Результат интеллектуальной деятельности: ТЕХНИЧЕСКОЕ МОЮЩЕЕ СРЕДСТВО ЭДС-1

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для очистки от остатков нефти и пристенных асфальтосмолопарафиновых отложений с внутренней поверхности технологических трубопроводов и нефтяного оборудования.

Известны моющие средства для очистки металлических поверхностей «ТЕМП-100» по а.с. СССР №644819 (опубл. 1978 г.), «ТЕМП-100Д» по а.с. СССР №973607 (опубл. 1980 г.), моющее средство «ОСА» по а.с. СССР №1004466 (опубл. 1981 г.), содержащие неионогенные ПАВ, метасиликат натрия, ди- или тринатрийфосфат, кальцинированную соду и небольшое количество калиевой соли оксиэтилированных алкилфенолов фосфорной кислоты.

Известно также техническое моющее средство для очистки металлических поверхностей от масляных и нефтяных загрязнений. Это средство содержит в качестве ПАВ неонол АФ 9-12 в количестве 2,4-3,6 мас.%, неонол АФ 6-9 - 2,4-3,6 мас.%, 0,4-0,6 мас.% натриевой соли алкилбензолсульфокислоты (сульфонол). Дополнительно указанное моющее средство содержит, мас.%: кальцинированную соду - 51,0-64,0, триполифосфат натрия 13,0-28,0, тринатрийфосфат 13,0-17,0 (патент РФ №2194748 МПК С11D 1/83 от 30.05.2001 г.)

Известны моющие составы, в которых в качестве растворителя используется вода как доступное и экологически чистое вещество. В качестве моющих компонентов применяют традиционные вещества: кальцинированная сода, силикат натрия, полифосфат натрия с небольшими добавками ПАВ, например синтанол, смачиватель ДБ и другие. (Гетманский И.К. Пожаробезопасные технические моющие средства и др. - М.: Машиностроение, 1982, с. 32).

К основным недостаткам указанных средств следует отнести недостаточно высокую моющую способность к органическим загрязнениям, в частности к нефтяным, асфальтосмолопарафиновым соединениям.

Задачей настоящего изобретения является разработка эффективного, на основе воды, технического моющего средства ЭДС-1 для очистки от остатков нефти и пристенных асфальтосмолопарафиновых отложений с внутренней поверхности технологических трубопроводов и нефтяного оборудования.

Технический результат достигается тем, что в качестве технического моющего средства предлагаются следующие компоненты, мас.%:

Заявляемое соотношение компонентов обеспечивает эффективность очистки от остатков нефти и пристенных асфальтосмолопарафиновых отложений с внутренней поверхности технологических трубопроводов и нефтяного оборудования, а также возможность повторного использования технического моющего средства (ТМС) ЭДС-1.

ТМС ЭДС-1 разработано на основе пресной воды. Полученное техническое средство представляет собой полупрозрачный, опалесцирующий и стабильный (не разделяется на фазы) не менее суток раствор.

Сочетание анионных и неионных ПАВ позволяет получить ряд синергетических эффектов: повышается моющая способность ТМС; снижается вероятность «высаливания» анионных ПАВ при повышении минерализации среды; появляется возможность применения для приготовления средства неподготовленной технической воды; повышается диспергирующая активность и солюбилизирующая способность ТМС; снижается вероятность расслаивания ТМС (повышается стабильность средства); уменьшается межфазное натяжение на границах раздела фаз; появляется возможность приготовления высокоэффективных мицеллярных растворов.

В качестве анионного ПАВ выбран алкилбензолсульфонат по ТУ 07510508.135-98 (смесь изомеров натриевых солей алкилбензолсульфокислот с общей формулой R-C₆Н₄NaO₃S, где R – радикал, соответствующий общей формуле CnН₂ⁿ⁺¹, где n = 14-18). Сульфонол является доступным промышленно производимым ПАВ, в структуре алкилбензосульфоната присутствует ароматическое ядро, что повышает эффективность действия ПАВ к углеводородным составляющим (асфальтенам, смолам, маслам и парафинам) АСПО.

В качестве неионогенного ПАВ выбраны неонолы по ТУ 2483-077-05766801- 98. Неонолы - оксиэтилированные нонилфенолы, техническая смесь изомеров оксиэтидированных алкилфенолов на основе примеров пропилена следующего состава С₉H₁₉С'₆Н₄O(С₂Н₄O)_nН являются наиболее доступными из неионных ПАВ.

Капиллярные и реологические исследования парафинов (выделенных из АСПО) показали, что парафиновая составляющая АСПО представлена смесью парафинов и церезинов с температурами плавления от 64 до 75°С. Таким образом, наиболее эффективной температурной областью работы ТМС является диапазон температур выше температуры застывания парафинов.

Анализ углеводородного состава АСПО показал, что в анализируемых отложениях преобладают масла, парафины и асфальтены. Для эффективного удаления АСПО парафинового типа необходимо использование легких парафиновых углеводородов для удаления асфальтенов углеводородов ароматического ряда. Требования по достижению температуры выше температуры плавления парафинов ограничивают использование легких фракций (бензиновых фракций, пентана, гексана и т.д.), поскольку в данном случае происходит испарение углеводородных составляющих и эффективность действия ТМС снижается. Таким образом, для удаления углеводородной составляющей АСПО необходимо использование смешанных углеводородных растворителей, содержащих в своем составе углеводороды парафинового и ароматического ряда с температурой начала кипения не ниже 64°С. В качестве углеводородной составляющей ТМС используется Нефрас С-80/120 по ТУ 38.401-67-108-92

Для повышения стабильности ТМС необходимо добавление содетергента- спирта по ГОСТ 5830-79. В состав средства входит изоамиловый спирт (3-метилбутанол-1) и небольшое количество оптически активного спирта 2-метилбутанола-1. Введение содетергента в состав ТМС изменяет полярность ТМС и предотвращает выделение водной или углеводородной фазы. Образование углеводородной и водной фаз при проведении очистки с использованием ТМС не допустимо, поскольку выделение одной из фаз резко изменяет растворяющую способность и понижает эффективность действия ТМС.

В лабораторных условиях ТМС ЭДС-1 готовили следующим образом:

ПАВ (Неонол АФ 9-10 и Сульфонол) растворяли в пресной воде при перемешивании на верхнеприводной механической мешалке в течение 30 минут, затем к водному раствору ПАВ добавляли изоамиловый спирт и перемешивали 5 минут. После спирта в систему добавляли углеводород Нефрас С2 80/120 и перемешивали еще 20 минут.

Эффективность разработанного ТМС оценивалась методом корзинок. Оценка эффективности по методу корзинок в статическом режиме при 60°С показала убыль массы АСПО в среднем 81,2%.

Оценка эффективности ТМС проводилась по убыли массы исходной навески АСПО, %:

где m₁ - масса исходного образца АСПО до растворения, г;

m₂ - масса нерастворившегося остатка АСПО в контейнере, г.

Результаты испытаний приведены в таблице (рис. 1).

Из проведенного эксперимента видно, что эффективность ТМС, оцененная при помощи метода корзинок по убыли массы, примерно одинакова при температурах 25 и 40°С. Увеличение температуры до 60°С резко увеличивает эффективность ТМС вследствие размягчения парафинов АСПО.

Смыв отложений с внутренней трубки стеклянного холодильника в статическом режиме - 88,4% Для исследования растворяющей способности приготовленного ТМС во внутреннюю трубку предварительно взвешенного прямого холодильника помещали навеску высушенного АСПО, выдерживали холодильник в сушильном шкафу при 80°С, после чего вращающими движениями распределяли расплавленные АСПО по внутренней поверхности трубки гак, чтобы граница отложений находилась на стенках термостатируемой части трубки. После охлаждения АСПО холодильник снова взвешивали и определяли массу АСПО.

Принципиальная схема установки для оценки растворяющей способности приготовленного ТМС приведена на рис. 2.

Холодильник 4 закрепляли в штативе в горизонтальном положении и подавали состав из пробирки-отборника 1 (или бюретки) при помощи ПВХ трубок 2 и перистальтического насоса 3. Заполняли ТМС внутреннюю трубку холодильника и термостатировали при 60°С в течение 15 минут. Объем, достаточный для заполнения внутренней части холодильника, составляет 25 мл. После термостатирования подавали новый объем ТМС в количестве 25 мл. Отработанный растворитель поступал в мерный цилиндр 6 при помощи аллонжа 5 и соединенного с ним резинового шланга. Для количественной оценки растворяющей способности ТМС после проведения испытания нижний край холодильника закрывали фильтровальной бумагой для предотвращения высыпания частиц мехпримесей и перемещался по длине трубки при наклоне холодильника. Вторая половина ТМС (25 мл), стекающего в цилиндр-приемник, была практически не окрашена. Отработанный ТМС при стоянии в течение 24 ч расслаивался на углеводородную и водную фазы. Добавление к водной фазе 48-50% нефраса С2 80/120 и встряхивание смеси приводило к регенерации ТМС. Это можно объяснить тем, что используемые ПАВ - водорастворимые и остаются в водном растворе после разделения фаз.

Отмыв натурных образцов трубы от АСПО составил 45,3 и 68,5% при статическом и динамическом режимах соответственно.

Образцы НКТ, покрытые слоем АСПО, в виде пластинок размером 30^х30±5 мм взвешивались с точностью до 0,0002 г и помещались в стеклянные стаканы с 30 мл испытуемого ТМС, нагретого до 60°С. Выдерживали 1 час при 60°С, при этом раствор над пластиной в одном стакане перемешивали при 300 об/мин на механической мешалке, другой выдерживали в статическом режиме. По прошествии указанного времени образцы доставали из стаканов, высушивали при 70°С, охлаждали в эксикаторе и взвешивали. Таким образом определяли потерю массы АСПО после выдержки пластины в ТМС и массу нерастворившейся части (m₂). Затем каждый образец НКТ тщательно промывали горячим толуолом, протирали салфеткой, высушивали при 100°С, охлаждали в эксикаторе и доводили до постоянной массы. По разнице масс исходной пластины с АСПО и полностью очищенной пластины определяли исходную навеску АСПО (m₁):

где m₁ - масса исходного образца АСПО до растворения, г; (определено по разнице масс исходной и полностью очищенной от АСПО пластины НКТ); m₂ - масса нерастворившегося остатка АСПО в контейнере, г (масса отложений, смытая с пластины толуолом)

В данном случае эффективность ТМС как растворителя АСПО ниже, чем при отмыве стеклянной трубки, что связано с более высокой адсорбцией ПАВ на металле, чем на стекле, а также с шероховатостью поверхности (и, как следствие, площадью поверхности), на которую нанесены АСПО. Наиболее важным является температура проведения эксперимента, а также режим испытаний (динамический или статический). Эффективность ТМС резко увеличивается при достижении (или приближении к ней) температуры размягчения парафина АСПО (с 9,8% при 40°С до 81,15% при 60°С в методе корзинок). Проведение испытания в динамическом режиме увеличивает эффективность ТМС более чем на 20% (на натурных образцах). Проведенные экспериментальные исследования по методу «корзинок» и на натурных образцах трубы с отложениями АСПО проводились в лабораторных условиях при температурах не выше 60°С и времени выдержки не более 60 минут. Увеличение температуры и времени контакта ТМС с отложениями АСПО позволит значимо увеличить эффективность растворителя.

Таким образом, разработанное техническое моющее средство ЭДС-1 обеспечивает эффективное использование состава для очистки от остатков нефти и пристенных асфальтосмолопарафиновых отложений с внутренней поверхности технологических трубопроводов и нефтяного оборудования.