JP3499900B2 - 油中水型の石油エマルジョンの分離方法 - Google Patents
油中水型の石油エマルジョンの分離方法Info
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Description
する油中水型の石油エマルジョンの分離方法に関する。
められる。持ち込まれた水は油と油中水型エマルジョン
を形成する。塩、例えば塩化ナトリウム、塩化カルシウ
ムおよび/または塩化マグネシウムは乳化した水に溶解
され得る。エマルジョン中の水は、生産された油を製油
所に移す前に分離しなければならない。製油所では、蒸
留の前に、新たな水によるエマルジョンの新たな生成お
よび脱エマルジョンによって塩分は更に減少する。原油
中の塩分が高過ぎると、製油所において故障および腐蝕
が発生する恐れがある。デエマルゲータ(demulgator)ま
たは解乳化剤とも呼ばれている石油破壊剤は、エマルジ
ョンを可能な限り低い濃度に分解する機能を有し、そし
てこの分離プロセス中に水を完全に除去し、そして付加
的に熱を加えることなく、あるいは最小限の熱を加えて
塩分を減少させる機能を有する。送出された原油の品質
基準は残存する塩分と水分に関するものである。
る。天然産の乳化安定剤は、様々の複雑な化学的構造を
有する。これらの作用を克服するために、選択的な破壊
剤を開発しなければならない。様々の生産条件および加
工条件の故に、石油破壊剤に対して課せられる要求は一
層多様化してきている。新しい石油分野の一定の開設お
よび古い石油分野の製造条件の変化の結果として、最適
な解乳化剤の開発が緊急の課題として残されており、そ
して種々の方法で処理された数多くの解乳化剤および解
乳化剤混合物が必要とされる。
よびヨーロッパ特許出願第0 333 135 A2号
明細書(Derwent Abstracts,受入番
号89−271925/38)は、石油破壊剤として或
る種のエステル化生成物を記載している。この米国特許
の破壊剤は、オキシアルキル化第一脂肪アミンおよびジ
オール化合物と、ジカルボン酸との反応生成物であり、
そしてこのヨーロッパ特許出願の破壊剤は、オキシアル
キル化第1脂肪アミンおよびジオール化合物とグリシジ
ルエルテルとの付加物と、ジカルボン酸との反応生成物
である。これらの解乳化剤を使用して水および塩の良好
でかつ迅速な除去が達成される。
脂肪アミン(OH基を供給する唯一の成分として)とジ
カルボン酸とのエステル化生成物が非常に有効な石油破
壊剤であり、そして特に該エステル化生成物がオキシア
ルキル化第一脂肪アミンと、ダイマー(二量化)脂肪酸
からなる群から選ばれるジカルボン酸とから製造された
場合に非常に有効であることを見出した。
中水型の石油エマルジョンの分離方法は、下記式1
残基またはアルケニル残基であり、R2 はHまたはCH
3 であり、そしてポリオキシアルキレン残基の連鎖内で
ブロック状またはランダムに配列されていて、また両方
の意味になるものとみなすことができ、そしてaもbも
0でないという条件でaおよびbは合計で2ないし30
の数である)で表されるオキシアルキル化第一脂肪アミ
ンと、該脂肪アミン1モル当り0.5ないし1.5モ
ル、好ましくは0.5ないし1.1モルのジカルボン
酸、好ましくはダイマー脂肪酸からなる群から選択され
たジカルボン酸とのエステル化生成物の有効量をエマル
ジョン添加することからなる。
A2号明細書(Derwent Abstracts,
受入番号68257D/38)およびドイツ特許出願
公開第3032216A1号明細書(Derwent
Abstracts, 受入番号28817E/15)
は、オキシアルキル化第一脂肪アミンと単純なジカルボ
ン酸とのエステル化生成物を記載しているが、これら
は、繊維柔軟剤またはヘアトリートメント剤としては推
奨されている。このようなエステル生成物はいかなるエ
マルジョン用の解乳化剤としても適しているか、あるい
は油中水型の石油エマルジョンに実際に適しているとの
記載はなく、そして本発明による好ましいエステル化生
成物(すなわち、オキシアルキル化第一脂肪アミンとジ
カルボン酸成分としてのダイマー脂肪酸とのエステル化
生成物)がこの二つの明細書には記載されてなく、そし
てこのものは新規と見なすべきである。
ンに関して、好適なアミンは、R1が8個ないし18個
の炭素原子を有するアルキル残基または8個ないし18
個の炭素原子を有するアルケニル残基(これは1ないし
3個の二重結合を持つのが好ましい)であり、R2 がH
であり、そしてaおよびbが(同一かまたは異なってい
て)上記の条件を考慮して合計で2〜15の整数または
有理数であるアミンである。
って、酸性(活性)H原子を有する化合物のオキシアル
キル化法の一つによって遂行できる。オキシアルキル化
脂肪アミンは、R2 の意味に従って、エチレンオキシド
またはプロピレンオキシドの単位、あるいはランダム状
またはブロック状のエチレンオキシドおよびプロピレン
オキシドの単位を含むことができるが、エトキシル化第
一脂肪アミン、すなわちエチレンオキシド単位のみを含
むものが好ましい。オキシアルキル化のために使用され
る脂肪アミンは、R1 の意味に従って、個々の第一脂肪
アミンまたはそれらの混合物でありうる。それらはま
た、炭化水素鎖がオレイン酸、リノール酸またはリノレ
ン酸の残基の様な、1個またはそれ以上の二重結合を含
む脂肪アミンであってもよい。好ましい第一脂肪アミン
は、ステアリルアミン、ココナッツ脂肪アミンまたは牛
脂脂肪アミンの様な工業的に入手できる生成物(これら
の工業製品中には本質的に8ないし18個の炭素原子を
有するアルキル基が存在する)である。
いし10、好ましくは4ないし8の整数であり、そして
このアルキレン基は1または2個のOH基により、ある
いは1または2個のC1 ないしC18−アルキルまたはC
3 ないしC18−アルケニルによって置換されていてもよ
い)で表されるアルキレン基であるか、またはビニレン
基またはp−フェニレン基である}で表されるジカルボ
ン酸(すなわち、単純ジカルボン酸)であり、そして次
の式3 HOOC−R4 −COOH {上式中、R4 は34個の炭素原子を有する2価の炭化
水素基(すなわち、R4は全体で36個の炭素原子を有
するジカルボン酸となる、18個の炭素原子を有する不
飽和脂肪酸の二量化において形成される34個の炭素原
子を有する基である)である}で表されるジカルボン酸
(すなわち、二量化不飽和C18−脂肪酸よりなる群から
選択されるジカルボン酸)である。
挙げられるものは、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、
アジピン酸、ピメリン酸および同族体系のその他のジカ
ルボン酸等々、更にタルトロン酸、リンゴ酸および酒石
酸、並びにフマール酸およびマレイン酸、最後にテレフ
タル酸である。特に好ましい簡単なジカルボン酸は、ア
ジピン酸からセバシン酸の同族体系のもの、そして更に
マレイン酸、フマール酸、ドデシルコハク酸およびドデ
セニルコハク酸である。これらのジカルボン酸の代わり
に、その無水物、ハライドまたは低級アルカノールとの
エステルも使用できることは言うまでもない。
ポリ不飽和脂肪酸の付加重合(二量化)によって製造さ
れる。炭素原子の数および生じるジカルボン酸の構造
は、本質的に出発脂肪酸および二量化中の反応条件に依
存する。最も多様な性質および構造の二量体脂肪酸は市
場で入手できる。本発明の範囲に於いて好ましい二量体
脂肪酸は、不飽和C18−脂肪酸、例えばオレイン酸、
リノール酸、リノレン酸または獣脂脂肪酸の二量化によ
って製造されるものである(公知のように、二量化と
は、二つの同一分子を組み合わせて付加反応により新し
い分子、即ち二量体にするという意味に解される。)。
不飽和C18−脂肪酸の二量化は、一般に150〜25
0℃、好ましくは180〜230℃の温度で、二量化触
媒の存在下または不在下に実施する。生じるジカルボン
酸(即ち二量体脂肪酸)は、式3に示されるものに相当
し、式中R4 は二価の結合メンバーであって、C18−
脂肪酸の二量化中に形成され、2個の─COOH基を有
し、そして34個の炭素原子を有する。R4 は、好まし
くは34個の炭素原子を有する非環式(脂肪族)または
一環状または二環状(環状脂肪族)残基である。非環式
残基は概して34個の炭素原子を有する分枝状(飽和)
およびモノ─、ジ─またはトリ不飽和アルキル基であ
る。一般に環状脂肪族残基は同様に1〜3個の二重結合
を有する。前記の好ましい二量体脂肪酸は一般に構造上
異なるR4 残基を有する式3のジカルボン酸2個または
それ以上の混合物である。ジカルボン酸混合物は、しば
しば比較的高いかまたは比較的低い含有量の三量体脂肪
酸を有し、これらは二量化中に形成され、そして蒸留に
よる生成物の後処理中には除去されない。上記C18−
脂肪酸の二量化中に形成される、いく種かの二量体脂肪
酸は、以下の式によって示され、2個の─COOHを有
する炭化水素残基は非環式、一環状または二環状残基で
ある:
体脂肪酸のうち、後者が好ましい;これらは普通“二量
化された脂肪酸”または“二量体脂肪酸”の名称の下に
市場で入手できる工業製品であって、上述した様に三量
化された脂肪酸を多かれ少なかれ含んでいる可能性があ
る。
化された第一脂肪アミンおよびジカルボン酸のエステル
化は、脂肪アミン1:ジカルボン酸0.5〜1.5のモ
ル比、好ましくは0.5〜1.1のモル比で行われる。
重縮合しながら進行する当該エステル化は、高沸点の不
活性溶剤、例えばトルエン、キシレンまたは工業用芳香
族炭素水素留分を用いるかまたは溶剤を用いずに溶融状
態でかつ不活性ガスで覆って行うことができ, そして溶
剤中で実施するのが好ましい。溶剤を用いてエステル化
する場合、反応混合物の還流温度は便宜状反応温度とし
て選択され、そして反応によって生じる水は共沸状態で
除去される。無溶媒でエステル化する場合には、反応水
は、反応混合物から直接留去させる。反応温度は100
〜220℃、好ましくは130〜200℃である。反応
を加速させるために、エステル化反応の場合に有利であ
るように、アルカリ性または酸性触媒が使用され、例え
ば、ハロゲン化水素酸、リン酸、硫酸、スルホン酸また
はハロ酢酸を用いる酸性触媒が触媒として好ましい。反
応の過程および終了は、生じた反応水を用いて、あるい
は酸価を測定することによって監視できる。約90〜1
00%の転化率まで、即ち、実質的に反応水がさらに生
じなくなるまで反応を進めるのが好ましい。本発明によ
る石油破壊剤を製造するためには、好ましくは次のよう
にするべきである、すなわち、前述のモル比の2つの反
応成分ならびにさらに溶剤および酸性エステル化触媒を
まず反応容器に導入し、そしてこの混合物を攪拌しかつ
不活性ガスを導入しながら、100〜220℃、好まし
くは130〜200℃に加熱し、そして生じた水を連続
的に取り除きながら(共沸蒸留)、反応が終わるまでこ
の温度に保つ。それによって生じた、一般に10未満の
酸価、好ましくは2〜8の酸価を有するエステル化生成
物は、水で洗浄することによって、使用触媒から精製す
ることができ、それで本発明の石油破壊剤となる。反応
時間は5〜20時間である。これらのエステル化生成物
は、多かれ少なかれ粘性の黄色〜茶色の液体である。こ
の生成物は、特に二量化脂肪酸が使用される場合には、
特定の化学構造を有する。この生成物は溶剤の存在下に
製造されるのが好ましいので、一般に濃縮された溶液の
形にある(活性化合物含有率は好ましくは60〜80重
量%)。
(ポリエステル)は、高い解乳化作用によって特徴づけ
られる。通常の石油処理温度では、水の完全な除去およ
び塩分の低下は、短い分離時間の後ですでに達成され
る。従って、当該石油破壊剤を用いると、通常の処理時
間で短い分離時間後に受入れ可能な原油が得られる。さ
らに、それらは、分離された水が実際上油を含まない、
すなわち、分離された水からの油の完全な除去、それ故
良好な水質も達成されるという効果を有する。これらの
石油破壊剤を用いると、油相と水相との間のはっきりし
た分離も達成され、このことはさらに別の大きな利点で
ある。本発明による解乳化剤の使用量は、広い範囲内で
変動できる。それは、特に、石油の性質および処理温度
によって決まる。有効量は、1トンあたり一般に5〜1
00g、好ましくは1トンあたり10〜50gである。
前記破壊剤は、良好な配量および分散性の目的のため
に、溶液で使用されるのが好ましい。適当な溶剤は水ま
たは有機液体、例えばアルコール、例えばメタノール、
イソプロパノールおよび/またはブタノール、および芳
香性炭化水素、例えばトルエンおよび/またはキシレン
または市販の高級芳香族炭化水素の混合物である。
説明する。 石油破壊剤の製法: 例1 10モルのエチレンオキシドと反応させた牛脂アミン─
─それは、R1 =C14H29(5%)、C16H33(30
%)およびC18H37(65%)、R2 =Hおよびa+b
=10の式Iで表される脂肪アミン(反応成分1)であ
る──690g(1.0モル)およびアジピン酸(反応
成分2)146.1g(1.0モル)および、エステル
化触媒としてのp−ドデシルベンゼンスルホン酸4.2
g、すなわち2つの反応成分の合計量に対して0.5重
量%をまず、攪拌機、水分離器、還流冷却器および温度
計を備えた反応容器に導入する。2つの反応成分は従っ
て、1:1のモル比で使用される。キシレン205g、
すなわち2つの反応成分の合計量に対して25重量%を
溶剤として添加する。この混合物を加熱しそして130
〜140℃で2時間保ち、その際、反応成分はエステル
化しながら反応しそして反応水は共沸蒸留する。後反応
のために、混合物を160〜170℃でさらに10時間
保つ。エステル化反応の過程および終了を、酸価の測定
によって監視する。98%の転化率で得られるエステル
化生成物は、1.1Pa sの粘度を有する液体である。
ミン (2)ドデセニル無水コハク酸 (1):(2)モル比=1:0.5 操作は実施例1と同様 転化率99% 、粘度0.35Pa.s 実施例3 反応成分: (1)5モルのエチレンオキサイドの付加したオレイル
アミン (2)二量体脂肪酸(二量体化脂肪酸の含有量:98重
量% ) (1):(2)モル比=1:0.7 操作は実施例1と同様 転化率95% 、粘度2.1Pa.s 実施例4 反応成分: (1)10モルのエチレンオキサイドの付加した牛脂ア
ミン(2)工業用二量体脂肪酸 (1):(2)モル比=1:1.5 操作は実施例1と同様 転化率97%、粘度3.4Pa.s 実施例5 反応成分: (1)ブロック状に配列されている6モルのプロピレン
オキサイドおよび20モルのエチレンオキサイドの付加
したヤシ油アミン (2)無水マレイン酸 (1):(2)の当量比=1:1 操作は実施例1と同様 転化率98% 、粘度0.9Pa.s 実施例1ないし5の石油破壊剤の用途: 実施例1〜5のエステル生成物を2種の異なる水/油−
型石油エマルジョンを分離する為に使用する。その結果
は次の表1および2に要約され、そして上記の破壊剤の
高い能力を実証している。
Claims (8)
- 【請求項1】 油中水型の石油エマルジョンの分離方法
であって、 下記式1 【化1】 (式中、R1 は6〜23個の炭素原子を有するアルキル
残基またはアルケニル残基であり、R2 はHまたはCH
3 であり、そしてポリオキシアルキレン残基連鎖内でブ
ロック状またはランダムに配列されていて、また両方の
意味になるものとみなすことができ、そしてaもbも0
でないという条件でaおよびbは合計で2ないし30の
数である)で表されるオキシアルキル化第一脂肪アミン
と、該脂肪アミン1モル当り0.5ないし1.5モルの
ジカルボン酸とのエステル化生成物を、上記石油エマル
ジョン1トンあたり5〜100gの量で上記エマルジョ
ンに添加することからなる上記方法。 - 【請求項2】 オキシアルキル化第一脂肪アミンと、該
脂肪アミン1モル当り0.5ないし1.5モルの式2 HOOC−R3 −COOH (式中、R3 は式−(CH2 )z −で表されるアルキレ
ン残基( ここで、zは1ないし10の整数であり、アル
キレン残基は1個または2個のOH基でまたは1個また
は2個のC1 〜C18−アルキルまたはC3 〜C18−アル
ケニルで置換されていてもよい)、またはビニレン残基
またはp−フェニレン残基である)で表されるジカルボ
ン酸とのまたはダイマー脂肪酸からなる群から選ばれる
ジカルボン酸とのエステル化生成物を添加する請求項1
記載の方法。 - 【請求項3】 R1 が8〜18個の炭素原子を有するア
ルキル残基または8〜18個の炭素原子を有するアルケ
ニル残基であり、R2 がHであり、aおよびbが合計で
2ないし15の数である式1で表されるオキシアルキル
化第一脂肪アミンと、該脂肪アミン1モル当り0.5な
いし1.5モルの式2 HOOC−R3 −COOH (式中、R3 は式−(CH 2 ) z −で表されるアルキレ
ン残基( ここで、zは1ないし10の整数であり、アル
キレン残基は1個または2個のOH基でまたは1個また
は2個のC1 〜C18−アルキルまたはC3 〜C18−アル
ケニルで置換されていてもよい)、またはビニレン残基
またはp−フェニレン残基である)で表されるジカルボ
ン酸とのまたは式3 HOOC−R4 −COOH (式中、R4 は34個の炭素原子を有する二価の炭化水
素残基である)で表されるダイマー脂肪酸からなる群か
ら選ばれるジカルボン酸とのエステル化生成物を添加す
る請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 R1 が8〜18個の炭素原子を有するア
ルキル残基または8〜18個の炭素原子を有するアルケ
ニル残基であり、R2 がHであり、aおよびbが合計で
2ないし15の数である式1で表されるオキシアルキル
化第一脂肪アミンと、該脂肪アミン1モル当り0.5な
いし1.5モルの式HOOC−(CH2 )z −COOH
(式中、zは4ないし8の整数である)のジカルボン酸
とのまたは式3 HOOC−R4 −COOH (式中、R4 は34個の炭素原子を有する二価の炭化水
素残基である)で表されるダイマー脂肪酸からなる群か
ら選ばれるジカルボン酸とのエステル化生成物を添加す
る請求項1記載の方法。 - 【請求項5】 オキシアルキル化第一脂肪アミンと、該
脂肪アミン1モル当り0.5ないし1.5モルのダイマ
ー脂肪酸からなる群から選ばれるジカルボン酸とのエス
テル化生成物を添加する請求項1記載の方法。 - 【請求項6】 オキシアルキル化第一脂肪アミンと、該
脂肪アミン1モル当り0.5ないし1.5モルの式3 HOOC−R4 −COOH (式中、R4 は34個の炭素原子を有する二価の炭化水
素残基である)で表されるダイマー脂肪酸からなる群か
ら選ばれるジカルボン酸とのエステル化生成物を添加す
る請求項1記載の方法。 - 【請求項7】 R1 が8〜18個の炭素原子を有するア
ルキル残基または8〜18個の炭素原子を有するアルケ
ニル残基であり、R2 がHであり、aおよびbが合計で
2ないし15の数である式1で表されるオキシアルキル
化第一脂肪アミンと、該脂肪アミン1モル当り0.5な
いし1.5モルの式3 HOOC−R4 −COOH (式中、R4 は34個の炭素原子を有する二価の炭化水
素残基である)で表されるダイマー脂肪酸からなる群か
ら選ばれるジカルボン酸とのエステル化生成物を添加す
る請求項1記載の方法。 - 【請求項8】 エステル化生成物が脂肪アミン1モル当
り0.5ないし1.1モルのジカルボン酸から生成され
る請求項1ないし7のいずれか一つに記載の方法。
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