專利名稱：泡沫控制組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種泡沫控制組合物以及一種限制從原油和氣體混合物中分離出氣體過(guò)程中形成泡沫的方法。
在正常高壓時(shí)，原油含有溶解的氣體如甲烷和其它烷烴。然而，當(dāng)原油在氣-油分離器中提取時(shí)，分離器中的低壓環(huán)境會(huì)使溶解的氣體和強(qiáng)烈的油泡沫釋放出來(lái)。氣體分離的結(jié)果是形成兩相，一相是含有天然氣和泡沫的氣相，另一相是含有原油的液相。
當(dāng)氣體從分離器頂部被抽走時(shí)，氣體分離過(guò)程中產(chǎn)生的泡沫可導(dǎo)致原油的損失。為解決這個(gè)問(wèn)題，眾所周知的方法是用消泡劑限制泡沫的形成。
歐洲專利EP 0181181描述了在原油加工過(guò)程中使用氟-硅氧烷流體作為泡沫抑制劑。這篇文獻(xiàn)中描述了這種物質(zhì)在油井頂(wellhead)以及煉油廠操作中的應(yīng)用。然而這些物質(zhì)價(jià)格非常昂貴。
當(dāng)甲烷從原油中被部分除掉時(shí)，可以產(chǎn)生一些術(shù)語(yǔ)稱為微-氣分散體的泡沫也是人所共知的。這種泡沫穩(wěn)定存在因此難以打破。
歐洲專利EP 0091257描述了一種用于打破原油加工過(guò)程中形成的泡沫，尤其是微-氣分散體的物質(zhì)。這種物質(zhì)含有一種重均分子量M(w)在100,000-300,000之間的線性聚二甲基硅氧烷。這些線性的聚二甲基硅氧烷25℃時(shí)粘度在500,000到1,000,000mm2/sec之間，因此不容易分散在溶劑中。這篇文獻(xiàn)也指出，這些聚合物分子量過(guò)高如大于1,750,000的部分會(huì)由于其分散性降低而損害這些物質(zhì)的有效性。
歐洲專利EP 0163541和EP 0270273都描述了制備含有幾種組分的反應(yīng)產(chǎn)品的復(fù)合泡沫控制組合物，這幾種組分之一就是粘度為“幾百萬(wàn)厘沲”的聚二有機(jī)硅氧烷。文獻(xiàn)中描述的這種聚合物的最大粘度為五千萬(wàn)厘沲，這相當(dāng)于分子量在315000范圍內(nèi)。
美國(guó)專利US 3700587涉及了一種抑制在通過(guò)延遲焦化過(guò)程將殘?jiān)娃D(zhuǎn)化為焦炭過(guò)程中泡沫產(chǎn)生的方法，同時(shí)它也涉及了引入0.005到大約100p.p.m的粘度至少為150000，優(yōu)選達(dá)到3,000,000厘沲的聚二甲基硅氧烷。粘度為3,000,000的聚二甲基硅氧烷分子量在215000范圍內(nèi)。
本發(fā)明的目的是提供一種含有高分子量的聚二甲基硅氧烷并能控制原油加工過(guò)程中形成的泡沫的組合物。
一方面，本發(fā)明提供了一種在液態(tài)有機(jī)稀釋劑中含有有機(jī)硅氧烷的泡沫控制組合物，其特征在于這種泡沫控制組合物含有至少0.1％重量的有機(jī)硅氧烷，并且這種有機(jī)硅氧烷的重均分子量至少為1,800,000而多分散性不超過(guò)4。
現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)公開了用于本發(fā)明的有機(jī)硅氧烷作為不同于原油消泡劑的應(yīng)用。通常，它們有如下分子式(1)中表達(dá)的結(jié)構(gòu)
該分子式中R獨(dú)立是一個(gè)烴基，優(yōu)選1-20個(gè)碳原子。例如，包括單價(jià)烷基如甲基、乙基、丙基和丁基，鏈烯基如乙烯基和己烯基，或芳基如苯基。式中R1獨(dú)立是一個(gè)R基或羥基。式中R2獨(dú)立是C9-35的烷基或碳氧基團(tuán)如甲氧基、乙氧基、2-甲氧基乙氧基、乙酰氧基、縮水甘油氧丙基和環(huán)氧基。式中Y獨(dú)立是R基或羥基。式中的a,b和c的值為0或正整數(shù)，如果a,b和c中至少有一個(gè)為整數(shù)則a,b和c的值要使得有機(jī)硅氧烷的重均分子量至少為1,800,000而多分散性不超過(guò)4。
上述有機(jī)硅氧烷主要是線性物質(zhì)。然而，也可能存在少量支鏈(例如達(dá)到1或2％)。
這里優(yōu)選的有機(jī)硅氧烷中至少80％的R基為碳原子數(shù)為1-4的烷基，更優(yōu)選甲基。也優(yōu)選Y為OH(如以羥基封端的聚二甲基硅氧烷)的有機(jī)硅氧烷。
這些有機(jī)硅氧烷可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)，例如以如堿或堿金屬氫氧化物為催化劑通過(guò)如八甲基環(huán)四硅氧烷或十甲基環(huán)五硅氧烷等的環(huán)硅氧烷的聚合反應(yīng)來(lái)制備。同樣，它們也可以通過(guò)如J.M.Zeigler和F.W.GordonFearon所著的《硅基聚合物科學(xué)》等的化學(xué)教科書介紹的低分子量以α，ω硅烷醇封端的聚二甲基硅氧烷的縮聚反應(yīng)制得。
為使本發(fā)明中的消泡劑有效，上述的有機(jī)硅氧烷的重均分子量至少要達(dá)到1,800,000且多分散性不超過(guò)4。我們發(fā)現(xiàn)高分子量的有機(jī)硅氧烷在限制泡沫形成方面比低分子量的有機(jī)硅氧烷更有效。同樣，我們也發(fā)現(xiàn)這種物質(zhì)的多分散性應(yīng)該低以使足夠高濃度的高分子量組分在不受低分子量組分干擾下存在。
本發(fā)明中描述的分子量可通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)測(cè)量。優(yōu)選通過(guò)帶有混合床的2×300mm×7.8mm PL硅膠色譜柱并以甲苯作流動(dòng)相的粒度排阻色譜法測(cè)量該分子量。使用折光指數(shù)檢測(cè)器并用聚苯乙烯校準(zhǔn)。重量歸一化分布(重均分子量(Mw))和以重均分子量對(duì)數(shù)均分子量的比值表示的多分散性(P)描述如下。
在重均分子量至少為1,800,000并且其多分散性不超過(guò)4的條件下，可以使用含有不同有機(jī)硅氧烷或不同分子量的有機(jī)硅氧烷的混合物。
泡沫控制組合物中優(yōu)選的有機(jī)硅氧烷重均分子量在1,800,000-5,000,000之間，并且多分散性小于4。
泡沫控制組合物中使用的有機(jī)硅氧烷濃度至少為0.1％重量。有機(jī)硅氧烷的濃度優(yōu)選為大約0.1-50％重量。
本發(fā)明中使用的液體有機(jī)稀釋劑要求并不苛刻，可以包括稀釋(溶解或分散)時(shí)不嚴(yán)重?fù)p害有機(jī)硅氧烷結(jié)構(gòu)的幾乎所有已知物質(zhì)。這些物質(zhì)在現(xiàn)有技術(shù)中已公開并且許多都是市場(chǎng)可得的。它們包括，例如，烷烴，如丁烷、戊烷、己烷；鹵代烷烴，如二氯甲烷；醚，如乙醚；酮，如甲乙酮；芳香烴，如甲苯或二甲苯；和石油餾分，如包括石油溶劑油的溶劑油。此處優(yōu)選烴，最優(yōu)選石油溶劑油。
本發(fā)明中使用的優(yōu)選液體有機(jī)稀釋劑通常具有低分子量。最優(yōu)選的液體有機(jī)稀釋劑25℃時(shí)粘度在0.5-1000mPa.s，最優(yōu)選1-5mPa.s。
本發(fā)明的泡沫控制組合物通過(guò)把有機(jī)硅氧烷逐步加入液體有機(jī)稀釋劑中來(lái)制備，反之亦可。通常通過(guò)公知的攪拌和稀釋技術(shù)完成。
液體有機(jī)稀釋劑加入到有機(jī)硅氧烷中來(lái)降低泡沫控制組合物的粘度，這樣增加其在要消泡的組合物中的分散性。通常，稀釋有機(jī)硅氧烷直到組合物25℃時(shí)的粘度大約在50-5000mPa.s。
如需要，其它物質(zhì)例如填料、著色劑、香料等常規(guī)加入硅氧烷消泡劑中的物質(zhì)也可加入這種消泡劑中。
另一方面，本發(fā)明提供了一種用于限制從原油和氣體混合物中分離氣體過(guò)程中形成泡沫的方法，包括在所說(shuō)的分離過(guò)程之前或期間向原油和氣體混合物中加入泡沫控制組合物，其特征在于所說(shuō)的泡沫控制組合物中至少含有0.1％的在液體有機(jī)稀釋劑之中的有機(jī)硅氧烷，有機(jī)硅氧烷的重均分子量至少為1,800,000，且其多分散性不超過(guò)4。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，上述泡沫控制組合物可在從原油分離氣體過(guò)程之前或之中簡(jiǎn)單地分散在原油和氣體的混合物中。在這種情況下，當(dāng)氣體從原油中分離時(shí)這些有機(jī)硅氧烷限制泡沫的形成。
本發(fā)明中泡沫控制組合物的用量取決于產(chǎn)生泡沫的物質(zhì)及過(guò)程。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員可確定其精確用量。通常，用量的變化范圍很寬，例如，基于產(chǎn)生泡沫的物質(zhì)的重量計(jì)，大約0.01ppm-大約10％重量的有機(jī)硅氧烷。
這種方法可以用在如井頂、氣-油分離器、或任何其它由于氣體從原油中分離而形成泡沫的場(chǎng)合。
下面以實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明。在這些實(shí)例中，除非特別指出所有的份數(shù)和百分?jǐn)?shù)都以重量計(jì)。所有粘度都是通過(guò)Broodfield錐板粘度計(jì)測(cè)定。這種測(cè)量是在25℃溫度下進(jìn)行。
消泡劑的性能用噴射測(cè)試法評(píng)價(jià)。這種測(cè)試包括使用摻雜10ml正己烷的北海Sullom Voe終端的90ml的原油。這種混合物倒入含有末端綁有氣體分散器的進(jìn)氣管的圓筒的進(jìn)氣口中。這個(gè)擴(kuò)散器是一個(gè)由熔融晶態(tài)氧化鋁顆粒組成的直徑為25.3mm的球形氣體石制擴(kuò)散器。進(jìn)氣管剛好觸及圓筒的底部并大約在圓形截面的中央。
被測(cè)定的5-100微升的消泡劑組合物加入到原油混合物的表面。
在加入消泡劑以后，流入進(jìn)氣管的空氣開始以30l/h的速率導(dǎo)入。
產(chǎn)生的泡沫體積百分?jǐn)?shù)在刻度管中測(cè)量并且在2分鐘內(nèi)對(duì)時(shí)間作記錄。
用于制備泡沫控制組合物的液體有機(jī)稀釋劑是EXXON公司出售的商品名為Varsol60的石油溶劑并且25℃時(shí)的粘度為1.5mPa.s。
實(shí)施例1泡沫控制組合物(A)是通過(guò)將在90份石油溶劑中含有10份重均分子量為1,900,000且多分散性為2.3的以Si-OH封端的聚二甲基硅氧烷倒入500cc裝有電攪拌器的玻璃反應(yīng)器中?；旌衔锸覝叵略诘?dú)夥障聰嚢柚钡椒稚Ⅲw變得均勻。分散體逐漸用石油溶劑稀釋達(dá)到聚二甲基硅氧烷的濃度為0.1％.
除了聚二甲基硅氧烷的粘度為600,000mPa.s，重均分子量為240,000之外，按照同泡沫控制組合物(A)相同的方法制備作為對(duì)比的泡沫控制組合物(B)。
組合物(A)和(B)都進(jìn)行噴射測(cè)試。測(cè)試中聚二甲基硅氧烷的濃度為1ppm。噴射測(cè)試的結(jié)果記錄在表1中。
表1泡沫控制組合物A泡沫控制組合物B時(shí)間(秒)％泡沫％泡沫10 2 3020 2 4230 2 5840 2 58100 2 58這些測(cè)試很清楚的顯示出，本發(fā)明中的泡沫控制組合物在限制氣體從氣體和原油混合物分離過(guò)程中泡沫的產(chǎn)生方面比重均分子量較低的泡沫控制組合物更有效。
實(shí)施例2在這個(gè)實(shí)施例中，除了泡沫控制組合物(C)用重均分子量為38,000,000及多分散性為1.3以Si-OH封端的聚二甲基硅氧烷和泡沫控制組合物(D)用重均分子量為3,075,000及多分散性為3.9以Si-OH封端的聚二甲基硅氧烷之外，泡沫控制組合物(C)和(D)按照同實(shí)施例1中相同的方法制備。實(shí)施例1中得到的泡沫控制組合物(B)再次與泡沫控制組合物(C)和(D)比較。噴射測(cè)試的結(jié)果見(jiàn)表2。
表2泡沫控制組合物C泡沫控制組合物D泡沫控制組合物B時(shí)間(秒)泡沫％泡沫％泡沫％102 3520203 423080204265100 2042100這些測(cè)試也表明本發(fā)明中泡沫控制組合物在限制氣體從氣體和原油混合物分離過(guò)程中泡沫的產(chǎn)生方面比重均分子量較低的泡沫控制組合物更有效。
實(shí)施例3除了噴射測(cè)試采用25份的己烷和75份原油之外，對(duì)實(shí)施例2中得到的泡沫組合物(C)和(D)進(jìn)行上述的噴射測(cè)試。結(jié)果記錄在表3。
表3泡沫控制組合物C泡沫控制組合物D泡沫控制組合物B時(shí)間(秒)泡沫％泡沫％泡沫％510 305010 15 428520 20 42100這個(gè)測(cè)試表明，即使在大量的氣體殘存在原油中時(shí)，本發(fā)明中的泡沫控制組合物在限制氣體從氣體和原油混合物分離過(guò)程中泡沫的產(chǎn)生方面比重均分子量較低的物質(zhì)更有效。
應(yīng)該注意的是，這里使用的“含有”是最廣義的，兼有“含有”“包括”以及“由…組成”的概念。
權(quán)利要求
1.一種在液態(tài)有機(jī)稀釋劑中含有有機(jī)硅氧烷的泡沫控制組合物，其特征在于這種泡沫控制組合物含有至少0.1％重量的有機(jī)硅氧烷，并且這種有機(jī)硅氧烷的重均分子量至少為1,800,000，且多分散性不超過(guò)4。
2.權(quán)利要求1的泡沫控制組合物，其進(jìn)一步特征在于有機(jī)硅氧烷的重均分子量在1,800,000-5,000,000之間。
3.權(quán)利要求1或2的泡沫控制組合物，其進(jìn)一步特征在于所說(shuō)的組合物含有0.1-50％重量的有機(jī)硅氧烷。
4.權(quán)利要求1或2的泡沫控制組合物，其進(jìn)一步特征在于液體有機(jī)稀釋劑是一種烴。
5.權(quán)利要求4的泡沫控制組合物，其進(jìn)一步特征在于這種烴是石油溶劑。
6.權(quán)利要求1或2的泡沫控制組合物，其進(jìn)一步特征在于液體有機(jī)稀釋劑在25℃時(shí)的粘度在0.5-1000mPa.s。
7.權(quán)利要求1或2的泡沫控制組合物，其進(jìn)一步特征在于泡沫控制組合物25℃時(shí)的粘度在大約50-5000mPa.s。
8.一種用于限制在從原油和氣體混合物中分離出氣體過(guò)程中產(chǎn)生泡沫的方法，包括在所說(shuō)的分離之前或之中向原油和氣體的混合物中加入一種泡沫控制組合物，其特征在于所說(shuō)的泡沫控制組合物含有至少0.1％的在液體有機(jī)稀釋劑之中的有機(jī)硅氧烷，這種有機(jī)硅氧烷的重均分子量至少為1,800,000，且多分散性不超過(guò)4。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包含在液體有機(jī)稀釋劑中的有機(jī)硅氧烷。這種泡沫控制組合物的特征在于,它包含至少0.1%重量的有機(jī)硅氧烷,并且這種有機(jī)硅氧烷重均分子量至少為1,800,000,多分散性不超過(guò)4。這些物質(zhì)對(duì)限制從原油和氣體混合物中分離出氣體的過(guò)程中泡沫的產(chǎn)生尤其有用。
文檔編號(hào)B01D19/04GK1218710SQ98122319
公開日1999年6月9日 申請(qǐng)日期1998年11月13日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月14日
發(fā)明者J·霍斯提斯, F·里納爾德 申請(qǐng)人:陶氏康寧有限公司