NL7920129A

NL7920129A - Waterige mikro-emulsies van organische stoffen

Info

Publication number: NL7920129A
Application number: NL7920129A
Authority: NL
Original assignee: Elf Aquitaine
Priority date: 1978-11-13
Filing date: 1979-11-08
Publication date: 1980-09-30
Also published as: MX6534E; BR7908906A; RO81465A; AU5273079A; NO150106C; IT1127216B; DE2953276T1; GB2053904A; NO150106B; FR2468402B2; JPS56500016A; EG14111A; IT7927205A0; CA1128830A; AU526600B2; BE879976A; OA06379A; DK300980A; IE49206B1; ES8100902A1

Description

i* 5«97 7 9 2 0 i2S

Waterige mikro-emulsies van organische stoffen.

De uitvinding heeft betrekking op emulsies, en in het bijzonder op waterige mikro-emulsies van organische stoffen, alsmede op de bereiding daarvan; in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op nieuwe oppervlaksactieve stoffen, die deze bereiding moge-5 lijk maken.

Mikro-emulsies, d.w.z. vloeibare dispersies van twee fasen, die thermodynamisch stabiel zijn, waarin de grootte van de gedisper-geerde druppeltjes in het algemeen kleiner dan 0,2 pm, en meestal 0,01..0,1 pm bedraagt, vinden tegenwoordig verschillende toepas-10 singen, waarvan een van de belangrijkste is het winnen van ruwe aardolie. Daarbij wordt een mikro-emulsie van water en een koolwaterstof in een boorput gespoten, teneinde een verplaatsing van de ruwe aardolie te verkrijgen, die in de poriën van de aardlaag is achtergebleven, en wel door het opnemen van de aardolie in de mikro-emulsie. 15 Deze mikro-emulsie wordt daarbij bereid door het met elkaar mengen van water en een koolwaterstof in tegenwoordigheid van een opper-vlaksactief middel en een geschikte hulpstof, in het algemeen een allee hol.

De uitvinding is in het bijzonder van belang voor het be-20 reiden van mikro-emulsies van een koolwaterstof en water met een groot zoutgehalte, welke mikro-emulsie ook bij hoge temperatuur stabiel is, en weinig in gesteente wordt geabsorbeerd.

Het is bekend, dat bij een dergelijke wijze van aardolie-winning toevoegsels de grensvlaksspanning' tussen water en olie kun-25 nen ver ΠΪ X Ia (i G 3Γ G ï1 * Voor dit doel zijn reeds verschillende samenstellingen voorgesteld. In de praktijk zijn de meest gebruikte oppervlaksactieve middelen sulfonaten, en in het bijzonder gesulfoneerde fracties van ruwe aardolie, of alkylarylsulfonaten van alkali- of aardalkalimetalen of ammoniumzouten. Deze produkten zijn voordelig, 50 en ruimschoots beschikbaar. Nochtans hebben deze het bezwaar, dat zij onwerkzaam worden, wanneer het zoutgehalte van het water groter is dan 30 g/1 (betrokken op NaCl), terwijl juist dergelijke zoutgehalten in aardolielagen gebruikelijk zijn, welk nadeel het gebruik van aardoliesulfonaten beperkt.

35 Er bestaat derhalve behoefte aan een samenstelling, die een oppervlaksactief middel bevat, waarmede mikro-emulsies kunnen 7920129 / - 2 - worden gevormd van water, dat meer dan 30 g/l een- en tweewaardige ionen bevat, en koolwaterstoffen, welke emulsies in het beschouwde midden tot 100 °C en gedurende *f..5 & stabiel zijn, weinig in gesteente worden geabsorbeerd, en voordelig kunnen worden bereid.

5 De uitvinding verschaft een verbetering op dit gebied, en maakt het mogelijk bij de in het te behandelen midden voorkomende zoutgehalten stabiele mikro-emulsies te bereiden, zelfs met waterige oplossingen met een NaCl-gehalte van meer dan 2δθ g/l en een CaCl^-gehalte van meer dan 50 g/l. De oppervlaksactieve middelen volgens 10 de uitvinding maken het mogelijk de grensvlaksspanning water-aard-olie aanmerkelijk te verlagen. Voorts verschaft de uitvinding mikro-emulsies, waarbij het verlies aan oppervlaksactief middel dbor adsorptie in het gesteente geringer is dan bij de gangbare emulsies.

Het verbruik van de oppervlaksactieve stoffen, die gemakkelijk ver-15 krijgbaar zijn, wordt door toepassing van de uitvinding verminderd.

Dit betekent een aanmerkelijk voordeel in vergelijking tot de huidige stand van de techniek.

De werkwijze volgens de uitvinding, die het mengen van een of meer koolwaterstoffen met water, een oppervlaksactief middel, een 20 hulpstof en zonodig andere toevoegsels omvat, heeft als kenmerk, dat het oppervlaksactieve middel wordt gevormd door een of meer zouten van een N-acyl-cc- aminozuur met de formule: R'C0NH-CH-C00M (1)

R

waarin elk van de groepen R en R' een rechte of vertakte alifatische 25 groep dan wel een alkyl-arylgroep is, waarbij R 6..120, bij voorkeur 12.-60, en in het bijzonder 16..32 C-atomen, en R' 1..l8 C-atomen bevat, terwijl M een alkali-, aardalkali-, ammonium-, amino- of water-stofion voorstelt.

Het radikaal R is bij voorkeur een betrekkelijk zwaar 30 alkyl, d.w.z. met tenminste 6, en in het bijzonder 16..32 C-atomen.

De acylgroep kan bijvoorbeeld een acetyl-, propionyl-, butyryl- of dergelijke groep zijn, doch kan ook van een vetzuur zijn afgeleid, waarbij R' 6 of meer C-atomen bevat, doch bij voorkeur 1..^+ C-atomen. Hoewel in het algemeen de radikalen R en R' alkylgroepen 35 zullen zijn, kunnen deze nochtans ook door niet-verzadigde hydro-carbylgroepen, in het bijzonder alkenylgroepen, worden gevormd. Zo kunnen de R-groepen door ketens van alkeenoligomeren, in het bijzonder van polyetheen, polypropeen, polybuteen of poly- 7920129 4 - 3 - isobuteen, worden gevormd. Een dergelijke keten kan bijvoorbeeld mono-alkeeneenheden bevatten. R kan ook een alkyl-aryl-radikaal zijn.

Bij wijze van voorbeeld kunnen de volgende zouten volgens 5 de uitvinding worden genoemd, die als emulgeer- en mikro-emulgeer-middel kunnen worden gebruikt: K-N-acetyl-o: - aminocaprylaat,

Na-N-butyryl-o: - aminodekanaat, öiethylamine-N-propionyl-oc — aminododekanaat, 10 Na-N-acetyl-α —aminododekanaat, .ïï^-N-octanoyl-o: — aminododekanaat, K-N-acetyl-oc - aminotetradekanaat,

Pyridine-N-caproyl-oc- aminotetradekanaat, di-(N-propionyl-cs - aminohexadekanaat)-diethyleendiamine, 15 Na-N-acetyl-o:-· amino-oleaat,

Na-N-acetyl-o: - amino-octadekanaat, isobutylarnine-N-acetyl-α- aminolinoleaat,

Ca-N-acetyl-a- aminotetradekanaat,

Na-N-oleyl-o:- amino-octadekanaat, 20 K-N-linoleyl-a- aminohexanaat, enz.

De zouten van de zuren volgens (1), die volgens de uitvinding bruikbaar zijn, kunnen worden verkregen met elke minerale of organische base, mits deze enigszins in water, de gekozen koolwaterstof of in beide oplosbaar is. In de praktijk zijn de alkalimetaal-25 zouten, in het bijzonder van kalium en natrium, en eventueel ook aardalkalimetaalzouten bruikbaar. Amraoniumzouten kunnen geschikt zijn, evenals ede van primaire, secundaire ox tertiaire aminen, in het bijzonder methyl-, ethyl-, propyl-, butyl-, hexyl-aminen e.d., van ethy-leendiamine, diethyleentriamine, propyleendiamine, hexamethyleen-50 diamine, mono-, di- of tri-ethanolamine, pyridine, piperidine, piperazine e.d.

Het is verrassend, dat de voornoemde middelen volgens de uitvinding op grondslag van N-acyl-oc - aminozuren zo doeltreffend zijn bij het bereiden van mikro-emulsies terwijl de isomeren ervan, die in 35 US 2 0^7 069 voor het behandelen van textiel zijn voorgesteld, voor het onderhavige doel niet zijn aangewezen. De laatstgenoemde hebben de formule: r-con~r2coox 7920120 h - k - waarin R een alkylgroep met tenminste 7 C-atomen is, terwijl R^ en R^ koolwaterstofradikalen zijn, eventueel gesubstitueerd, en X waterstof, ammonium of een gelijkwaardig metaalion voorstelt. Behalve deze verschillen tussen de radikalen R, R^ en R^ volgens dit US-octrooi-5 schrift enerzijds en de groepen R en R' volgens de uitvinding, bestaat er nog een wezenlijk verschil doordat het koolwaterstofradikaal R^ volgens het voornoemde octrooischrift aan stikstof is gehecht, terwijl de groep R volgens de uitvinding aan een tertiair C-atoom is gebonden. Dit laatste draagt drie verschillende groepen (N, R en 10 COQM) naast een H-atoom, zoals uit (1) blijkt. Dat dit verschil in opbouw aan het molekuul zo duidelijke emulgeereigenschappen zou geven is een nieuw en volkomen onverwacht feit.

De oppervlaksactieve, oplossende en/of stabiliserende hulpstof voor het zout volgens de uitvinding kan onder de bekende stoffen 15 worden gekozen, en in het bijzonder onder verschillende alkoholen.

Er bestaat een ruime keus in de alkoholen, zoals isopropyl-, butyl-, isobutyl-, amyl-, isoamyl-, hexyl-, heptyl-, octyl-, nonyl-, decyl-, dodecylalkohol, en voorts monobutylether van ethyleenglycol, dibutyl-ether van ethyleenglycol, verschillende geëthoxyleerde alkoholen, 20 cyclohexanol, methylcyclohexanol, benzylalkohol en dergelijke. Deze opsomming is slechts bij wijze van voorbeeld gegeven, zonder enige beperkende bedoeling.

Hoewel het mogelijk is de oppervlaksactieve middelen volgens de uitvinding bij stelsels van twee vloeistoffasen van sterk 25 verschillende scheikundige aard toe te passen, is de toepassing bij koolwaterstoffen van bijzonder industrieel belang. Deze kan betrekking hebben op alkanen, alkenen, naftenen, arylen en andere koolwaterstoffen, en in het bijzonder op die, die ruwe aardolie of distil-latiefracties daarvan vormen. Voorts kan'deze toepassing ook betrek-30 king hebben op koolwaterstoffen, die bij het distilleren van steenkool ontstaan, en op teer-, asfalt- en bitumenprodukten. Aldus kunnen emulsies worden bereid, die voor verschillende bekledingen, het waterdicht maken van vezels, papier, hout, en voor parasietenbestrijding in de landbouw kunnen worden gebruikt. Voorts zijn de oppervlaks-35 actieve stoffen volgens de uitvinding ook voor andere toepassingen geschikt, zoals voor gebruik in schoonheidsmiddelen met een geëmulgeerde organische stof, die een glyceride, wolvet of dergelijke kan zijn. Andere toepassingen zijn het oplosbaar maken van waterige olie-dispersies, in het bijzonder op zee drijvende lagen, het aan een 7920129 - 5 - brandstof toevoegen van stoffen voor het vergroten van het octaan-getal, bij raicelkatalyse of fase-overdracht, bij het in oplossing brengen van katalysatoren, die in water oplosbaar zijn, doch minder oplosbaar zijn in een te behandelen organische fase, bij het gebruik 5 van detergenten e.d.

De voornaamste toepassing is bij de in het voorgaande reeds genoemde wijze van winnen van aardolie uit gesteenten e.d., waarbij mikro-emulsies worden gebruikt, welke emulsies een of meer koolwaterstoffen bevatten, die van dezelfde aard zijn als die van 10 aardolie.

Afhankelijk van de aard en de verhoudingen van de bestanddelen kunnen de mikro-emulsies, die met zouten van N-acyl-cs — aminozuren zijn gevormd,een samenhangende fase van koolwaterstof dan wel van water hebben, dus van de soort K/W dan wel W/K zijn.

15 De aard van de koolwaterstof en het mogelijke zoutgehalte van het water bepalen voorts het gehalte aan oppervlaksactief middel, dat moet worden gebruikt om binnen de stabiliteitsgrenzen van de mikro-emulsie te blijven. Het is derhalve niet mogelijk van te voren aan te geven, welke hoeveelheid van een zout van N-acyl-o:-aminozuur 20 in een bepaald geval moet worden gebruikt. Meestal is echter deze hoeveelheid bij mikro-emulsies uit zout water en alkaankoolwaterstof-fen ongeveer 0,5»«30 gew-delen op 100 delen van het mikro-emulsie-mengsel; en in het algemeen ongeveer 3··13 delen op 100 delen emulsie, wanneer gelijke hoeveelheden water en koolwaterstof worden gebruikt.

25 Hoeveelheden van minder dan 5 % of zelfs 3 % kunnen voorkomen, wanneer de groep R van het oppèrvlaksactieve middel voldoende zwaar is, en met een optimaal zoutgehalte wordt gewerkt.

De aard en de hoeveelheid van de hulpstof, in het bijzonder een alkohol, zijn algemeen bekend, zodat'daarop niet nader behoeft te 30 worden ingegaan; deze komen praktisch overeen met die van de opper-vlaksactieve stoffen volgens de uitvinding. In het algemeen worden 50.. 150 gew,~delen alkohol op 100 delen oppervlaksactieve stof gebruikt, afhankelijk van de scheikundige aard en de viscositeit van de koolwaterstof en van de oppervlaksactieve stof. In veel gevallen 35 kunnen dezelfde hoeveelheden alkohol en oppervlaksactieve stof v/orden gebruikt.

De mikro-emulsies volgens de uitvinding kunnen binnen een breed gebied van verhoudingen tussen koolwaterstof en water worden bereid, in het bijzonder tot 80 delen koolwaterstof op 100 delen 7920129 - 6 - mengsel koolwaterstof + water, en in het bijzonder 20..80 delen koolwaterstof; het water kan daarbij meer of minder zout zijn, en NaCl, CaCl^ en/of andere zouten bevatten.

De uitvinding zal in het onderstaande nader worden toege-5 licht aan de hand van een aantal niet-beperkende voorbeelden. Deze voorbeelden worden gevormd door reeksen van mikro-emulsies van dode-kaan met verschillende hoeveelheden zout water onder toevoeging van een oppervlaksactief middel volgens de uitvinding, gemengd met eenzelfde gewichtshoeveelheid pentanol-1. Elk van deze samenstellingen 10 werd, gelet op de uitkomsten, met de kleinst mogelijke hoeveelheid oppervlaksactief middel (0A) voor het verkrijgen van een bij 20 °C stabiele mikro-emulsie bereid; de gegevens van elk voorbeeld bepalen derhalve de grens van de mikro-emulsie.

In de volgende tabellen van de uitkomsten van deze voor-15 beelden worden de volgende afkortingen gebruikt: 0A0 : oppervlaksactieve oplossing ZW : zout water D : dodekaan.

OA : oppervlaksactief middel in de mikro-emulsie.

20 De gebruikte alkohol, pentanol-1, is niet in de tabellen vermeld, doch is in alle mengsels aanwezig in een hoeveelheid, die gelijk is aan die van OA. Deze alkohol is in 0A0 opgenomen. Alle uitkomsten zijn uitgedrukt in gew.%.

Voorbeelden I..VII: 25 Zout water, dat met dodekaan moest worden geëmulgeerd, bevatte 60 g/1 NaCl. ,· .... De oppervlaksactieve stof was Na-N-acetyl-oc- aminotetra-dek&nss1^ CH^CONH-CH-COONa C12H25 ; 30 in de vorm van een oplossing met kO % OA, ^fO % pentanol-1, en 20 % niet-zout water.

De grenssamenstellingen van de mikro-emulsie zijn in tabel A vermeld.

7920129

Vo orb.:_I_II___III_IV___V_VI_yjj - 7 -

TABEL A

ZW 60,4 52,3 42,9 38,3 33,8 21 14,3 D 18,9 22,7 28,2 30,8 33,5 48,2 59,2 5 OAO 20,7 25 28,9 30,9 32,7 30,8 26,5 OA 8,3 10 11,6 12,4 13,1 12,3 10,6

Voorbeelden VIII..XV: - .

Hierbij werd op dezelfde wijze als in de voorbeelden I.. VII gewerkt, doch nu met water met 105 g/l NaCl. De uitkomsten zijn 10 in tabel B vermeld.

TABEL B

Voorb.t___VIII IX X . XI XII XIII XIV χγ ZW 37,9 38 41,1 40,3 36,7 ' 37,7 26,1 17,3 D 16,6 25 30,9 32,4 36,6 36,8 42,4 44,2 15 OAO 45,5 37 28 27,3 26,7 25,5 31,5 33,5 OA 18,2 14,8 11,2 10,9 10,7 10,2 12,6 13,4

Deze uitkomsten tonen aan, dat met 105 g/l zout het opper-vlaksactieve middel volgens de uitvinding nog toeliet mikro-emulsies binnen een breed gebied van koolwaterstof-water-verhoudingen te ver-20 krijgen.’ Pas wanneer het dodekaangehalte in het mengsel tot ongeveer 16 % afneemt, wordt het nodig de hoeveelheid oppervlaksactief middel tot 18 % te vergroten, doch ook dan nog blijft dit voordeliger.

Voorbeelden XVI..XX; : Onder d«aelfuè omstandigheden als in d« voorafgaande voor- 25 beelden werden mikro-emulsies bereid met water met 200 g/l NaCl.

TABEL C

Voorb.:__XVI__XVII______XVIII ____XIX ____,__XX_ ZW 20,8 21,5 21,6 17,4 13 D 21,1 34,6 50,2 60 63,1 30 0Λ0 58,1 4-3,9 28,2 22,6 23,9 OA 23,2 17,6 11,3 9 9,5

Er wordt opgemerkt, dat zelfs met zoutconcentraties van 200 g/l het oppervlaksactieve middel volgens de uitvinding nog toeliet stabiele mikro-emulsies te bereiden.

792012S

- δ -

Voorbeelden XXI».XXV:

Er werd met dezelfde samenstellingen als in de voorbeelden I..VII gewerkt, met als enig verschil, dat het zout nu 50 g/l NaCl en Ί0 g/l CaClg bevatte.

De grenssamenstellingen volgen uit tabel D.

5 TABEL D

Voorb.:______ XXI____XXII__XXIII_____XIV________XV___ Z W 4^,6 45, k 3^,6 26 17,8 D 20,2 28 3^,8 39,3 52 10 0Λ0 36,2 26,6 30,6 3^,7 30,2 OA 1A,5 10,6 12,2 13,8 12,1

Hieruit volgt, dat in het geval, dat het water zowel natrium- als calciumzouten bevat, de produkten volgens de uitvinding nog uitstekend bruikbaar bleken te zijn.

1.5 Voorbeelden XXVI. .XXXI;

Er werd weer op dezelfde wijze als in de voorgaande voorbeelden gewerkt, waarbij het oppervlaksactieve middel Na-N-acetyl- 05- aminotetradekanaat was, terwijl het water 100 g/l NaCl en 20 g/l CaCl„. bevatte.

C.

20 De uitkomsten volgen uit tabel E.

TABEL E

Voorb.;_______XXVI_______XXVII XXVIII______m_X_____XXX__XXI_ zw 29,2 25,26,2 22/4 15,8 13,1 D 17,5 25,9 26,8 /*8,6 53,8 61,6 25 OAO 53,3 . Aö,? 47 29 50/1 25,3 OA 21,3 19,5 18,8 11,6 12,1 10,1

Deze uitkomsten tonen aan, dat, wanneer het water een grote hoeveelheid DaCl alsmede calciumzouten bevat, de hoeveelheden van het oppervlaksactieve middel, die nodig zijn om een emulsie te 30 verkrijgen, vanuit het standpunt van kostprijs binnen volstrekt aanvaardbare grenzen blijven.

Voorbeelden XXXI..XXXIV;

In de samenstellingen volgens de voorgaande voorbeelden werd het gebruikte oppervlaksactieve middel door een ander vervangen, 35 en wel Na-N-acetyl-α- amino-octadekanaata 7920129 ƒ - 9 - CH^CONH-CH-COONa C16H33

De oppervlaksactieve oplossing bevatte 33»3 % van deze stof, 3313 % pentanol-1, en 33*3 % water. Het water bevatte 60 g/'l NaCl.

De verkregen uitkomsten waren nog beter dan in het geval 5 van de voorgaande voorbeelden, daar nu 5,5·*7 % van het oppervlaksactieve middel (en evenveel pentanol) voldoende was om een stabiele mikro-emulsie te verkrijgen.

De grenssamenstellingen van de mikro-emulsie volgen uit tabel 1° ' TABEL F-

Voorb.;____XXXI _XXXII__XXXIII___XXXIV

Z¥ 42,6 28 . 18,6 7,7 D 40,3 50,7 62,8 74,1 QAQ 17,1 21,3 18,6 18,2 15 OA 5,7 7,1 6,1 6,0

Voorbeeld XXXV:

Het oppervlaksactieve middel van de voorbeelden I..VII

werd vervangen door Na-N-acetyl-oc - aminohexadekan aat$ CH v C ONH-CH-C OONa 3 , cV+H29 20 hetgeen tot overeenkomstige uitkomsten leidde. Voor een mengsel van 30 gew-delen dodekaan met 30 delen water met 60 g/l NaCl, bleken 6,5 delen van het oppervlaksactieve middel voldoende te zijn om een Stall·: e-1 a nri rri ο ·|-.ρ herej -

Voorbeeld XXXVI: 25 Er werden met de voorafgaande proeven overeenkomende proe ven uitgevoerd, waarbij echter zuiver water zonder zout werd gebruikt. Daaruit bleek, dat de oppervlaksactieve middelen volgens de uitvinding zich op dezelfde wijze gedragen, ongeacht de aanwezigheid van zout, waarbij weer op voordelige wijze mikro-eraulsies konden worden 30 bereid.

Met behulp van een oppervlaksactieve oplossing met 40 % Na-N-acetyl-ce - aminotetradekanaat, 40 % pentanol-1 en 20 % HpO kon een mikro-emulsie worden bereid, die bestond uit: 7920129

A

- 10 - water (zonder zout 31 % dodekaan 31 % 0A0 38 % d.w.z. OA 15,2 3 Voorbeeld XXXVII:

Op overeenkomstige wijze als in de andere voorbeelden werd een mikro-emulsie bereid, bestaande uit: water kZ % dodekaan 25 % 10 OA 10 % hulpstof 22 %

In dit voorbeeld was het oppervlaksactieve middel Na-N-acetyl-o:-aminotetradekanaat terwijl de hulpstof een mengsel van 23 % iso-propanol, 38,5 % octanol en 38,5 hexanol was.

15 Voorbee1d XXXVIII: Adsorptie van oppervlaksactieve middelen og> klei.

Om de adsorptie van de beschreven oppervlaksactieve middelen op een klei te vergelijken met die van de middelen, die gewoonlijk worden gebruikt bij het winnen van aardolie met behulp van mi-lcro-emulsies, zijn de volgende proeven gedaan.

20 Bij 100 g van een waterige oplossing van Na-N-acetyl-a- ami.notetradekanaat van 0,5 % werd 5 g bentoniet toegevoegd, dat gedurende Zk h met deze oplossing werd geroerd. Het bentoniet werd vervolgens door centrifugeren verwijderd, vervolgens gewassen en gedroogd, en daarna onderworpen aan een stikstofbepaling, hetgeen ook 25 met het uitgangsbentoniet geschiedde. Een overeenkomstige bewerking werd uitgevoerd met een oplossing van 0,5 % van een aardoiiesulfo-naat, bekend onder de naara "TKS 16’* (geleverd door WITCO), dat tot nu toe veel werd gebruikt. Hierbij wordt de zwavel in het bentoniet voor en na de behandeling bepaald. Uitgaande van de toeneming van 30 het stikstofgehalte in het bentonietmonster, dat met het tetradeka-naat is behandeld, kan de geadsorbeerde hoeveelheid worden berekend.

Evenzo laat de toeneming van het zwavelgehalte in het bentoniet, dat met het sulfonaat in aanraking is geweest, toe de adsorptie van het sulfonaat te bepalen.

35 Ook werden adsorptiemetingen uitgevoerd op gesteenten, die 5·.10 % klei bevatten.

Bij vergelijking van de verschillende meetuitkomsten bleek, dat het oppervlaksactieve middel volgens de uitvinding ongeveer 30 % 7920129 - 11 - minder wordt geadsorbeerd dan de gangbare middelen.

Door een oordeelkundige keus van de omstandigheden bij het bereiden van mikro-emulsies met oppervlaksactieve middelen volgens de uitvinding kan de hoeveelheid van het laatstgenoemde middel 5 tot minder dan 5 % worden teruggebracht. Dit volgt uit de uitkomsten van de proefnemingen, die in de voorafgaande beschrijving zijn beschreven.

De in de onderstaande tabellen vermelde uitkomsten zijn verkregen door menging bij 30 °C onder enig roeren van: 10 k7 vol. zout water, waarvan het NaCl-gehalte voor elke proef werd bepaald; 4 7 vol. van een bepaalde koolwaterstof; 3 vol. alkohol, en wel 2 vol. butanol-2 en 1 vol. methyl-butanol-1; 15 3 g (= 3 vol.) van een oppervlaksactief middel, en wel het Na-zout van N-acetyl-cc- aminozuur: CH,C0NH-CH-C00Na 3 t

R

waarin R een normaal alkyl is, waarvan het aantal C-atomen in de 20 tabellen is vermeld.

TABEL G

Opt i in aal zoutgehalte van het water in g/1 NaCl

Koolwaterstof: Octaan Dekaan Dodekaan _________R______________ 12C 220 250 280 25 lifC 180 '210 ?A0 16 c 110 135 165 22 C 50 , 60 80

Hieruit blijkt, dat met dodekaan, terwijl R met lauryl overeenkomt, het mogelijk is met een water met 280 g/l NaCl. Deze 30 tabel toont voorts, dat èen oppervlaksactief middel met 22 C-atomen in R alleen verenigbaar is met zoutgehalten van minder dan 50=.80 g/l, doch uit tabel H volgt, dat dan een maximale oplosbaarheids-factor wordt verkregen.

Deze oplosbaarheidsfactor is de hoeveelheid water of kool-35 waterstof, die per hoeveelheid oppervlaksactief middel oplosbaar wordt gemaakt in de tussenfase van de mikro-emulsie bij het optimale zoutgehalte.

7920129 - 12 -

In de voorafgaande proefnemingen bedroeg, omdat er V? vol.

koolwaterstof en evenveel zout water aanwezig was op 3 vol. opper-vlaksactief middel, de maximale oplosbaarheidsfactor ^7 0 = 15,66; bij deze waarde vormt het gehele stelsel één enkele emulsiefase.

5 TABEL H

Oplosbaarheidsfactor

Koolwaterstof: Octaan Dekaan Dodekaan _R______;_______ 12C 5,5 M 3,5 14 C 11,0 7,5 6,0 16c 15,5 15,5 11 10 22 c 15,5 15,5 15,5

Het belang van oppervlaksactieve middelen met een lange keten volgt uit deze uitkomsten, aangezien bij 16 C-atomen in R octaan en dekaan geheel geëmulgeerd zijn, terwijl met 22 C-atomen de drie koolwaterstoffen geëmulgeerd zijn (factor 15,5)· 15 Deze uitkomsten zijn des te opmerkelijker, daar het midden slechts 3 % oppervlaksactief middel bevat tegen meer dan 5 %,en in het algemeen zelfs meer dan 10..15 $,bij de gangbare wijze van werken.

De aard van de alkoholen of andere hulpstoffen beïnvloedt, zoals bekend, de uitkomsten bij het emulgeren. Dit geldt ook in het 20 geval van de uitvinding.

Voorts is bekend, dat de temperatuur een rol speelt, en tot inversie van een emulsie of mikro-emulsie kan leiden. De tabellen J en K tonen aan, dat de oppervlaksactieve middelen volgens de uitvinding minder gevoelig zijn voor temperatuurveranderingen.

γτιλι τ

C-J JU V

Optimaal zoutgehalte van het water in g/1 NaCl bij verschillende temperaturen

Koolwaterstof: Octaan Dekaan Dodekaan _B__ tempee) 30 60 85 30 60 85 30 60_§5_ 30 12C 220 200 210 250 240 240 2Ö0 255 255 14C 180 170 165 210 200 195 240 220 220 16C 110 115 110 135 125 120 I65 1A5 150 22 C 50 45 40 60 55 55 80 75 70

Hieruit blijkt een geringe vermindering van het optimale 35 zoutgehalte, wanneer de temperatuur oploopt, doch dikwijls zijn de afwijkingen vergelijkbaar met de meetfouten (+ 10 g/l).

7920129 - 13 -

TABEL K

Qplosbaarheidsfactoren afhankelijk van de temperatuur

Koolwaterstof: Üctaan Dekaan Dodekaan R_______ temp. (°C) . 30 '60 83 50 60 ' 85 ,50 60_85_ 5 12C 5,5 4,5 3,0 4,0 5,0 3,0 3,5 3,0 2,5 14c 11,0 8,5 7,0 7,5 6,5 5.0 6,0 5,0 4,5 16c 15,5 13,5 11,5 15,5 11,0 8,0 11,0 9,0 7,0 22c 15,5 15,5 15,5 15,5 15,5 15,5 15,5 15,5 15,5

De belangrijke uitkomst van deze tabel is, dat met opper-10 vlaksactieve middelen volgens de uitvinding noch de temperatuur noch de molekulaire massa van de koolwaterstof het verkrijgen van een enkelvoudige emulsiefase (factor 15,5) verhinderen, wanneer R meer dan 16 C-atomen bezit.

Het Na-zout van N-acetyl-oc - aminozuur, waarin R 22 C-ato-15 men bevat, dus het Na-tetrakosanaat, is gebruikt voor het bereiden van mikro-emulsies van ruwe olie met zout water. Er werden twee monsters van Amerikaanse ruwe olie onderzocht, nl* van Exxon en vair het voorkomen van Storms Pool (Illinois), elk met een W/K-verhouding van 1 en 2. Er werd bij 45 °C gewerkt met slechts 3 % oppervlaksactief 20 middel en 3 % alkohol (2 %isoamylalkohol en 1 % butanol-2). Tabel L geeft de uitkomsten.

TABEL L

Optimaal Oplosbaarheids- zoutgehalte factor g/1 NaCl '____________________________ *">

Exxon:(API 38, viscositeit b mN.s/m~) 25 W/K = 1 60..80 15,5 W/K =2 60 15,5

Storms Pool: (API 35, viscositeit 5,8 mN.s/ra^) W/K = 1 75 15,5 W/K =2 60 15,5 30 In alle gevallen werd een enkele mikro-emulsiefase verkregen.

Overeenkomstige uitkomsten werden verkregen met kalium-, ammonium- of propylaminezouten van de voornoemde N-acyl-oc- amino-; zuren. Hetzelfde geldt voor de volgende oppervlaksactieve stoffen:

Na-N-propionyl-o: — aminohexadekanaat, 35 Mg-N-butyryl-o: - aminohexadekanaat, 7920129 - 14 - ΝΗ,,-Ν-Propionyl-o:- aminoeicosamaat, K-N-butyryl-cs-arainotriacontanaat, CH-XONH-CII-COONa, waarvan de groep E een oligoraeer van propeen is,

5 I E

; en ongeveer 20 eenheden CELCH=CH_ bevat.

5 2 5 TABEL· Μ.

Optimaal zoutgehalte van water in g/l NaCl voor oppervlaks-actieve middelen met vertakte B R Octaan Dekaan Dodekaan 12C 210 235 265 14 C - 170 200 225 10 16 C 105 120 150 22 C 40 55 70

Hoewel de optimale zoutgehalten iets geringer waren voor de vertakte verbindingen in vergelijking met die van tabel A, blijken de vertakte verbindingen goed bruikbaar, terwijl zij geen neiging tot ge-15 leren hebben, en tot grote oplosbaarheidsfactoren aanleiding geven.

De in het voorgaande gebruikte uitdrukking optimaal zout-gc-halte heeft betrekking op de hoeveelheid NaCl (in gew-?o), waarvoor de grensvlaksspanning tussen koolwaterstof en water het geringst is.

1.' 7920129

Claims

1. Oppervlaksactief middel, geschikt voor het bereiden van emulsies, en in het bijzonder mikro-emulsies, zelfs bij aanwezigheid van zouthoudende waterige oplossingen, welk middel bestaat uit een verbinding van N-acyl-cs- aminozuur, met het kenmerk, dat deze 5 verbinding de volgende formule heeft: R'CONH-CH-COOM i R waarin R en R' rechte of vertakte alifatische radikalen of alkyl-arylgroepen zijn, en wel R met 6..120, en R' met 1..18 C-atomen, terwijl M een alkali- of aardalkali-, ammonium-, amine- of waterstofion 10 voorstelt.

2. Middel volgens conclusie 1,met het kenmerk, dat R een al dan niet verzadigde keten met 12..60 C-atomen is.

3· Middel volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de verbinding een K- of Na-N-acetyl-o: - amino-alkanaat. is, waar-15 in de alkaan 16..32 C-atomen bezit.

4. Werkwijze voor het bereiden van een mikro-emulsie van een organische stof en water, dat minerale zouten kan bevatten, onder toevoeging van een oppervlaksactief middel en een hulpstof, met het kenmerk, dat dit middel een zout van N-acyl-ot-aminozuur 20 volgens een van de conclusies 1..3 is*

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat 0,5.-30 gew-delen op 100 delen mikro-emulsie van het middel worden toegevoegd.

6. Werkwijze volgens conclusie 4 of· 5i met het kenmerk, 25 dat het gebruikte water 0..280 g/1 NaCl bevat.

7· Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het gebruikte water tot 50 g/1 CaCl^ bevat.

8. Werkwijze volgens een van de conclusies 4..7, met het kenmerk, dat 20..80 gew-delen koolwaterstof op resp. 80..20 delen 30 water worden gebruikt, en dat de hulpstof wordt gevormd door een of meer alkoholen in de verhouding van 3*»15 gewrdelen op 100 delen mikro-emulsie.

9* Mikro-emulsie, verkregen onder toepassing van de werkwijze volgens een van de conclusies 4..8, gevormd door een organische stof, 35 water, een alkohol en het oppervlaksactieve middel.

10. Mikro-emulsie volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat deze 20..80 gewrdelen van een of meer koolwaterstoffen, afgeleid 7920129 ♦ - 16 - van aardolie, en resp. 80..20 gew.-delen water, dat tot 280 g/1 zout kan bevatten, bevat, waarbij aan dit midden een alkohol is toegevoegd, terwijl het gehalte aan N-acyl-cs- aminozuurverbinding 3··25 gewr-%, betrokken op het gewicht van de mikro-emulsie, bedraagt. 7920129