NO834237L - Fremgangsmaate for deemulgering, samt middel for fremgangsmaatens utfoerelse - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører anvendelse av kvaterniserte polyaminer ved forhindring, oppbryting eller dekomponering av emulsjoner av vann-i-olje-type, og også emulsjoner av olje-i-vann-type.

De fleste naturlig forekommende emulsjoner av petroleumolje og vann har form av vann-i-olje-emulsjoner i hvilke oljen er en kontinuerlig fase og ørsmå dråper av vann er dispergert i oljen. Leilighetsvis støter man imidlertid ofte på olje-i-vann-emulsjoner enten ved fremstillingen, behandlingen eller foredlingen av petroleumolje eller fraksjoner av denne. Emulsjonene er dessverre i begge tilfeller ofte svært stabile og vil ikke bli dekomponert etter henstand i lange tidsperioder. Selv om slike emulsjoner ofte forekommer naturlig, så kan det også forekomme slike kunstige emulsjoner som resultat av én eller flere av de tallrike operasjoner som man støter på i forskjellige industrier. Slike emulsjoner kan for eksempel opp-nås fra produksjonskilder som et resultat av forbedrede olje-utvinnings-metoder eller fra bunnen av lagringstanker for råolje. Andre slike olje-i-vann-emulsjoner inkluderer dampsylin-der-emulsjoner, voks-heksan-vann-emulsjoner, butadien-tjære-i-vann-emulsjoner, emulsjoner av fluksolje og dampkondensat, styren-i-vann-emulsjoner og syntetisk lateks-i-vann-emulsjoner, I alle tilfeller er det vanligvis ønskelig å dekomponere emulsjonen for at olje-fasen kan separeres fra vannfasen.

Historisk sett er slike emulsjoner blitt dekomponert eller brutt ved å bringe emulsjonene i kontakt med et kjemisk deemulgeringsmiddel som dermed forårsaker at emulsjonene dekompo-neres og lagdeles i sine komponentfaser av vann og olje eller saltløsning og olje etter at emulsjonene har vært hensatt i en relativt rolig tilstand. Ved en annen type av deemulgering inneholder emulsjonen vesentlige mengder av salt i den vandi-

ge fase, og det er nødvendig å utføre en avsalting for ytterligere foredling av olje-fasen for å hindre oppsamling av store avsetninger av salt i foredlingsapparaturen. Ved slik avsalting er det vanlig å anvende et kjemisk deemulgeringsmiddel på en lignende måte som foran beskrevet. En stor mangfoldighet av kjemiske deemulgeringsmidler har vært anvendt på denne måte

i den senere tid. Slike deemulgeringsmidler inkluderer for eksempel oksyalkylerte kondensasjonsprodukter oppnådd ved omset-ning av fenoler, formaldehyder og alkylenpolyaminer, som åpen-bart i US-patentskrift nr. 3 166 516; ultra-høymolekylære ety-lenisk umettede polytmerer, polyalkylenoksy-polymerer, polyeste-re, polyamider, polymerer av ketoner og lignende, som beskrevet i US-patentskrift nr. 3 557 017; amidoamin-polymerer, som beskrevet i US-patentskrift nr. 3 528 928; og også andre kjemi-kalier så som sulfonater, oksyalkylerte aminer, oksyalkyler-

te alkylfenoler, oksyalkylerte alkoholer og lignende. Selv om hver av de foregående og andre konvensjonelle deemulgatorer er effektive i noen emulsjoner, så er det funnet at mange ikke er så effektive som ønskelig, spesielt ved dekomponering av emulsjoner som stammer fra damp-utvinning av tunge råoljer ved pro-sesser som er typiske for noen av oljefeltene i California.

Det er følgelig meget ønskelig å tilveiebringe en deemulgerings-fremgangsmåte for dekomponering av emulsjoner av slike tunge råoljer og også andre vann-i-olje-emulsjoner og lignende.

Foreliggende oppfinnelse går ut på en slik deemulgerings-fremgangsmåte som omfatter å bringe en emulsjon av olje og vann i kontakt med et kvaternisert polyalkylenpolyamin som er et addukt av en halogenhydroksyalkyl-kvaternær ammonium-forbindelse, et polyalkylenpolyamin og en polyhalogenalkanol.

Selv om deemulgerings-fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse er spesielt effektiv ved dekomponering av emulsjoner av vann i tunge råoljer, som vanligvis utvinnes fra oljefeltene i California, så er en slik deemulgerings-fremgangsmåte også effektiv ved dekomponering av andre emulsjoner av olje-i-vann og vann-i-olje.

Mer spesielt består foreliggende oppfinnelse i en deemulge-ringsfremgangsmåte som omfatter å bringe en emulsjon av olje og vann i kontakt med en deemulgerende mengde av et kvaternisert polyalkylenpolyamin som er et addukt av en halogenhydroksyalkyl-kvaternær ammonium-forbindelse, et polyalkylenpolyamin og en polyhalogenalkanol.

Foreliggende oppfinnelse består også i et kvaternisert polyalkylenpolyamin som er et addukt av en halogenhydroksyalkyl-kvaternær ammoniumforbindelse, et polyalkylenpolyamin og en polyhalogenalkanol.

De emulsjoner av olje-i-vann som mest effektivt dekompone-res ved fremgangsmåten i henhold til denne oppfinnelse, er oljefelt-emulsjoner som inneholder relativt små andeler av rå-petroleumolje dispergert i vann eller saltløsning, og de karak-teriseres heretter som olje-i-vann-emulsjoner. Andre slike olje-i-vann-emulsjoner inkluderer emulsjoner i hvilke spor av smøreolje er funnet dispergert i damp fra dampmaskiner og damp-pumper, ofte kalt damp-sylinder-emulsjoner; emulsjoner som man støter på ved voksing ved oljeforedling, ofte kalt voks-heksan-vann-emulsjoner; emulsjoner av fluksolje i damp-kondensat dan-net ved katalytisk dehydrogenering av butylen for fremstilling av butadien; styren-i-vann-emulsjoner; emulsjoner utviklet ved kloakkrensing og lignende. Selv om det er foretrukket å dekomponere olje-i-vann-emulsjoner, så kan passende vann-i-olje-emulsjoner behandles ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. Slike vann-i-olje-emulsjoner er vanligvis slike naturlig forekommende emulsjoner av vann og petroleumolje hvor den kontinuerlige oljefase inneholder inndispergert ørsmå dråper av vann.

De foretrukne olje-i-vann-emulsjoner kan inneholde meget forskjellige andeler av dispergert fase. For eksempel kan oljefelt-emuls jonene bære råolje i andeler som varierer fra noen få deler pr. million til 40 vekt% eller mer i sjeldne tilfeller. Alle slike emulsjoner blir passende behandlet ved utførelse av denne oppfinnelse, men det er mest foretrukket at slike olje-i-vann-emuls joner inneholder fra 0,01 til 30 vekt% olje basert på vekten av emulsjonene. Selv om fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse er effektiv ved behandling av emulsjoner som stammer fra lette råoljer, så er fremgangsmåten mest effektiv ved behandling av emulsjoner av noe tyngre råoljer hvor råoljen har en densitet i området fra 0,8 til 0,97 gram/ millimeter.

De kvaterniserte polyalkylenpolyaminer som anvendes ved foreliggende oppfinnelse er addukter av polyalkylenpolyaminer, polyhalogenalkanoler og halogenhydroksyalkyl-kvaternære ammonium-forbindelser. For formålene med denne oppfinnelse inkluderer eksempler på egnede polyhalogenalkanoler 1,3-diklorpropan-2-ol, l,2-diklorpropan-3-ol, epiklorhydrin, 1-diklorisoprop-oksy-l-klor-2-hydroksypropan og andre alkanoler som har fra 2 til 4 halogenatomer og fra 3 til 6 karbonatomer, med 1,3-di-klorpropan-2-ol som foretrukket.

Eksempler på polyalkylenpolyaminer inkluderer etylendi-amin, dietylentriamin, trietylentetramin, tetraetylenpentamin, pentaetylenheksamin, heksaetylenheptamin, 1-aminoetylpiperazyl-dietylentriamin, 1-aminoetylpiperazyl-trietylentetramin, propyl-endiamin, dipropylentriamin, butylendiamin, aminoetylpropylen-diamin og andre polyaminer som har minst én primær aminogruppe separert fra en annen primær amino- eller sekundær aminogruppe med 2 til 4 karbonatomer. Av disse polyalkylenpolyaminer fore-trekkes de høymolekylære polyetylenpolyaminer og polypropylen-polyaminer, så som slike som har en antallsmidlere raolekylvekt på 100 til 15 000. Av spesiell interesse er de polyalkylenpolyaminer som er tverrbundet med etylendiklorid eller lignende, og også blandinger av slike tverrbundne polyaminer med andre polyalkylenpolyaminer som nevnt foran.

Eksempler på egnede kvaternære ammoniumsalter inkluderer 3-klor-2-hydroksypropyltrimetylammoniumklorid og lignende hydroksyhalogenalkyltrialkylammoniumklorider og andre halogen-hydroksyalkyltrialkylammoniumhalogenider, med 3-klor-2-hydroksypropyltrimetylammoniumklorid som foretrukket.

Adduktet av polyalkylenpolyamin, polyhalogenalkanol og kvaternært ammoniumsalt blir fordelaktig fremstilt ved å til-sette det kvaternære ammoniumsalt til polyalkylenpolyaminet ved omgivelsenes temperatur med eksotermisk reaksjon til over 90°C. Polyhalogenalkoholen tilsettes så til reaksjonsblandingen. Blandingen justeres til alkalisk tilstand, f.eks. pH = 8, ved tilsetning av en vandig løsning av natriumhydroksyd eller annen sterk base, og den resulterende blanding oppvarmes så, f.eks. til 100°C i 30 minutter, inntil omsetningen er fullstendig. Selv om forholdet mellom det kvaternære salt og polyalkylenpolyaminet og polyhalogenalkoholen i adduktet ikke er spesielt kri-tisk, så er det ønskelig at (1) molforholdet mellom kvaternær ammonium-andel og amino-andel i polyalkylenpolyaminet skal ligge i området fra 0,03:1 til 0,4:1, fortrinnsvis fra 0,07:1 til 0,1:1, og (2) at molforholdet mellom polyhalogenalkanolen og amino-andelen i polyalkylenpolyaminet skal ligge i området fra 0,03:1 til 0,08:1, fortrinnsvis fra 0,04:1 til 0,06:1.

Ved utførelse av oppfinnelsen blir emulsjonen som skal de-komponeres brakt i kontakt med en mengde av adduktet som er tilstrekkelig til å forårsake at emulsjonen separeres til to i alt vesentlig atskilte faser ved henstand. Vanligvis vil en slik mengde ligge i området fra 1 til 1000 vektdeler av addukt pr. million vektdeler (ppm) av emulsjonen, fortrinnsvis fra 10 til 100 ppm.

De følgende eksempler er gitt for ytterligere å illustre-re den detaljerte utførelse av oppfinnelsen, og skal ikke be-traktes som begrensende for dens omfang. Dersom ikke annet er angitt, er alle deler og prosenter ved vekt.

Eksempel 1

I. Fremstilling av addukt

Til en 500 ml kolbe settes 100 g (0,39 mol) polyetylenpolyamin (PEPA) med en antallsmidlere molekylvekt (Mn) på 250 og så, under omrøring, 67,6 g (0,18 mol) 3-klor-2-hydroksypro-pyltrimetylammoniumklorid (Q-188) i løpet av 30 minutter. Temperaturen i reaksjonsblandingen øker til ca. 90°C. Til denne blanding settes 41,9 g (0,1 mol) av en 30 prosentig løsning av l,3-diklorpropan-2-ol (DCP) i metylenklorid i løpet av 15 minutter. Metylenkloridet fjernes ved avdamping og 30,4 g (0,38 mol) av en 50 prosentig løsning av NaOH i vann settes til blandingen i løpet av 30 minutter mens temperaturen holdes på 100°C. Blandingen holdes på 100°C i ytterligere 6 timer og avkjøles så og filtreres for å fjerne NaCl. Det resulterende addukt har en Mnpå^380 og et molforhold mellom amin og kvaternære ammonium-andeler på 1:0,076. Andre addukter med forskjellige molforhold mellom amin og kvaternære ammonium-andeler, så som spesifisert i tabell I, fremstilles på lignende måte.

II. Fremstilling av emulsjon

Emulsjon nr. 1

Denne olje-i-vann-emulsjon fremstilles ved å sette 10 deler råolje fra Flatonia, Texas til 90 deler vann inneholdende 1000 ppm NaHCO^fog så blande i en Waring-blander.

Emulsjon nr. 2

Denne olje-i-vann-emulsjon fremstilles ved å sette 10 deler Flatonia-råolje til 90 deler vann inneholdende 562,5 ppm NaCl, 2250 ppm NaHC03og 900 ppm Na2C03, og så blande i en Waring-blander.

Emulsjon nr. 3

Denne olje-i-vann-emulsjon fremstilles ved å sette 10 deler arabisk lett-råolje til 90 deler vann, og så blande i en Waring-blander.

III. Dekomponering av emulsjon

A. Effekt av addukt- konsentrasjon

Til en målesylinder settes 100 ml av (1) emulsjon nr. 1

og så (2) ett av de forannevnte addukter i en konsentrasjon som angitt i tabell I. Emulsjonen og adduktet blir blandet ved å rulle sylinderen sakte 20 ganger. Etter denne agitering hensettes blandingen rolig i 10 minutter, og den mengde olje som separeres som et sjikt fra den vandige fase, blir obser-vert ved å bestemme antall milliliter av separert oljefase i sylinderen. Resultatene av denne observasjon er vist i tabell I.

B. Effekt av tid og addukt- konsentrasjon

Ved anvendelse av den foregående fremgangsmåte for dekomponering av emulsjoner, blir addukt nr. 1 vurdert etter forskjellige tider og ved forskjellige konsentrasjoner ved anvendelse av emulsjon nr. 2. Resultatene er angitt i tabell II.

C. Klaring av vandig fase

Ved anvendelse av den forannevnte fremgangsmåte for dekomponering av emulsjoner blir addukt nr. 1 vurdert ved dekomponering av emulsjon nr. 3 ved de konsentrasjoner som er angitt i tabell II. Resultatene av vurderingen er vist i tabell III.

Som godtgjort ved dataene i tabellene I-III, er adduktene som anvendes ved denne oppfinnelse effektive deemulgatorer for olje-i-vann-emulsjoner.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for deemulgering, karakterisert ved å bringe en emulsjon av olje og vann i kontakt med en deemulgerende mengde av et kvaternisert polyalkylenpolyamin som er et addukt av en halogenhydroksyalkyl-kvaternær ammoniumforbindelse, et polyalkylenpolyamin og en polyhalogenalkanol .

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at emulsjonen er en olje-i-vann-emulsjon.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 2, karakterisert ved at oljefasen i emulsjonen er råolje som har en densitet i området fra 0,8 til 0,97 gram/milliliter.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at den halogenhydroksyalkyl-kvaternære ammo-niumf orbindelse er et halogenhydroksyalkyltrimetylammonium-halogenid.

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 4, karakterisert ved at den kvaternære ammoniumforbindelse er 3-klor-2-hydroksypropyltrimetylammoniumklorid.

6. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at polyalkylenpolyaminet har en antallsmidlere molekylvekt som ligger i området fra 100 til 15 000.

7. Fremgangsmåte i henhold til krav 6, karakterisert ved at polyhalogenalkanolen er 1,3-diklorpropan-2-ol.

8. Fremgangsmåte i henhold til krav 6, karakterisert ved at forholdet mellom kvaternær ammonium-andel og amin-andel i det kvaterniserte polyalkylenpolyamin ligger i området fra 0,03:1 til 0,4:1 og molforholdet mellom polyhalogenalkanol og aminandel ligger i området fra 0,03:1 til 0,08:1.

9. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at nevnte deemulgerende mengde ligger i området fra 10 til 100 vektdeler av addukt pr. million vektdeler av emulsjonen.

10. Kvaternisert polyalkylenpolyamin, karakterisert ved at det er et addukt av en halogenhydroksyalkyl-kvaternær ammoniumforbindelse, et polyalkylenpolyamin og en polyhalogenalkanol.