С2 80/120Nefras C2 80/120 остальноеrest

Заявляемое соотношение компонентов обеспечивает эффективность очистки от остатков нефти и пристенных асфальтосмолопарафиновых отложений с внутренней поверхности технологических трубопроводов и нефтяного оборудования, а также возможность повторного использования технического моющего средства (ТМС) ЭДС-1.The claimed ratio of components provides the efficiency of cleaning from oil residues and wall asphalt-resin-paraffin deposits from the inner surface of process pipelines and oil equipment, as well as the possibility of reuse of technical detergent (TMS) EDS-1.

ТМС ЭДС-1 разработано на основе пресной воды. Полученное техническое средство представляет собой полупрозрачный, опалесцирующий и стабильный (не разделяется на фазы) не менее суток раствор.TMS EMF-1 is based on fresh water. The resulting technical tool is a translucent, opalescent and stable (not phase separated) solution for at least a day.

Сочетание анионных и неионных ПАВ позволяет получить ряд синергетических эффектов: повышается моющая способность ТМС; снижается вероятность «высаливания» анионных ПАВ при повышении минерализации среды; появляется возможность применения для приготовления средства неподготовленной технической воды; повышается диспергирующая активность и солюбилизирующая способность ТМС; снижается вероятность расслаивания ТМС (повышается стабильность средства); уменьшается межфазное натяжение на границах раздела фаз; появляется возможность приготовления высокоэффективных мицеллярных растворов.The combination of anionic and nonionic surfactants allows you to get a number of synergistic effects: increases the washing ability of TMS; the probability of “salting out” of anionic surfactants decreases with increasing mineralization of the medium; there is the possibility of using unprepared technical water for the preparation of a product; the dispersing activity and solubilizing ability of TMS increases; the likelihood of stratification of the TMS decreases (the stability of the agent increases); interfacial tension at the phase boundaries decreases; it becomes possible to prepare highly effective micellar solutions.

В качестве анионного ПАВ выбран алкилбензолсульфонат по ТУ 07510508.135-98 (смесь изомеров натриевых солей алкилбензолсульфокислот с общей формулой R-C₆Н₄NaO₃S, где R – радикал, соответствующий общей формуле CnН₂ ⁿ⁺¹, где n = 14-18). Сульфонол является доступным промышленно производимым ПАВ, в структуре алкилбензосульфоната присутствует ароматическое ядро, что повышает эффективность действия ПАВ к углеводородным составляющим (асфальтенам, смолам, маслам и парафинам) АСПО.Alkylbenzenesulfonate according to TU 07510508.135-98 (a mixture of isomers of sodium salts of alkylbenzenesulfonic acids with the general formula RC ₆ Н ₄ NaO ₃ S, where R is the radical corresponding to the general formula CnН ₂ ^{n + 1} , where n = 14-18) was selected as the anionic surfactant. Sulfonol is a commercially available surfactant; the structure of alkyl benzosulfonate contains an aromatic core, which increases the effectiveness of the surfactant to hydrocarbon components (asphaltenes, resins, oils and paraffins) of paraffin wax.

В качестве неионогенного ПАВ выбраны неонолы по ТУ 2483-077-05766801- 98. Неонолы - оксиэтилированные нонилфенолы, техническая смесь изомеров оксиэтидированных алкилфенолов на основе примеров пропилена следующего состава С₉H₁₉С'₆Н₄O(С₂Н₄O)_nН являются наиболее доступными из неионных ПАВ.Neonols according to TU 2483-077-05766801- 98 were selected as non-ionic surfactants. Neonols - hydroxyethylated nonylphenols, technical mixture of isomers of hydroxyethylated alkyl phenols based on examples of propylene of the following composition C ₉ H ₁₉ C ' ₆ H ₄ O (C ₂ H ₄ O) _n H are the most accessible of nonionic surfactants.

Капиллярные и реологические исследования парафинов (выделенных из АСПО) показали, что парафиновая составляющая АСПО представлена смесью парафинов и церезинов с температурами плавления от 64 до 75°С. Таким образом, наиболее эффективной температурной областью работы ТМС является диапазон температур выше температуры застывания парафинов.Capillary and rheological studies of paraffins (extracted from paraffin wax) showed that the paraffin component of paraffin wax is represented by a mixture of paraffins and ceresins with melting points from 64 to 75 ° С. Thus, the most effective temperature range for TMS operation is the temperature range above the pour point of paraffins.

Анализ углеводородного состава АСПО показал, что в анализируемых отложениях преобладают масла, парафины и асфальтены. Для эффективного удаления АСПО парафинового типа необходимо использование легких парафиновых углеводородов для удаления асфальтенов углеводородов ароматического ряда. Требования по достижению температуры выше температуры плавления парафинов ограничивают использование легких фракций (бензиновых фракций, пентана, гексана и т.д.), поскольку в данном случае происходит испарение углеводородных составляющих и эффективность действия ТМС снижается. Таким образом, для удаления углеводородной составляющей АСПО необходимо использование смешанных углеводородных растворителей, содержащих в своем составе углеводороды парафинового и ароматического ряда с температурой начала кипения не ниже 64°С. В качестве углеводородной составляющей ТМС используется Нефрас С-80/120 по ТУ 38.401-67-108-92Analysis of the hydrocarbon composition of paraffin deposits showed that oils, paraffins and asphaltenes predominate in the analyzed sediments. For the effective removal of paraffin paraffin paraffin wax, it is necessary to use light paraffin hydrocarbons to remove aromatic hydrocarbons asphaltenes. The requirements to reach a temperature above the melting point of paraffins limit the use of light fractions (gasoline fractions, pentane, hexane, etc.), since in this case the evaporation of hydrocarbon components occurs and the effectiveness of TMS decreases. Thus, to remove the hydrocarbon component of paraffin wax, it is necessary to use mixed hydrocarbon solvents containing paraffinic and aromatic hydrocarbons with a boiling point of at least 64 ° C. Nefras S-80/120 according to TU 38.401-67-108-92 is used as the hydrocarbon component of TMS

Для повышения стабильности ТМС необходимо добавление содетергента- спирта по ГОСТ 5830-79. В состав средства входит изоамиловый спирт (3-метилбутанол-1) и небольшое количество оптически активного спирта 2-метилбутанола-1. Введение содетергента в состав ТМС изменяет полярность ТМС и предотвращает выделение водной или углеводородной фазы. Образование углеводородной и водной фаз при проведении очистки с использованием ТМС не допустимо, поскольку выделение одной из фаз резко изменяет растворяющую способность и понижает эффективность действия ТМС.To increase the stability of TMS, the addition of a detergent alcohol is required according to GOST 5830-79. The composition of the product includes isoamyl alcohol (3-methylbutanol-1) and a small amount of the optically active alcohol 2-methylbutanol-1. The introduction of a co-detergent into the composition of TMS changes the polarity of TMS and prevents the release of an aqueous or hydrocarbon phase. The formation of the hydrocarbon and aqueous phases during purification using TMS is not permissible, since the isolation of one of the phases dramatically changes the dissolving ability and reduces the effectiveness of the TMS.

В лабораторных условиях ТМС ЭДС-1 готовили следующим образом:In the laboratory, TMS EMF-1 was prepared as follows:

ПАВ (Неонол АФ 9-10 и Сульфонол) растворяли в пресной воде при перемешивании на верхнеприводной механической мешалке в течение 30 минут, затем к водному раствору ПАВ добавляли изоамиловый спирт и перемешивали 5 минут. После спирта в систему добавляли углеводород Нефрас С2 80/120 и перемешивали еще 20 минут.Surfactants (Neonol AF 9-10 and Sulfonol) were dissolved in fresh water with stirring on an overhead mechanical stirrer for 30 minutes, then isoamyl alcohol was added to the aqueous surfactant solution and mixed for 5 minutes. After alcohol, Nefras C2 80/120 hydrocarbon was added to the system and mixed for another 20 minutes.

Эффективность разработанного ТМС оценивалась методом корзинок. Оценка эффективности по методу корзинок в статическом режиме при 60°С показала убыль массы АСПО в среднем 81,2%.The effectiveness of the developed TMS was evaluated by the basket method. Evaluation of efficiency by the method of baskets in static mode at 60 ° C showed a decrease in the mass of paraffin deposits on average 81.2%.

Оценка эффективности ТМС проводилась по убыли массы исходной навески АСПО, %:Evaluation of the effectiveness of TMS was carried out according to the decrease in mass of the initial sample of paraffin,%:

где m₁ - масса исходного образца АСПО до растворения, г;where m ₁ is the mass of the initial paraffin sample before dissolution, g;

m₂ - масса нерастворившегося остатка АСПО в контейнере, г. m ₂ - the mass of the insoluble paraffin residue in the container,

Результаты испытаний приведены в таблице (рис. 1).The test results are shown in the table (Fig. 1).

Из проведенного эксперимента видно, что эффективность ТМС, оцененная при помощи метода корзинок по убыли массы, примерно одинакова при температурах 25 и 40°С. Увеличение температуры до 60°С резко увеличивает эффективность ТМС вследствие размягчения парафинов АСПО.It can be seen from the experiment that the TMS efficiency, estimated using the basket method for weight loss, is approximately the same at temperatures of 25 and 40 ° C. An increase in temperature to 60 ° C dramatically increases the effectiveness of TMS due to the softening of paraffin waxes.

Смыв отложений с внутренней трубки стеклянного холодильника в статическом режиме - 88,4% Для исследования растворяющей способности приготовленного ТМС во внутреннюю трубку предварительно взвешенного прямого холодильника помещали навеску высушенного АСПО, выдерживали холодильник в сушильном шкафу при 80°С, после чего вращающими движениями распределяли расплавленные АСПО по внутренней поверхности трубки гак, чтобы граница отложений находилась на стенках термостатируемой части трубки. После охлаждения АСПО холодильник снова взвешивали и определяли массу АСПО.The deposits were washed off from the inner tube of the glass refrigerator in the static mode - 88.4%. To study the dissolving ability of the prepared TMS, a weighed portion of the dried paraffin was placed in the inner tube of the pre-weighed direct cooler, the refrigerator was kept in the oven at 80 ° С, after which the molten paraffin was distributed by rotational movements. along the inner surface of the tube so that the boundary of the deposits is on the walls of the thermostatically controlled part of the tube. After cooling the ARPD, the refrigerator was weighed again and the mass of the ARPD was determined.

Принципиальная схема установки для оценки растворяющей способности приготовленного ТМС приведена на рис. 2.Schematic diagram of the installation for evaluating the solvent capacity of the prepared TMS is shown in Fig. 2.

Холодильник 4 закрепляли в штативе в горизонтальном положении и подавали состав из пробирки-отборника 1 (или бюретки) при помощи ПВХ трубок 2 и перистальтического насоса 3. Заполняли ТМС внутреннюю трубку холодильника и термостатировали при 60°С в течение 15 минут. Объем, достаточный для заполнения внутренней части холодильника, составляет 25 мл. После термостатирования подавали новый объем ТМС в количестве 25 мл. Отработанный растворитель поступал в мерный цилиндр 6 при помощи аллонжа 5 и соединенного с ним резинового шланга. Для количественной оценки растворяющей способности ТМС после проведения испытания нижний край холодильника закрывали фильтровальной бумагой для предотвращения высыпания частиц мехпримесей и перемещался по длине трубки при наклоне холодильника. Вторая половина ТМС (25 мл), стекающего в цилиндр-приемник, была практически не окрашена. Отработанный ТМС при стоянии в течение 24 ч расслаивался на углеводородную и водную фазы. Добавление к водной фазе 48-50% нефраса С2 80/120 и встряхивание смеси приводило к регенерации ТМС. Это можно объяснить тем, что используемые ПАВ - водорастворимые и остаются в водном растворе после разделения фаз.The refrigerator 4 was mounted in a tripod in a horizontal position and the composition was supplied from a sample tube 1 (or burette) using PVC tubes 2 and a peristaltic pump 3. TMS was filled in the inner tube of the refrigerator and thermostated at 60 ° C for 15 minutes. A volume sufficient to fill the inside of the refrigerator is 25 ml. After thermostatting, a new volume of TMS was supplied in an amount of 25 ml. Spent solvent entered the measuring cylinder 6 using allonge 5 and the rubber hose connected to it. To quantify the solubility of TMS after testing, the lower edge of the refrigerator was covered with filter paper to prevent precipitation of particulate matter and moved along the length of the tube when the refrigerator was tilted. The second half of TMS (25 ml) flowing into the receiver cylinder was practically not stained. The spent TMS, when standing for 24 hours, was stratified into the hydrocarbon and aqueous phases. Adding 48-50% nephras C2 80/120 to the aqueous phase and shaking the mixture led to the regeneration of TMS. This can be explained by the fact that the surfactants used are water-soluble and remain in the aqueous solution after phase separation.

Отмыв натурных образцов трубы от АСПО составил 45,3 и 68,5% при статическом и динамическом режимах соответственно.The washing of full-scale pipe samples from ASPO was 45.3 and 68.5% under static and dynamic conditions, respectively.

Образцы НКТ, покрытые слоем АСПО, в виде пластинок размером 30^х30±5 мм взвешивались с точностью до 0,0002 г и помещались в стеклянные стаканы с 30 мл испытуемого ТМС, нагретого до 60°С. Выдерживали 1 час при 60°С, при этом раствор над пластиной в одном стакане перемешивали при 300 об/мин на механической мешалке, другой выдерживали в статическом режиме. По прошествии указанного времени образцы доставали из стаканов, высушивали при 70°С, охлаждали в эксикаторе и взвешивали. Таким образом определяли потерю массы АСПО после выдержки пластины в ТМС и массу нерастворившейся части (m₂). Затем каждый образец НКТ тщательно промывали горячим толуолом, протирали салфеткой, высушивали при 100°С, охлаждали в эксикаторе и доводили до постоянной массы. По разнице масс исходной пластины с АСПО и полностью очищенной пластины определяли исходную навеску АСПО (m₁):Samples of tubing coated with an ARPD layer in the form of plates measuring 30 ^x 30 ± 5 mm were weighed to an accuracy of 0.0002 g and placed in glass cups with 30 ml of the tested TMS heated to 60 ° C. It was held for 1 hour at 60 ° C, while the solution above the plate in one glass was stirred at 300 rpm on a mechanical stirrer, the other was kept in static mode. After the specified time, the samples were removed from the glasses, dried at 70 ° C, cooled in a desiccator and weighed. Thus, the mass loss of the paraffin was determined after holding the plate in TMS and the mass of the insoluble part (m ₂ ). Then, each tubing sample was thoroughly washed with hot toluene, wiped with a napkin, dried at 100 ° С, cooled in a desiccator, and brought to constant weight. According to the difference in masses of the initial plate with paraffin paraffin and the completely cleaned plate, we determined the initial portion of the paraffin paraffin (m ₁ ):

где m₁ - масса исходного образца АСПО до растворения, г; (определено по разнице масс исходной и полностью очищенной от АСПО пластины НКТ); m₂ - масса нерастворившегося остатка АСПО в контейнере, г (масса отложений, смытая с пластины толуолом)where m ₁ is the mass of the initial paraffin sample before dissolution, g; (determined by the difference in mass of the original tubing tubing plate and completely cleaned from the paraffin wax); m ₂ is the mass of the insoluble paraffin residue in the container, g (mass of deposits washed off the plate with toluene)

В данном случае эффективность ТМС как растворителя АСПО ниже, чем при отмыве стеклянной трубки, что связано с более высокой адсорбцией ПАВ на металле, чем на стекле, а также с шероховатостью поверхности (и, как следствие, площадью поверхности), на которую нанесены АСПО. Наиболее важным является температура проведения эксперимента, а также режим испытаний (динамический или статический). Эффективность ТМС резко увеличивается при достижении (или приближении к ней) температуры размягчения парафина АСПО (с 9,8% при 40°С до 81,15% при 60°С в методе корзинок). Проведение испытания в динамическом режиме увеличивает эффективность ТМС более чем на 20% (на натурных образцах). Проведенные экспериментальные исследования по методу «корзинок» и на натурных образцах трубы с отложениями АСПО проводились в лабораторных условиях при температурах не выше 60°С и времени выдержки не более 60 минут. Увеличение температуры и времени контакта ТМС с отложениями АСПО позволит значимо увеличить эффективность растворителя.In this case, the effectiveness of TMS as an AFS solvent is lower than when washing a glass tube, which is associated with a higher adsorption of surfactants on the metal than on glass, as well as the surface roughness (and, as a consequence, the surface area) on which AFS is applied. The most important is the temperature of the experiment, as well as the test mode (dynamic or static). The effectiveness of TMS increases dramatically when it reaches (or approaches) the softening temperature of paraffin wax (from 9.8% at 40 ° C to 81.15% at 60 ° C in the basket method). Testing in dynamic mode increases the efficiency of TMS by more than 20% (on full-scale samples). The experimental studies using the “baskets” method and on full-scale samples of pipes with sediment deposits were carried out under laboratory conditions at temperatures not exceeding 60 ° C and holding time of not more than 60 minutes. An increase in the temperature and time of contact of TMS with sediments of paraffin deposits will significantly increase the efficiency of the solvent.

Таким образом, разработанное техническое моющее средство ЭДС-1 обеспечивает эффективное использование состава для очистки от остатков нефти и пристенных асфальтосмолопарафиновых отложений с внутренней поверхности технологических трубопроводов и нефтяного оборудования.Thus, the developed technical detergent EDS-1 ensures the effective use of the composition for cleaning oil residues and wall asphalt-resin-paraffin deposits from the inner surface of process pipelines and oil equipment.

Claims

Technical detergent EDS-1, which includes fresh water, a nonionic surfactant, anionic surfactant, isoamyl alcohol and a hydrocarbon solvent, characterized in that neonol AF 9-10 is used as a nonionic surfactant, as an anionic surfactants use sulfonol, Nefras C2 80/120 is used as a hydrocarbon solvent in the following ratio, wt.%:

Water 72 Neonol AF 9-10 2.5 Sulfonol 2.5 Isoamyl alcohol 5,0 Nefras C2 80/120 rest