Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
МНОГОФАЗНАЯ ЭМУЛЬСИЯ И СПОСОБ ЕЕ ПРИГОТОВЛЕНИЯ
МНОГОФАЗНАЯ ЭМУЛЬСИЯ И СПОСОБ ЕЕ ПРИГОТОВЛЕНИЯ

МНОГОФАЗНАЯ ЭМУЛЬСИЯ И СПОСОБ ЕЕ ПРИГОТОВЛЕНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Описывается многофазная эмульсия, включающая непрерывную водную фазу, фазу капелек нефтепродукта, диспергированных в непрерывной водной фазе, фазу внутренних водяных капелек, диспергированных в фазе капелек нефтепродукта, и не растворимое в воде соединение, суспендированное в фазе внутренних водяных капелек. Описывается также способ ее приготовления. Технический результат - создание стабильной многофазной эмульсии, которую можно готовить с использованием минимальных количеств поверхностно-активного вещества и которая включает добавки, предназначенные для противодействия коррозионной природе металлов, содержащихся в масляной фазе. Ее легко транспортировать и сжигать в качестве эффективного и целевого топливного продукта. 2 с. и 24 з.п. ф-лы, 2 ил., 6 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2141996
Класс(ы) патента: C10L1/32, B01F3/08
Номер заявки: 98114684/04
Дата подачи заявки: 16.07.1998
Дата публикации: 27.11.1999
Заявитель(и): Интевеп, С.А. (VE)
Автор(ы): Эрсилио Ривас (VE)
Патентообладатель(и): Интевеп, С.А. (VE)
Описание изобретения: Изобретение относится к многофазным эмульсиям и к способу их приготовления, в частности оно относится к многофазным эмульсиям, которые могут быть использованы в качестве транспортабельного топлива.
В литературе, посвященной технике приготовления эмульсий, имеется множество описаний, относящихся к двухфазным эмульсиям, т.е. к эмульсиям типа воды в масле (В/М) и к эмульсиям типа масла в воде (М/В). Многофазные эмульсии, т. е. эмульсии, включающие более двух фаз, описаны применительно к различным областям техники в патентах США 5478561, 5438041 и 4254105, а применительно к топливам - многофазная эмульсия на основе водной фазы и нефтепродукта в патенте США 5505877, являющемся более близким аналогом данного изобретения.
В топливной промышленности очень важное значение имеет конкретный состав эмульсий, равно как и многочисленные характеристики, добавки и т.п., которые оказывают влияние на стабильность эмульсии и, следовательно, на ее практическую эффективность в качестве транспортабельного топлива. Более того, в зависимости от нефтепродукта или углеводородного материала, используемого в составе эмульсии, она может включать различные загрязняющие примеси, а добавки, предназначенные для противодействия таким загрязняющим примесям, могут влиять на стабильность эмульсии.
Потребность в стабильной многофазной эмульсии, которую можно готовить с использованием уменьшенных количеств дорогостоящих компонентов, таких, как поверхностно-активные вещества и другие добавки, все еще сохраняется.
Более того, сохраняется потребность в многофазной эмульсии, в которой эффективное и экономичное противодействие коррозионной природе металлов, таких, как ванадий и т.п., которые обычно могут содержаться в фазе нефтепродукта, обеспечивается без ущерба для стабильности эмульсии.
Принимая во внимание вышеизложенное, в основу настоящего изобретения была положена задача создания стабильной многофазной эмульсии, которую можно готовить с использованием минимальных количеств поверхностно-активного вещества, а также разработка способа ее приготовления.
Далее задачей настоящего изобретения является создание стабильной многофазной эмульсии, которая включает добавки, предназначенные для противодействия коррозионной природе металлов, содержащихся в масляной фазе.
Другой задачей настоящего изобретения является создание многофазной эмульсии, которую легко транспортировать и сжигать, в качестве эффективного и целевого топливного продукта.
Другие задачи и преимущества настоящего изобретения очевидны из последующего описания.
Поставленные задачи достигаются созданием многофазной эмульсии на основе водной фазы и нефтепродукта, которая согласно изобретению включает непрерывную водную фазу, фазу капелек нефтепродукта, диспергированных в непрерывной водной фазе, фазу внутренних водяных капелек, диспергированных в фазе капелек нефтепродукта, не растворимое в воде соединение, суспендированное в фазе внутренних водяных капелек, и поверхностно-активное вещество, содержащееся практически целиком в граничном слое между фазой капелек нефтепродукта и непрерывной водной фазой многофазной эмульсии.
Предпочтительна многофазная эмульсия, в которой содержащееся в ней не растворимое в воде соединение выбрано из группы, включающей не растворимые в воде соединения магния, не растворимые в воде соединения кальция и их смеси.
Предпочтительной является многофазная эмульсия, в которой содержащееся в ней не растворимое в воде соединение выбрано из группы, включающей карбонаты, гидроксиды, оксиды, фосфаты и их смеси, предпочтительно не растворимое в воде соединение, выбранное из группы, включающей оксид магния, оксид кальция и их смеси.
Наиболее предпочтительное не растворимое в воде соединение представляет собой оксид магния.
Предпочтительна также многофазная эмульсия, в которой не растворимое в воде соединение практически полностью содержится в фазе внутренних водяных капелек.
Желательно, чтобы в многофазной эмульсии не растворимое в воде соединение содержалось в фазе внутренних водяных капелек в количестве, которое меньше или равно приблизительно 500 мас.ч/млн в пересчете на всю эмульсию, более предпочтительно в количестве, которое находится в пределах от примерно 100 до примерно 350 мас.ч/млн в пересчете на эмульсию в целом.
Далее предпочтительной является многофазная эмульсия, в которой граничный слой между фазой внутренних водяных капелек и фазой капелек нефтепродукта этой многофазной эмульсии практически не содержит добавленного поверхностно-активного вещества.
Предпочтительна также многофазная эмульсия, в которой фаза капелек нефтепродукта включает вязкий углеводородный материал, обладающий вязкостью, которая при 122oF превышает или равна приблизительно 100 сП, плотностью в градусах Американского нефтяного института меньше или равной примерно 16 и содержанием металлов по меньшей мере около 1000 мас.ч/млн.
При этом более предпочтительной является многофазная эмульсия, в которой вязкий углеводородный материал включает ванадий в количестве, превышающем или равном приблизительно 700 мас.ч/млн.
Согласно настоящему изобретению целесообразна многофазная эмульсия, характеризующаяся объемным соотношением между нефтепродуктом и общим количеством воды в эмульсии в пределах от примерно 90:10 до примерно 50:50, более предпочтительно 70:30.
Кроме того, предпочтительна многофазная эмульсия, в которой доля фазы внутренних водяных капелек составляет менее или равна приблизительно 2 об.% в пересчете на эту многофазную эмульсию.
Предпочтительна также многофазная эмульсия, в которой доля непрерывной водной фазы составляет менее или равна приблизительно 28 об.% в пересчете на эту многофазную эмульсию, в которой средний диаметр капелек фазы нефтепродукта находится в пределах от примерно 10 до примерно 30 мкм, а средний диаметр капелек фазы внутренних водяных капелек находится в пределах от примерно 2 до примерно 6 мкм.
Поверхностно-активное вещество, содержащееся в многофазной эмульсии желательно выбирать из группы, включающей оксиэтилированные алкилфенолы, оксиэтилированные спирты, оксиэтилаты нонилфенола, оксиэтилированные сорбитановые эфиры, природные поверхностно-активные вещества, неионогенные поверхностно-активные вещества, анионные поверхностно-активные вещества и их смеси.
Указанные выше задачи достигаются также разработкой способа приготовления многофазной эмульсии, при осуществлении которого согласно изобретению, приготавливают в воде суспензию не растворимого в воде соединения, приготавливают фазу нефтепродукта, приготавливают эмульсию типа воды в нефтепродукте с суспензией в фазе этого нефтепродукта, приготавливают непрерывную водную фазу и приготавливают многофазную эмульсию воды в эмульсии нефтепродукта в непрерывной водной фазе в присутствии поверхностно-активного вещества.
При этом предпочтительно суспензия содержит не растворимое в воде соединение в количестве менее или равном приблизительно 12 мас.% в пересчете на суспензию.
При осуществлении способа предпочтительным является, чтобы средний размер водяных капелек в эмульсии типа воды в нефтепродукте находится в пределах от примерно 2 до примерно 6 мкм; объемное соотношение между нефтепродуктом и водой в эмульсии воды в нефтепродукте предпочтительно находится в пределах от примерно 90:10 до примерно 98:2; средний диаметр капелек фазы нефтепродукта предпочтительно находится в пределах от примерно 10 до примерно 30 мкм.
Кроме того, объемное соотношение между фазой нефтепродукта и общим количеством воды в многофазной эмульсии предпочтительно находится в пределах от примерно 90:10 до примерно 50:50, а наиболее предпочтительно 70:30.
Предпочтительно также стадию приготовления эмульсии воды в нефтепродукте осуществлять при практически полном отсутствии добавляемого поверхностно-активного вещества.
Ниже изобретение более подробно поясняется на примере предпочтительных вариантов его выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг. 1 - схематическое изображение многофазной эмульсии, соответствующей настоящему изобретению, и
на фиг. 2 - блок-схема осуществления способа приготовления описываемой многофазной эмульсии.
Настоящее изобретение относится к многофазным эмульсиям, в частности к эмульсиям типа "вода - битум в воде", которые могут быть использованы в качестве транспортабельного топлива, и к способу их приготовления.
На фиг. 1 схематично изображена многофазная эмульсионная система в соответствии с настоящим изобретением. Как видно на этом чертеже, эмульсионная система 10 включает непрерывную водную фазу 12, фазу нефтепродукта или углеводородного материала, диспергированного в непрерывной водной фазе 12, которая на фиг. 1 показана в виде единственной капельки 14 нефтепродукта, и фазу внутренних водяных капелек, диспергированных в капельках 14 нефтепродукта, которые представлены на фиг. 1 в виде водяных капелек 16. В соответствии с настоящим изобретением водяные капельки 16 представляют собой взвесь или суспензию не растворимого в воде соединения, показанного в виде частиц 18, которые, как это описано ниже, экономически эффективным путем вводят в многофазную эмульсию по настоящему изобретению и преимущество которых состоит в том, что во время сгорания они обеспечивают противодействие нежелательным побочным эффектам других материалов, обнаруживаемых, как правило, в фазе нефтепродукта этой эмульсии, без нежелательного влияния на стабильность эмульсии.
Для придания улучшенной способности к транспортировке и перекачиванию вязких углеводородов на их основе можно готовить эмульсии, такие, как эмульсия по настоящему изобретению, что позволяет упростить применение вязких углеводородных материалов в качестве топлива. Однако при приготовлении таких эмульсий обычно необходимы поверхностно-активные вещества, которые придают эмульсии стабильность и предотвращают ее быстрое старение. Более того, вязкие углеводороды могут включать ряд различных компонентов, таких, как металлы, в частности ванадий, которые вызывают коррозию или создают другие затруднения при сжигании топлива. В соответствии с настоящим изобретением описывается многофазная эмульсия, показанная на фиг. 1, и способ приготовления такой эмульсии, схема которого показана на фиг. 2, преимущество которых состоит в том, что их применение позволяет уменьшить количество поверхностно-активного вещества, необходимое для образования эмульсии, а также позволяет экономически эффективно уменьшать нежелательное влияние металлов, таких, как ванадий, без дестабилизации эмульсии.
Приемлемой фазой капелек нефтепродукта в составе многофазной эмульсии по настоящему изобретению может служить фаза любого необходимого нефтепродукта или углеводородного материала. Однако для достижения максимальных преимуществ, обеспечиваемых настоящим изобретением, особенно приемлемы вязкие углеводородные материалы. Предпочтительные вязкие углеводородные материалы включают сырую нефть или битумы, которые характеризуются вязкостью, превышающей или равной приблизительно 100 сП при 122oF, которые обладают плотностью в градусах Американского нефтяного института 16 или меньше, которым свойственно высокое содержание металлов, составляющее, как правило, по меньшей мере приблизительно 1000 мас.ч/млн, высокое содержание серы и высокое содержание асфальтенов и которые обычно отличаются высокой температурой потери текучести. Конкретным примером вязкого углеводородного материала, пригодного для использования в соответствии с настоящим изобретением, является битум месторождения Cerro Negro. Этот битум содержит значительные количества ванадиевых соединений, составляющие свыше или равные приблизительно 700 мас. ч/млн, которые при сжигании битума в качестве топлива, как правило, обусловливают проблемы коррозии и образования металлсодержащего нагара. Битум такого типа вводят в состав эмульсии, поставляемой на рынок под товарным знаком OrimulsionR фирмой Bitor, S.A. Для борьбы с нежелательными эффектами ванадия в эту двухфазную эмульсию добавляют нитрат магния, являющийся водорастворимым соединением. Однако нитрат магния, как было установлено, способствует росту бактерий и т.п. микроорганизмов, которые содержатся в естественных условиях в битуме и которые, как было установлено, в свою очередь, вызывают дестабилизацию эмульсии.
В соответствии с настоящим изобретением для борьбы с нежелательным влиянием ванадия в состав многофазной эмульсии вводят не растворимое в воде соединение, наиболее предпочтительно не растворимое соединение магния или кальция, такое, как карбонат, гидроксид, оксид или фосфат магния, кальция или и того, и другого, но в форме, которая не стимулирует роста бактерий, что в результате приводит к дестабилизации эмульсии.
В качестве не растворимых компонентов для добавления в многофазную эмульсию по настоящему изобретению особенно предпочтительны оксиды магния или кальция, поскольку они оказывают эффективное противодействие влиянию ванадия, а также легко доступны в больших количествах.
Предпочтительная многофазная эмульсия в соответствии с настоящим изобретением характеризуется средним размером капелек нефтепродукта 14 в пределах от примерно 10 до примерно 30 мкм, а также предпочтительным средним размером внутренних капелек 16 водной фазы в пределах от примерно 2 до примерно 6 мкм. Не растворимое в воде соединение 18 практически полностью находится во внутренних капельках 16 воды.
В предпочтительном варианте в многофазной эмульсии по настоящему изобретению объемное соотношение между битумом и водой в этой эмульсии составляет в целом от примерно 90:10 до примерно 50:50, наиболее предпочтительно приблизительно 70: 30. Более того, предпочтительное содержание воды в фазе внутренних водяных капелек 16 составляет менее или равно приблизительно 2 об. % в пересчете на эмульсию в целом, в то время как предпочтительное содержание воды в непрерывной фазе 12 составляет менее или равно примерно 28 об.% в пересчете на эмульсию в целом.
Предпочтительная многофазная эмульсия по настоящему изобретению содержит не растворимое в воде соединение, находящееся практически полностью в фазе внутренних капелек воды, в количестве, которое меньше или равно приблизительно 500 мас. ч/млн в пересчете на эмульсию в целом, а более предпочтительная - в количестве, которое находится в пределах от примерно 100 до примерно 350 мас.ч/млн в пересчете на эмульсию в целом. В предпочтительном варианте используют нерастворимое соединение 18, средний размер частиц которого находится в пределах от примерно 0,01 до примерно 1 мкм.
Как указано ниже, в предпочтительном варианте многофазную эмульсию по настоящему изобретению готовят с использованием поверхностно-активного вещества только при осуществлении стадии, на которой в непрерывной водной фазе 12 диспергируют капельки 14 нефтепродукта. Таким образом, конечная многофазная эмульсия по настоящему изобретению практически свободна от добавляемого поверхностно-активного вещества в той части эмульсии, которая составляет внутренние капельки 16 водной фазы, диспергированные в капельках 14 фазы нефтепродукта, в частности на границе 15 между фазой внутренних водяных капелек и фазой нефтепродукта, в то время как добавляемое поверхностно-активное вещество содержится по существу только в той части эмульсии, которая составляет граничный слой 17 между непрерывной водной фазой 12 и фазой 14 капелек нефтепродукта.
На фиг. 2 показана блок-схема способа приготовления многофазной эмульсии в соответствии с настоящим изобретением. Вначале готовят взвесь или суспензию в воде необходимого не растворимого в воде соединения. Эту суспензию можно готовить путем простого перемешивания в воде не растворимого в ней соединения, взятого в нужной концентрации. С этой целью в предпочтительном варианте не растворимое в воде соединение смешивают с водой с таким расчетом, чтобы получить суспензию, включающую воду и не растворимое соединение в количестве, которое меньше или равно приблизительно 12 мас.%, предпочтительно составляет от примерно 1 до примерно 9 мас.% в пересчете на суспензию.
Готовят также фазу нефтепродукта, предпочтительно вязкого углеводородного материала, такого, как битум и т.п., как об этом сказано выше. Далее этот битум смешивают с суспензией и направляют в смеситель 20, в котором смесь подвергают перемешиванию в течение такого периода времени и при такой скорости перемешивания, которых достаточно для получения эмульсии суспензии в нефтепродукте, предпочтительно характеризующейся объемным соотношением между нефтепродуктом и суспензией в пределах от примерно 90:10 до примерно 98: 2. При необходимости перед смешением битум можно подогревать с целью повысить его текучесть. Суспензию и битум можно перемешивать, например, при скорости вращения мешалки в интервале от примерно 1000 до примерно 5000 об/мин и в течение времени в пределах от примерно 1 до примерно 3 мин, что позволяет получать суспензию в битумной эмульсии, которая в предпочтительном варианте характеризуется средним размером капелек водной суспензии, предпочтительно составляющим от примерно 2 до примерно 6 мкм. Не растворимое в воде соединение практически целиком находится в водной суспензионной фазе.
Далее в предпочтительном варианте в суспензию в битумной эмульсии добавляют смесь воды с поверхностно-активным веществом и подвергают перемешиванию в течение такого промежутка времени, которого достаточно для приготовления многофазной эмульсии, включающей капельки суспензии в битумной эмульсии, диспергированные во всей водной непрерывной фазе. Эту стадию смешения можно эффективно осуществлять в смесителе 22, в результате чего обеспечивается получение целевой конечной многофазной эмульсии, средний размер капелек суспензии в битумной эмульсии которой в предпочтительном варианте находится в интервале от примерно 10 до примерно 30 мкм. В предпочтительном варианте эту стадию осуществляют смешением вначале воды и поверхностно-активного вещества в количествах, достаточных для получения многофазной эмульсии при объемном соотношении между битумом и водой приблизительно 85:15, с последующим разбавлением этой многофазной эмульсии до целевого конечного соотношения, например, до соотношения между битумом и водой приблизительно 70:30.
Поверхностно-активные вещества, предназначенные для использования на заключительной стадии смешения, как это указано выше, можно соответствующим образом выбрать из группы, включающей неионогенные поверхностно-активные вещества, такие, как оксиэтилированные алкилфенолы, оксиэтилированные спирты, нонилфенолоксиэтилаты и сложные оксиэтилированные сорбитановые эфиры, а также природные поверхностно-активные вещества, смеси природных и неионогенных поверхностно-активных веществ и анионные поверхностно-активные вещества, такие, как сульфаты, сульфонаты и карбоксилаты. Особенно предпочтительными на этой стадии поверхностно-активными веществами являются неионогенные поверхностно-активные вещества, такие, как оксиэтилированный тридеканол, природные поверхностно-активные вещества, активированные аминами, такими, как моноэтаноламин, и их смеси. В соответствии с изобретением в предпочтительном варианте поверхностно-активное вещество вводят в количествах, которые составляют от примерно 500 до примерно 4000 мас.ч/млн, более предпочтительно от примерно 1000 до примерно 3000 мас.ч/млн в пересчете на битум.
Как указано выше, в предпочтительном варианте осуществления предлагаемого способа приготовления многофазной эмульсии воду используют в таких количествах, в которых она содержится в суспензии и смеси воды с поверхностно-активным веществом и при которых обеспечивается достижение конечного объемного соотношения между битумом и водой в многофазной эмульсии в пределах от примерно 90: 10 до примерно 50: 50, наиболее предпочтительно равного приблизительно 70: 30. Более того, предпочтительное содержание воды во внутренних водяных капельках или в суспензионной фазе в многофазной эмульсии составляет меньше и равно примерно 2 об.%, а в водной непрерывной фазе ее содержание составляет меньше или равно примерно 28 об.%, причем оба значения выражены в пересчете на эмульсию в целом.
Эмульсии, приготовленные в соответствии с настоящим изобретением, включают суспензию в битумных капельках, которые достаточно велики для того, чтобы удержать внутри себя капельки суспензии, и которые, тем не менее, достаточно малы для того, чтобы обеспечить эффективное сгорание.
Было установлено, что вышеописанная многофазная эмульсия обладает превосходной стабильностью и целевыми характеристиками текучести с точки зрения транспортабельности и сгорания. Более того, эту эмульсию готовят с использованием относительно малых количеств поверхностно-активных веществ, а не растворимые в воде соединения магния и кальция в фазе внутренних водяных капелек, как было установлено, значительно уменьшают нежелательное воздействие ванадия и т. п. примесей, которые обычно содержатся в битуме, одновременно избегая высоких затрат, нестабильности эмульсии и других проблем, связанных с использованием водорастворимых соединений.
Приготовление и улучшенные свойства многофазных эмульсий в соответствии с настоящим изобретением далее проиллюстрированы на следующих примерах.
Пример 1.
Этот пример демонстрирует стабильность с точки зрения диаметра (D) капелек и вязкости (при 20 и 100 1/с) многофазных эмульсий, приготовленных с использованием варьируемых количеств оксида магния и поверхностно-активных веществ различных типов.
С использованием в качестве исходного материала суспензии оксида магния в воде в варьируемых концентрациях готовили ряд многофазных эмульсий. 980 г битума месторождения Cerro Negro выдерживали при 60oC в приемлемом контейнере в течение 1 ч, добавляли 20 мл суспензии оксида магния и перемешивали в течение 3 мин при скорости вращения мешалки 1400 об/мин, в результате чего образовывалась суспензия в битумной эмульсии. Одновременно в 45,88 г воды растворяли 0,98 г поверхностно-активного вещества и эту смесь поверхностно-активное вещество/вода вводили в суспензию в битумной эмульсии и перемешивали в течение 3 мин при скорости вращения мешалки 700 об/мин с получением многофазной эмульсии, в которой объемное соотношение между битумом и водой составляло 85:15. В эту эмульсию 85:15 дополнительно добавляли 74,12 г воды и перемешивали с низкой степенью сдвига в течение еще одной минуты, в результате чего получали готовую многофазную эмульсию 70:30, соответствовавшую настоящему изобретению, которая включала приблизительно 28 об.% воды в непрерывной фазе и примерно 2 об.% воды в фазе внутренних водяных капелек.
В экспериментах данного примера использовали несколько различных поверхностно-активных веществ. Образцы испытывали с использованием смеси оксиэтилированного тридеканола с моноэтаноламином при содержании в каждом из образцов 0, 100 и 350 мас.ч/млн оксида магния, образцы испытывали также с использованием только моноэтаноламина в качестве поверхностно-активного вещества в каждом образце при содержании 0, 100 и 350 мас.ч/млн оксида магния.
Свойства эмульсий, приготовленных с использованием смеси оксиэтилированного тридеканола с моноэтаноламином, при хранении представлены в таблице 1. Вязкость для каждого случая измерений в этих примерах определяли при 30oC с помощью вискозиметра Haake RV 20 с концентрическими цилиндрами типа МС-1.
Результаты полученные при хранении эмульсий, приготовленных с использованием только моноэтаноламина, представлены в таблице 2.
Как видно из таблиц, многофазные эмульсии, приготовленные в соответствии с настоящим изобретением с использованием оксида магния в качестве не растворимого в воде соединения и с использованием различных поверхностно-активных веществ, проявляли превосходную стабильность.
Пример 2.
Этот пример демонстрирует приготовление и характеристики эмульсий в соответствии с настоящим изобретением с использованием оксида кальция в качестве не растворимого в воде соединения. Многофазные эмульсии готовили аналогично примеру 1 при 0, 100 и 350 мас.ч/млн оксида кальция для смеси поверхностно-активных веществ - моноэтаноламина с оксиэтилированным тридеканолом и для одного моноэтаноламина в качестве поверхностно-активного вещества. В таблице 3 представлены характеристики, полученные при хранении эмульсий, приготовленных с использованием смеси моноэтаноламина с оксиэтилированным тридеканолом в качестве поверхностно-активного вещества.
В таблице 4 представлены характеристики, полученные при хранении эмульсий, приготовленных с использованием в качестве поверхностно-активного вещества только одного моноэтаноламина.
Как и в примере 1, результаты, полученные в примере 2, свидетельствуют о том, что эмульсии по настоящему изобретению при варьируемых концентрациях не растворимого оксида кальция и при использовании поверхностно-активных веществ различных типов проявляли хорошую стабильность, на которую указывают практически постоянные вязкость и размеры капелек.
Пример 3.
Этот пример демонстрирует приготовление и стабильность многофазных эмульсий, приготовленных в соответствии с изобретением, содержавших 1 об.% водяных капелек во внутренней фазе суспензии в битуме, в сравнении с эмульсиями, содержавшими 2 об.% воды, по примерам 1 и 2. Готовили четыре серии эмульсий, две из которых готовили таким образом, что они включали 1 и 2 об.% внутренних водяных капелек с оксидом магния в суспензии, с использованием в качестве поверхностно-активного вещества оксиэтилированного нонилфенола (продукта Intan 100), а две другие готовили с использованием соответственно 1 и 2% капелек водной суспензии и оксиэтилированного спирта в качестве поверхностно-активного вещества (продукта Intan 200).
Эмульсии, содержавшие 2 об.% воды в суспензии в битумной эмульсии, готовили аналогично примеру 1. Эмульсии, содержавшие 1% воды во внутренних водяных капельках суспензионной фазы, готовили следующим образом.
990 г битума месторождения Cerro Negro выдерживали при 60oC в приемлемом сосуде в течение 1 ч. В этот битум добавляли 10 мл суспензии оксида магния и перемешивали в течение 3 мин при скорости вращения мешалки 1400 об/мин. 0,99 г поверхностно-активного вещества растворяли в 49,41 г воды и эту смесь поверхностно-активное вещество/вода вводили в суспензию в битумной эмульсии и перемешивали с помощью греющих лопаток в течение 3 мин при скорости вращения мешалки 700 об/мин с получением таким образом многофазной эмульсии типа "суспензия битума в воде", в которой соотношение между битумом и водой составляло 85:15. В эту многофазную эмульсию дополнительно добавляли 74,87 г воды и перемешивали с низкой степенью сдвига в течение еще 1 мин, в результате чего получали целевую многофазную эмульсию, в которой соотношение между битумом и водой составляло приблизительно 70:30.
В таблице 5 приведены характеристики, полученные при хранении для 1%- и 2%-ной эмульсий, приготовленных с использованием в качестве поверхностно-активного вещества оксиэтилированного нонилфенола (продукта Intan 100).
В таблице 6 приведены характеристики, полученные при хранении, и свойства эмульсий, приготовленных с использованием оксиэтилированного спирта (продукта Intan 200).
Как видно из таблиц, превосходные результаты достигались для всех четырех многофазных эмульсий, приготовленных в соответствии с настоящим изобретением. В настоящее изобретение можно вносить различные изменения и модификации, не выходя при этом за его объем. Таким образом, во всех отношениях представленный вариант выполнения следует рассматривать как иллюстрирующий, а не ограничивающий объем изобретения, который определяется формулой изобретения, охватывающей все вносимые в него изменения и весь диапазон возможных эквивалентов.
Формула изобретения: 1. Многофазная эмульсия на основе водной фазы и нефтепродукта, отличающаяся тем, что она включает непрерывную водную фазу, фазу капелек нефтепродукта, диспергированных в непрерывной водный фазе, фазу внутренних водяных капелек, диспергированных в фазе капелек нефтепродукта, не растворимое в воде соединение, суспендированное в фазе внутренних водяных капелек, и поверхностно-активное вещество, содержащееся практически целиком в граничном слое между фазой капелек нефтепродукта и непрерывной водной фазой многофазной эмульсии.
2. Многофазная эмульсия по п.1, в которой содержащееся в ней не растворимое в воде соединение выбрано из группы, включающей не растворимые в воде соединения магния, не растворимые в воде соединения кальция и их смеси.
3. Многофазная эмульсия по п.2, в которой содержащееся в ней не растворимое в воде соединение выбрано из группы, включающей карбонаты, гидроксиды, оксиды, фосфаты и их смеси.
4. Многофазная эмульсия по п.1, в которой содержащееся в ней не растворимое в воде соединение выбрано из группы, включающей оксид магния, оксид кальция и их смеси.
5. Многофазная эмульсия по п.1, в которой содержащееся в ней не растворимое в воде соединение представляет собой оксид магния.
6. Многофазная эмульсия по п.1, в которой не растворимое в воде соединение практически полностью содержится в фазе внутренних водяных капелек.
7. Многофазная эмульсия по п.1, в которой не растворимое в воде соединение содержится в фазе внутренних водяных капелек в количестве, которое меньше или равно приблизительно 500 мас.ч./млн в пересчете на всю эмульсию.
8. Многофазная эмульсия по п.1, в которой не растворимое в воде соединение содержится в фазе внутренних водяных капелек в количестве, которое находится в пределах от примерно 100 до примерно 350 мас.ч./млн в пересчете на эмульсию в целом.
9. Многофазная эмульсия по п.1, в которой граничный слой между фазой внутренних водяных капелек и фазой капелек нефтепродукта этой многофазной эмульсии практически не содержит добавленного поверхностно-активного вещества.
10. Многофазная эмульсия по п.1, в которой фаза капелек нефтепродукта включает вязкий углеводородный материал, обладающий вязкостью, которая при 122oF превышает или равна приблизительно 100 сП, плотностью в градусах Американского нефтяного института, меньшей или равной примерно 16, и содержанием металлов по меньшей мере около 1000 мас.ч./млн.
11. Многофазная эмульсия по п.10, в которой вязкий углеводородный материал включает ванадий в количестве, превышающем или равном приблизительно 700 мас.ч./млн.
12. Многофазная эмульсия по п.1, где эта эмульсия характеризуется объемным соотношением между нефтепродуктом и общим количеством воды в эмульсии в пределах от примерно 90 : 10 до примерно 50 : 50.
13. Многофазная эмульсия по п.1, в которой объемное соотношение между нефтепродуктом и общим количеством воды в этой эмульсии составляет приблизительно 70 : 30.
14. Многофазная эмульсия по п.1, в которой доля фазы внутренних водяных капелек составляет менее или равна приблизительно 2 об.% в пересчете на эту многофазную эмульсию.
15. Многофазная эмульсия по п.12, в которой доля непрерывной водной фазы составляет менее или равна приблизительно 28 об.% в пересчете на эту многофазную эмульсию.
16. Многофазная эмульсия по п.1, в которой средний диаметр капелек фазы нефтепродукта находится в пределах от примерно 10 до примерно 30 мкм.
17. Многофазная эмульсия по п.1, в которой средний диаметр капелек фазы внутренних водяных капелек находится в пределах от примерно 2 до примерно 6 мкм.
18. Многофазная эмульсия по п.1, в которой содержащееся в ней поверхностно-активное вещество выбрано из группы, включающей оксиэтилированные алкилфенолы, оксиэтилированные спирты, оксиэтилаты нонилфенола, оксиэтилированные сорбитановые эфиры, природные поверхностно-активные вещества, неионогенные поверхностно-активные вещества, анионные поверхностно-активные вещества и их смеси.
19. Способ приготовления многофазной эмульсии, при осуществлении которого приготавливают в воде суспензию не растворимого в воде соединения, приготавливают фазу нефтепродукта, приготавливают эмульсию типа воды в нефтепродукте с суспензией в фазе этого нефтепродукта, приготавливают непрерывную водную фазу и приготавливают многофазную эмульсию воды в эмульсии нефтепродукта в непрерывной водной фазе в присутствии поверхностно-активного вещества.
20. Способ по п.19, в котором суспензия содержит не растворимое в воде соединение в количестве, менее или равном приблизительно 12 мас.% в пересчете на суспензию.
21. Способ по п.19, в котором средний размер водяных капелек в эмульсии типа воды в нефтепродукте находится в пределах от примерно 2 до примерно 6 мкм.
22. Способ по п.19, в котором объемное соотношение между нефтепродуктом и водой в эмульсии воды в нефтепродукте находится в пределах от примерно 90 : 10 до примерно 98 : 2.
23. Способ по п.19, в котором средний диаметр капелек фазы нефтепродукта находится в пределах от примерно 10 до примерно 30 мкм.
24. Способ по п.19, в котором объемное соотношение между фазой нефтепродукта и общим количеством воды в многофазной эмульсии находится в пределах от примерно 90 : 10 до примерно 50 : 50.
25. Способ по п.19, в котором объемное соотношение между фазой нефтепродукта и общим количеством воды в многофазной эмульсии составляет примерно 70 : 30.
26. Способ по п.19, в котором стадию приготовления эмульсии воды в нефтепродукте осуществляют при практически полном отсутствии добавляемого поверхностно-активного вещества.