Composiciones y procedimiento para romper emulsiones de agua en aceite.

Un procedimiento para resolver una emulsión que incluye una fase oleosa y una fase acuosa que comprende poner en contacto dicha emulsión con una cantidad eficaz de una composición de desemulsionante que comprende:

(1) un alcoxilato de resina de alquil C5-C7-fenol-formaldehído y (2) uno o más tensioactivos de polioles de tres bloques de poli(óxidos de alquileno) en el que (1) está presente en una cantidad del 90-50 % en peso en base al peso combinado de (1) y (2), estando presente dicho tensioactivo (2) en una cantidad del 10-50 % en peso en base al peso combinado de (1) y (2).

Composiciones y procedimiento para romper emulsiones de agua en aceite Campo de la invención

La invención se refiere a procedimientos para resolver o romper diversas emulsiones de aceite y agua usando una combinación de resina alcoxilada de alquilfenol-formaldehído y uno o más tensioactivos de polioles de tres bloques de poli(óxidos de alquileno). Esta combinación también puede usarse junto con otros tensioactivos adicionales en la resolución de emulsiones.

Antecedentes de la invención

Todos los crudos de petróleo contienen impurezas que contribuyen a la corrosión, incrustaciones en intercambiadores de calor, formación de carbón en hornos, desactivación del catalizador y degradación de productos en refinería y otros procesos. Estos contaminantes se clasifican de forma general como sales, sedimentos del fondo y agua (BS+W), sólidos y metales. La cantidad de estas impurezas varía en función del crudo particular. En general, el contenido en sal del crudo de petróleo varía entre aproximadamente 0,011 - 0,761 kg/m3 (3-200 libras por 1.000 barriles (ptb)).

El agua nativa presente en crudos de petróleo incluye predominantemente cloruro de sodio, con presencia de cantidades secundarias de cloruro de magnesio y cloruro de calcio. Después de la hidrólisis térmica, las sales de cloruro son la fuente de HCI muy corrosivo, que daña gravemente bandejas de torres de refinerías y otros equipos. Adicionalmente, puede haber presencia de sales de carbonato y sulfato en el crudo en cantidades suficientes para promover la formación de cascarilla en intercambiadores de precalentamiento del crudo.

Los sólidos que no son sales también son perjudiciales. Por ejemplo, puede haber presencia de arena, arcilla, cenizas volcánicas, lodos de perforación, herrumbre, sulfuro de hierro, metales e incrustaciones y pueden causar incrustación, obturación, abrasión, erosión y contaminación del producto residual. Al contribuir a la formación de residuos y a la contaminación, el sedimento estabiliza emulsiones en forma de sólidos humedecidos con petróleo y puede llevar cantidades significativas de petróleo a sistemas de recuperación de residuos.

Los metales presentes en el crudo de petróleo pueden ser compuestos inorgánicos u organometálicos que consisten en combinaciones de hidrocarburos con arsénico, vanadio, níquel, cobre, hierro y otros metales. Estos materiales promueven la incrustación y pueden causar el envenenamiento del catalizador en procesos de refinería subsiguientes, tales como procedimientos de craqueo catalíticos, y también pueden contaminar productos terminados. La mayor parte de los metales se llevan como sedimentos a procedimientos de refinería. Cuando se alimentan los sedimentos, por ejemplo, a unidades de coquización, la contaminación del producto final, el coque, es la más indeseable. Por ejemplo, en la producción de electrodos de alta calidad a partir de coque, la contaminación con hierro del coque puede provocar la degradación del electrodo y el fallo de procedimientos, tales como los usados en la industria de cloro-álcali.

La desalación es, como su nombre implica, un procedimiento que se adapta (aunque no exclusivamente) a eliminar principalmente sales inorgánicas del crudo antes del refinamiento. La etapa de desalación se proporciona añadiendo y mezclando o emulsionando con el crudo un porcentaje en volumen bajo de agua dulce para ponerla en contacto con la salmuera y la sal. En la desalación de crudo de petróleo, se forma intencionadamente una emulsión de agua en aceite (A/A), siendo el agua admitida del orden de aproximadamente el 3-10 % en volumen en base al crudo de petróleo. Se añade agua al crudo y se mezcla estrechamente para transferir impurezas del crudo a la fase acuosa. La separación de las fases tiene lugar debido a la coalescencia de las gotas pequeñas de agua en gotas progresivamente más grandes y, eventualmente, la separación por gravedad del petróleo y la fase acuosa subyacente.

Se añaden agentes de desemulsionantes, habitualmente, antes del recipiente de separación, y tienen una diversidad de fines tales como ayudar a proporcionar un mezclado máximo de las fases oleosa y acuosa, deshidratar el crudo de petróleo, proporcionar una separación de agua más rápida, una mejor extracción de sal o mejorar la extracción de sólidos y generar agua efluente exenta de petróleo. Los agentes desemulsionantes conocidos incluyen sales orgánicas hidrosolubles, glicéridos sulfonados, aceites sulfonados, aceites de ricino acetilados, resinas de fenol- formaldehído etoxiladas, polioles, óxidos de polialquileno, aminas etoxiladas, una diversidad de materiales de poliéster y muchos otros compuestos comercialmente disponibles.

Los desaladores en refinerías están también provistos, comúnmente, de electrodos para impartir un campo eléctrico en el desalador. Esto sirve para polarizar las moléculas de agua dispersadas. Las moléculas dipolo formadas de este modo ejercen una fuerza de atracción entre polos cargados con la fuerza de atracción aumentada que aumenta la velocidad de coalescencia de las gotas de agua de diez a cien veces. Las gotas de agua también se mueven rápidamente en el campo eléctrico, promoviendo de este modo las colisiones aleatorias que potencian adicionalmente la coalescencia.

Después de la separación de las fases de las emulsiones A/A, el crudo se extrae comúnmente de la parte superior del desalador y se envía a la torre fraccionadora en unidades de crudo u otros procesos de refinería. La fase acuosa

puede hacerse pasar a través de intercambiadores de calor o similares y, en último lugar, se descarga como efluente.

Además de la necesidad de rompedores de emulsión en la resolución de emulsiones A/A en desaladores y similares, las emulsiones A/A se usan comúnmente en determinados procesos de demulsificación de betún. Las emulsiones encontradas pueden ser del tipo de aceite en agua, en las que la densidad de los materiales hidrocarburos es superior a la del agua. En estos casos, la fase de hidrocarburo puede extraerse desde el fondo del recipiente usado para la separación.

Las emulsiones también se forman durante la producción de crudo de petróleo. El agua está asociada con la formación geológica y se producirá conjuntamente a partir del pozo de petróleo. Además, puede añadirse agua o vapor a la formación en operaciones de recuperación de petróleo mejoradas que contribuirán con agua a la corriente de petróleo producida. La turbulencia aplicada mediante puntos de estrangulamiento en la cabeza del pozo o en la producción añade una fuerza mecánica suficiente para crear una emulsión a partir de la mezcla de petróleo/agua. Se precisa separar este agua del petróleo producido, ya que las tuberías y otros sistemas de recogida o transporte tienen especificaciones de cantidades máximas de agua que pueden estar asociadas con el petróleo. El agua puede provocar problemas de corrosión en la tubería. Los rompedores de emulsión se aplican para acelerar la separación del petróleo y el agua durante la producción. Se han usado diversos tipos de equipos para efectuar esta separación tales como deshidratadores o aparatos de tratamiento térmico.

La emulsión que es difícil de romper o resolver como resultado de trabajos de reelaboración en refinerías, lavados en tanque, interfases y otros se denomina frecuentemente "lavaza". Esta "lavaza" no puede descargarse directamente debido a problemas ambientales, de modo que ha adquirido importancia, por lo tanto, resolver o separar eficazmente los constituyentes de la emulsión en una fase oleaginosa (petróleo) y una fase combinada de lodo/productos no oleaginosos, es decir, acuosa. La fase de petróleo puede usarse como fluido de procedimiento para refinerías u otro procedimiento o reciclado para uso en fondo de pozo. La fase de lodo/agua puede enviarse a procedimientos de separación posteriores para separar el agua para su vertido u otro uso y el lodo para un posible reciclado a operaciones de fondo de pozo. Adicionalmente, en algunos casos, el lodo de perforación realmente se derrama desde la formación al crudo de petróleo que se está extrayendo para formar una emulsión de lodo de perforación que contiene crudo de petróleo, agua y, algunas veces, arcilla como componentes.

El documento US 4 209 422 divulga un procedimiento para romper emulsiones usando para-t-amil-fenol-

formaldehído alcoxilado.

En consecuencia, existe la necesidad en la técnica de proporcionar tratamientos de demulsificación eficaces para resolver o romper emulsiones de agua y aceite, en particular emulsiones de petróleo bruto encontradas en aparatos desaladores, emulsiones de agua y betún y emulsiones de lodos de perforación. Las emulsiones también... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para resolver una emulsión que incluye una fase oleosa y una fase acuosa que comprende poner en contacto dicha emulsión con una cantidad eficaz de una composición de desemulsionante que comprende: (1) un alcoxilato de resina de alquil C5-C7-fenol-formaldehído y (2) uno o más tensioactivos de polioles de tres bloques de poli(óxidos de alquileno) en el que (1) está presente en una cantidad del 90-50 % en peso en base al peso combinado de (1) y (2), estando presente dicho tensioactivo (2) en una cantidad del 10-50 % en peso en base al peso combinado de (1) y (2).

2. Procedimiento definido en la reivindicación 1, en el que dicho tensioactivo (2) comprende dos o más tensioactivos de polioles de tres bloques de poli(óxidos de alquileno), en el que uno de dichos polioles de tres bloques de poli(óxidos de alquileno) tiene la fórmula (a)

H0(Et-0-)x-(-Pr-0-)y-(Et-0-)x-H

en la que Et es etileno, Pr es propileno, cada x=5 e y=70; en el que Mz es aproximadamente 4.400 y en el que el otro de dichos polioles de tres bloques de poli(óxidos de alquileno) tiene la fórmula (b)

H0(Et-0-)a-(-Pr-0-)b-(Et-0-)a-H

en la que Et es etileno y Pr es propileno y cada a=20, b=40, y en el que Mzes aproximadamente 4.200.

3. Procedimiento definido en la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que dicha resina de alquil C5-C7-fenol- formaldehído es un alcoxilato de resina de amil-formaldehído.

4. Procedimiento definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha emulsión es una emulsión de agua en aceite (A/A) formada en un desalador en la que se añade agua de lavado a la fase oleosa bruta y se mezcla con dicha fase oleosa bruta.

5. Procedimiento definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende la alimentación de 1-500 ppm de (1) a dicha emulsión en base a 1 millón de partes de dicha emulsión y la alimentación de 1-500 ppm de (2) a dicha emulsión en base a 1 millón de partes de dicha emulsión.

6. Procedimiento definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha emulsión es una emulsión bituminosa.

7. Procedimiento definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha emulsión se forma en una dispositivo seleccionado del grupo de aparatos de tratamiento térmico, aparatos de separación de agua libre, aparatos de separación de placas inclinadas y un aparato de separación de agua por decantación.

8. Una composición de desemulsionante que comprende: (1) un alcoxilato de resina de alquil C5-C7-formaldehído y (2) uno o más tensioactivos de polioles de tres bloques de poli(óxidos de alquileno), estando dispersados o disueltos (1) y (2) en un disolvente orgánico, estando presente dicho (1) en una cantidad del 90-50 % en peso en base al peso combinado de (1) y (2) y estando presente dicho (2) en una cantidad del 10-50 % en peso en base al peso combinado de (1) y (2).

9. Composición de desemulsionante definida en la reivindicación 8, en la que (1) es un alcoxilato de resina de amil- fenol-formaldehído y (2) es una combinación de a) un poliol de tres bloques de poli(óxidos de alquileno) que tiene la fórmula (a)

H0-(Et-0-)x-(-Pr-0-)y-(Et-0-)x-H

en la que Et es etileno y Pr es propileno y cada x=5 e y=70, y en el que Mz es de aproximadamente 4.400; y (b)

H0(Et-0-)a-(-Pr-0-)b-(Et-0-)a-H

en la que Et es etileno y Pr es propileno y cada a=20, b=40, y en el que Mzes de aproximadamente 4.200.

10. Composición de desemulsionante definida en la reivindicación 8 o la reivindicación 9, en el que dicho disolvente orgánico comprende nafta aromática pesada.