专利名称：用于分离乳液的处于溶剂基质中的脱乳剂及其使用方法
技术领域：
一般而言，本发明涉及油包水型和水包油型乳液的脱乳剂及其相应的溶剂基质， 其包含具有低毒性的脱乳用组合物，并且以环境友好的方式用于在原油中进行破乳。更具 体地说，本发明涉及在包含二元酸酯混杂物的溶剂基质(solvent base)中包含阴离子表面 活性剂和非离子表面活性剂的配制物。
背景技术：
可以通过在地层中钻井，从而回收存在于地层中的自然资源，如天然气、石油、矿 物和水。在石油的开采、生产、加工和精炼过程中通常会产生包含油和水的乳液。通常需要 将水从油中分离出来，以有效地制备用于进一步处理或精炼的油。现有技术中已知多种用 于从这样的乳液中除去水的脱乳剂。脱乳剂通常由一种或多种分散在溶剂体系中的表面活性剂组成，并且可以衍生自 (例如)醇类、脂肪酸类、脂肪胺类、二醇类以及烷基酚的缩和产物。而溶剂体系一般包含 芳香族馏分，包括(例如)1，2_ 二甲苯、1，3_ 二甲苯和1，4_ 二甲苯，它们可能会对健康造 成不良影响，并且不具有环境友好性。特别是，这些溶剂可能具有高的VOC(挥发性有机化 合物)含量，这可能会不符合当前的VOC法规的要求。这种包含芳香族溶剂的溶剂体系正 越来越不受欢迎，而替代型的“绿色”或环境友好型溶剂越来越成为各种应用中的首选。因 此，需要这样的用于破乳应用的溶剂基质，其对环境、人类健康等造成较少的不利影响，例 如，通过具有较低的毒性水平和VOC含量而实现。在目前使用的原油破乳方法中，通常使用静电分离法、重力分离法、离心分离法和 水力旋流器辅助分离法。在这些方法中，需要添加洗涤用水，直到原油的水含量在约4体 积％至约15体积％的范围内为止，并添加化学脱乳剂配制物，这样才能通过现有技术中已 知的分离方法分离油相和水相。有效的破乳需要在对原油乳液施加静电场或离心力之前，向洗涤用水或原油中添 加化学脱乳用组合物。含有大量浙青质和环烷酸的原油一般被称为重质原油，并且该重质 原油难以破乳。这些原油需要使用特制的脱乳剂，以进行有效地破乳。许多脱乳剂在其化 学结构中都具有酚基。同样，许多混合或分散有此种脱乳剂的溶剂基质都具有苄基或苯基。 在某些情况下，需要这样的脱乳剂和溶剂基质，其不包含上述这些基团，并且对含有浙青质 和环烷酸的原油是有效的。海上原油开采对生态的影响日益受到关注，并且也成为监管机构以及公众监察的 对象。国内和国际的环境监管机构均已认定，含有壬基苯基烃氧基化物及相关化合物的脱 乳剂对海洋环境具有有害影响。因此，需要这样的原油脱乳剂，其对环境(特别是在海洋环境中)具有较少的不利影响，例如，通过具有降低的毒性水平而实现。Newman等人的美国专利申请公开No. 2006/01356 (2006年6月22日)提供了这 样的脱乳剂配制物，其包含聚(四亚甲基二醇)和通过双官能偶联剂与该聚(四亚甲基二 醇)相连的亚烷基二醇共聚物。klvarajan等人的美国专利No. 6，294, 093(2001年9月 25日)提供了具有降低的毒性或可燃性的水性脱乳剂配制物。Varadaraj等人的美国专利 申请公开No. 2002/0161059(2002年10月31日)公开了一种包含用于使原油脱盐的烷基 芳族磺酸添加剂的脱乳剂配制物。Varadaraj等人的美国专利No. 6，599，949 (2003年7月 29日)公开了一种芳族磺酸脱乳剂配制物，特别是烷基芳族磺酸添加剂和溶剂共添加剂。 Dahanayake等人的美国专利申请公开No. 2006/0260815(2006年11月23日)公开了包含 阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的自降解发泡组合物，其中所述表面活性剂包括磺 基琥珀酸酯和磺基琥珀酰胺酸酯。Forschungszentrum Julich GMBH的国际专利申请公开 WO 2000/012660 (2000年3月9日)记载了一种通过添加嵌段共聚物而增加表面活性剂的 效力的方法。一般来说，以较高的水平使用高分子脱乳剂。因此，需要经改进的环境友好性脱乳用组合物，其在环境友好的溶剂基质中含有 低水平的表面活性剂。发明概述已经出乎意料地发现，含有磺基琥珀酸烃基酯、烃基膦酸以及它们的盐的脱乳剂 可在低浓度下有效地发挥作用。还出乎意料地发现，在本申请中公开的某些溶剂基质中引 入这些脱乳剂可增加或增强这些脱乳剂的性能。在一个方面中，本发明涉及一种脱乳用组合物，包含(a)脱乳剂，该脱乳剂通常 包含一种或多种阴离子表面活性剂和/或一种或多种非离子表面活性剂；以及(b)溶剂基 质，该溶剂基质包含二元酯混杂物。在另一个方面中，本发明涉及一种脱乳用组合物，包含(a)阴离子表面活性剂， 该阴离子表面活性剂选自由磺基琥珀酸烃基酯、烃基膦酸、它们的盐及它们的组合所组成 的组；(b)非离子表面活性剂，该非离子表面活性剂选自由环氧乙烷/环氧丙烷共聚物、聚 乙二醇乙氧基化脂肪酸酯、萜烯烃氧基化物、经改性的烷醇酰胺及它们的组合所组成的组； 以及(c)包含二元酯混杂物的溶剂基质组合物，其中所述混杂物包含(i)己二酸、戊二酸和 丁二酸的烃基酯混杂物或(ii)己二酸烃基酯的异构体。在一些实施方案中，阴离子表面活性剂的含量占表面活性剂总量的约5重量％到 约95重量％，而在其它实施方案中，非离子表面活性剂的含量占表面活性剂总量的约5重
量％到约95重量％。通常而言，阴离子表面活性剂包括烃基膦酸、月桂基膦酸、它们的盐、或它们的组 合。更通常而言，阴离子表面活性剂为磺基琥珀酸二烷基酯钠。通常而言，非离子表面活性剂包括环氧乙烷/环氧丙烷共聚物，该环氧乙烷/环氧 丙烷共聚物选自环氧乙烷/环氧丙烷的烃氧基化物、环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物或环 氧乙焼 / 环氧丙焼反向共聚物(ethylene oxide/propylene oxide reverse copolymer)。通常而言，溶剂基质组合物包含醇和直链二元酸的加合物，所述加合物如下式所 示R7-00C-A-C00-R7，其中，R7独立地包括C1-C8烷基，更通常为乙基、甲基、至少一种具有4 个碳原子的直链醇的残基，或至少一种具有至少5个碳原子的直链或支链醇的残基，并且A是-(CH2) 4_、- (CH2) 3 以及-(CH2) 2-的混合物。在另一个实施方案中，溶剂基质组合物包含直链和/或支链二元酸加合物，所述 加合物如下式所示=R3-OOC-A-COO-R4,其中，R3和R4为相同或不同的烷基，通常为C1-C8烷 基，更通常为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、正丁基或异戊基，其中A为直链或支 链的烃基。通常而言，A为具有4个碳原子的烃基的异构体。在另一个方面中，本发明涉及一种脱乳用组合物，包含(a) (i)阴离子表面活性 剂，其选自由磺基琥珀酸烃基酯、烃基膦酸、它们的盐及它们的组合所组成的组，或(ii)非 离子表面活性剂，其选自由环氧乙烷/环氧丙烷共聚物、聚乙二醇乙氧基化脂肪酸、萜烯烃 氧基化物以及它们的组合所组成的组；以及(b)包含二元酯混杂物的溶剂基质组合物。在 一个实施方案中，阴离子表面活性剂为磺基琥珀酸二烷基酯钠、辛基膦酸、月桂基膦酸、它 们的盐、以及它们的组合。在一个实施方案中，所述混杂物包含占所述混杂物的约9-11重量％的下式所示的二元酯
权利要求
1.一种脱乳用组合物，包含(a)阴离子表面活性剂，该阴离子表面活性剂选自由磺基琥珀酸烃基酯、磷酸烃基酯、 烃基膦酸、它们的盐及它们的组合所组成的组；(b)非离子表面活性剂，该非离子表面活性剂选自由环氧乙烷/环氧丙烷共聚物、聚乙 二醇乙氧基化脂肪酸酯、萜烯烃氧基化物、醇乙氧基化物、经改性的烷醇酰胺及它们的组合 所组成的组；以及(c)包含二元酯混杂物的溶剂基质组合物。
2.根据权利要求1所述的脱乳剂，其中，所述的阴离子表面活性剂的含量占全部表面 活性剂的约5重量％至约95重量％。
3.根据权利要求1所述的脱乳剂，其中，所述的非离子表面活性剂的含量占全部表面 活性剂的约5重量％至约95重量％。
4.根据权利要求1所述的脱乳剂，其中，所述的阴离子表面活性剂的含量占全部表面 活性剂的约10重量％至约80重量％。
5.根据权利要求1所述的脱乳剂，其中，所述的非离子表面活性剂的含量占全部表面 活性剂的约10重量％至约80重量％。
6.根据权利要求1所述的脱乳剂，其中，所述的阴离子表面活性剂为磺基琥珀酸二烷 基酯钠，其中所述烷基包含约5至15个碳原子。
7.根据权利要求1所述的脱乳剂，其中，所述的阴离子表面活性剂选自由烃基膦酸、月 桂基膦酸、它们的盐及它们的组合所组成的组。
8.根据权利要求1所述的脱乳剂，其中，所述的非离子表面活性剂为环氧乙烷/环氧丙 烷共聚物，该环氧乙烷/环氧丙烷共聚物选自由环氧乙烷/环氧丙烷的烃氧基化物、环氧乙 烷/环氧丙烷嵌段共聚物及环氧乙烷/环氧丙烷反向共聚物所组成的组。
9.根据权利要求8所述的脱乳剂，其中，所述的非离子表面活性剂为如下通式所示的 环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物
10.根据权利要求8所述的脱乳剂，其中，所述的非离子表面活性剂为如下通式所示的 环氧乙烷/环氧丙烷反向共聚物
11.根据权利要求10所述的脱乳剂，其中，“m”为约27，并且“η”为约8。
12.根据权利要求8所述的脱乳剂，其中，所述的非离子表面活性剂为如下式所示的环氧乙烷/环氧丙烷的烃氧基化物
13.根据权利要求1所述的脱乳剂，其中，所述的非离子表面活性剂为如下式所示的萜烯烃氧基化物
14.根据权利要求13所述的脱乳剂，其中，R6为甲基，“η”为约20至25，并且“m”为约 5至约10。
15.根据权利要求1所述的脱乳剂，其中，所述的非离子表面活性剂为如下通式所示的 聚乙二醇乙氧基化脂肪酸酯
16.根据权利要求1所述的脱乳用组合物，其中，所述的混杂物包含醇与直链 二元酸的加合物，所述加合物如下式所示R7-ooc-A-COO-R7，其中，R7为烷基，并且A 为-(CH2) 4_、- (CH2) 3 和-(CH2) 2-的混合物。
17.根据权利要求1所述的脱乳用组合物，其中，所述的混杂物包含醇与直链二元酸的 加合物，所述加合物如下式所示=R8-OOC-AI-COO-R9,其中，R8和/或R9的至少一部分为至少 一种具有4个碳原子的直链醇的残基，或为至少一种具有至少5个碳原子的直链或支链醇 的残基，其中A1为直链或支链烃基。
18.根据权利要求17所述的脱乳用组合物，其中，A1包括 ⑴-(CH2) 4-、_ (CH2) 3"和-(CH2) 2-的混合物，或(ii) -CH (CH3) -CH2--CH2-、-CH (C2H5) -CH2-和-(CH2)4-的混合物。
19.根据权利要求1所述的脱乳用组合物，其中，所述的溶剂基质组合物包含支链二元 酸的加合物，所述加合物如下式所示Rici-OOC-A2-COO-R11,其中，Rltl和R11为相同或不同的烷 基，并且A2为直链或支链烃基。
20.根据权利要求19所述的脱乳用组合物，其中，Rltl和R11独立地选自由甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、正丁基、异戊基和杂醇所组成的组。
21.根据权利要求19所述的脱乳用组合物，其中，A2包括 ⑴-(CH2) 4-、_ (CH2) 3"和-(CH2) 2-的混合物，或(ii) -CH (CH3) -CH2--CH2-、-CH (C2H5) -CH2-和-(CH2)4-的混合物。
22.根据权利要求1所述的脱乳用组合物，其中，所述的混杂物包含
23.根据权利要求1所述的脱乳用组合物，其中，所述的混杂物包含 占所述混杂物的约9-11重量％的如下式所示的二元酯
24.一种脱乳用组合物，包含(a)(i)阴离子表面活性剂，该阴离子表面活性剂选自由磺基琥珀酸烃基酯、烃基膦酸、 它们的盐及它们的组合所组成的组；或(ii)非离子表面活性剂，该非离子表面活性剂选自 由环氧乙烷/环氧丙烷共聚物、聚乙二醇乙氧基化脂肪酸、醇乙氧基化物、萜烯烃氧基化物 及它们的组合所组成的组；以及(b)包含二元酯混杂物的溶剂基质组合物。
25.根据权利要求M所述的脱乳用组合物，其中，所述的阴离子表面活性剂为磺基琥 珀酸二烷基酯钠，其中所述烷基包含约5至约15个碳原子。
26.根据权利要求M所述的脱乳用组合物，其中，所述的阴离子表面活性剂选自由烃 基膦酸、月桂基膦酸、它们的盐及它们的组合所组成的组。
27.根据权利要求M所述的脱乳用组合物，其中，所述的混杂物包含醇与直链二 元酸的加合物，所述加合物如下式所示R7-OOC-A-COO-R7，其中，R7为烷基，并且A为 ⑴-(CH2) 4-、_ (CH2) 3和-(CH2) 2-的混合物，或(ii) -CH(CH3) -CH2--CH2-、-CH(C2H5) -CH2-和-( CH2) 4-的混合物。
28.根据权利要求M所述的脱乳用组合物，其中，所述的溶剂基质组合物包含醇与直 链二元酸的加合物，所述加合物如下式所示=R8-OOC-Ai-COO-R9,其中，R8和/或R9的至少一 部分为至少一种具有4个碳原子的直链醇的残基，或为至少一种具有至少5个碳原子的直 链或支链醇的残基，其中A1为(i)-(CH2)4-、-(CH2)3和-(CH2)2-的混合物，或(ii)-CH(CH3) -CH2--CH2-、-CH (C2H5) -CH2-和-(CH2) 4_ 的混合物。
29.根据权利要求M所述的脱乳用组合物，其中，所述的萜烯烃氧基化物如下式所示 H3C /
30.一种对油和水的乳液进行破乳的方法，包括使所述乳液与脱乳用组合物接触，所述脱乳用组合物包含(a)阴离子表面活性剂，该 阴离子表面活性剂选自由磺基琥珀酸烃基酯、烃基膦酸、它们的盐及它们的组合所组成的 组；(b)非离子表面活性剂，该非离子表面活性剂选自由环氧乙烷/环氧丙烷共聚物、聚乙 二醇乙氧基化脂肪酸、醇乙氧基化物、萜烯烃氧基化物、经改性的烷醇酰胺及它们的组合所 组成的组；以及(c)包含二元酯混杂物的溶剂基质组合物。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述的阴离子表面活性剂为磺基琥珀酸二烷 基酯钠，其中所述烷基包含约5至约15个碳原子。
32.根据权利要求30所述的方法，其中，所述的混杂物包含醇与直链二元酸的加合物， 所述加合物如下式所示R7-00C-A-C00-R7，其中，R7为烷基，并且A为(i) - (CH2) 4_、-(CH2)3 和-(CH2) 2-的混合物，或(ii) -CH (CH3) -CH2--CH2-、-CH (C2H5) -CH2-和-(CH2) 4_ 的混合物。
33.根据权利要求30所述的方法，其中，所述的溶剂基质组合物包含醇与直链二元酸的加合物，所述加合物如下式所示=R8-OOC-Ai-COO-R9,其中，R8和/或R9的至少一部分为至 少一种具有4个碳原子的直链醇的残基，或为至少一种具有至少5个碳原子的直链或支链 醇的残基，其中 A1 为(i)-(CH2)4-、-(CH2)3 和-(CH2)2-的混合物，或(ii)-CH(CH3)-CH2_-CH2 -、-CH (C2H5) -CH2-和-(CH2) 4-的混合物。
34.根据权利要求30所述的方法，其中，所述的乳液为油包水型乳液。
35.一种对油和水的乳液进行破乳的方法，包括使所述乳液与以下物质接触(a)脱乳剂，其包含(i)阴离子表面活性剂，该阴离子表 面活性剂选自由磺基琥珀酸烃基酯、烃基膦酸、它们的盐及它们的组合所组成的组；或者包 含(ii)非离子表面活性剂，该非离子表面活性剂选自由环氧乙烷/环氧丙烷共聚物、聚乙 二醇乙氧基化脂肪酸、醇乙氧基化物、萜烯烃氧基化物及它们的组合所组成的组；以及(b) 包含二元酯混杂物的溶剂基质组合物。
36.根据权利要求35所述的方法，其中，所述的阴离子表面活性剂为磺基琥珀酸二烷 基酯钠，其中所述烷基包含约5至约15个碳原子。
37.根据权利要求35所述的方法，其中，所述的非离子表面活性剂为环氧乙烷/环氧丙 烷共聚物，该环氧乙烷/环氧丙烷共聚物选自由环氧乙烷/环氧丙烷的烃氧基化物、环氧乙 烷/环氧丙烷嵌段共聚物及环氧乙烷/环氧丙烷反向共聚物所组成的组。
38.根据权利要求35所述的方法，其中，所述的萜烯烃氧基化物如下式所示
39.根据权利要求35所述的方法，其中，所述的混杂物包含醇与直链二元酸的加合物， 所述加合物如下式所示R7-00C-A-C00-R7，其中，R7为烷基，并且A为(i) - (CH2) 4_、-(CH2)3 和-(CH2) 2-的混合物，或(ii) -CH (CH3) -CH2--CH2-、-CH (C2H5) -CH2-和-(CH2) 4_ 的混合物。
40.根据权利要求35所述的方法，其中，所述的溶剂基质组合物包含醇与直链二元酸 的加合物，所述加合物如下式所示=R8-OOC-Ai-COO-R9,其中，R8和/或R9的至少一部分为至 少一种具有4个碳原子的直链醇的残基，或为至少一种具有至少5个碳原子的直链或支链 醇的残基，其中 A1 为(i)-(CH2)4-、-(CH2)3 和-(CH2)2-的混合物，或(ii)-CH(CH3)-CH2_-CH2 -、-CH (C2H5) -CH2-和-(CH2) 4-的混合物。
全文摘要
本发明公开了脱乳剂，该脱乳剂包含阴离子表面活性剂，该阴离子表面活性剂选自磺基琥珀酸烃基酯、烃基膦酸及它们的盐；非离子表面活性剂，该非离子表面活性剂选自环氧乙烷/环氧丙烷共聚物、聚乙二醇乙氧基化脂肪酸、萜烯烃氧基化物以及经改性的烷醇酰胺；以及包含二元酯混杂物的溶剂基质。本发明还公开了使用所述脱乳剂以及溶剂基质进行破乳的方法。
文档编号C09K3/00GK102124069SQ200980131544
公开日2011年7月13日 申请日期2009年1月7日 优先权日2008年8月13日
发明者加里·伍德沃德, 赫维·亚当, 马尼拉勒·S·达哈纳亚克, 鲁埃拉·塔利丁-帕巴兰 申请人:罗地亚管理公司