专利名称：分离乳液的方法
分离乳液的方法 本发明涉及一禾中由离子液体和油形成的乳液的分离方法。
许多离子液体容易从油中分离从而形成两相体系。这样的离子液体可被用 于从汽油鄉油机萃取含硫化，(脱硫)、从麟 ^烃，以及做为液体催 化剂用于烯烃的低聚和聚合。然而，实际上，许多常见的离子液体与油混合形 成乳液，并且该离子液体和油相的破乳和分离是有问题的。
利用微波辐射帮助油包水和水包油乳液的破乳是已知的。例如 US4,528,629描述一种方法用于增强从乳液或者分散体系中分离烃类物质和7K， 包括使所述的乳液或者分散体系^^ 1毫米至30厘米范围的微波辐射以及^ffi 传统的加热方法加热该微波辐射的乳液或者分散体系至分离温度的步骤。该方 法据说是对油在外部和水在外部的体系都很^S，分别如水包油和油包水乳液。 US6,077，400涉及一种利用无线电频率(射频)微波肖糧对水包油的乳液原料进 行破乳使其变成油相和水相的方法。但是，在水(弱电离分子的液体)和离子 液体(完全分离的阳离子和阴离子)之间，存在着根本性的差异。因此，水的 溶剂性质对离子液体的翻啦质不提供指导或他们的行为处于两个体系中，特 别是关于离子液彬油乳液的形成。离子液体已经显示出皿偶极-偶极和离子电
导机制从而容易吸收微波辐射，其弓i起特别有效的加热和局ms的迅ii升高。
在其应用中，离子液体因为它的这个特性已经被用作合成的溶剂(参见 Wes加an，"在微波辅助的化学变化中离子液体的制备和使用"，美国专利 US6，596,130， 2003年7月22日)和溶解纤维素的溶剂(参见"Preparation anduse of ionic liquids in microwave-assisted chem..ical transformations", R. P. Swatloski， S. K. Spear， J. D. Holbrey和R. D. Rogers, J. Amer. Chem. Soc., 2002， 124， 49744975; 专利US6,808,557和US6,824,599)。然而，这些参考文献既不涉及离子液#/油乳 液的分离，也不是涉及增加或增强其分离速度的必要性。
本发明发现釆用微波辐射离子液術油的乳液可以用于影响离子液体和油 相的破乳和分离。
因此，本发明涉及一种离子液体和油的乳液的破乳方法，该离子液体是一
种在、m低于150'C时为液态的盐，该破乳方、跑括以下步骤
(a) 禾佣微波辐射辐射该乳液；
(b) 将乳液分离成离子液附目和油棍和
(c) 回收其中至少的一相。
不意图受限于任何理论，人们相信微波辐射离子液術油的乳液将导致自 强破乳，其;Mil离子液体相的优先加热从而打破存在于乳液和乳滴聚结的界 面膜。因此禾糊微波辐射 离子液依油的乳、鹏行破乳显著地增加了相的分 离稻叟和相分离的速度。
乳液可以是"油包离子液体"，其包括分散在连续油相中的不连续的的离子 液体相的液滴；或是"离子液体包油乳液"，其包括分散在连续离子液体相中的 油滴。合m,油包离子液体的乳液包含占乳液总重量的1%到大约50%的离 子液体。合适地，离子液体包油的乳液包含大于50%按錢计算的离子液体。 寸腿地、该乳液是油包离子液体的乳液。合舰，破乳后得到的两相都被回收。
离子液体，指的是在、m低于15o'c为液态的盐，雌地，在sjs:低于100
。C时。该离子液体盐完全由解离的离子组成，因此其是导电体。离子液体基本 上没有蒸汽压，因此其是无味的。更多离子液体的详细描述参见J.L.Anthony， J.F.Brennecke， J,D.Holbrey， E.J.Maginn， R.A.Mantz， R.D.Rogers, PC.Trulove， A.E.Visser禾口 T.Welton ，在Ionic Liquids in Synthesis中"Physicochemical Properties of Ionic Liquids", Wiley-VCH, Eds P.Wasserschdd和T.Welton。本发明方法中可 处理的乳液中的离子液体的详细说明还可参见其他出版物，包括US6，596,130, US6,824,599， WO02/079212和WO2004/016631 。此处涉及的全部现有出版物的 内容作为参考并被引用。
任何育滩与油形成乳液的离子液体可存在于本发明的乳化法。通常，该离 子液体基本上不溶于油相而且没有显著的表面活性。在油相中"不溶"指该离
子液体在油相的的溶解度小于lOOppm, ifcim小于50ppm，更ifcM，小于 25ppm,例如，小于10ppm。
例如，乳液的油相可以选自原油、原油混合物、原油馏分、植物油、动物 油、人造油、润滑油及其混合物。
可以预见的是该乳液可包含较小的水含量，例如，0.1到5重ly。的7K。一 些或全部的水可以被乳液的离子液体相吸收。
本发明方法特别适合对离子液体被用作萃取相或液体催化剂时形成的乳 液，进行破乳。例如，原油或原油馏分经常包含自然产生的表面活性剂。因此,
当原油或原油馏分与离子液体的混合物受剪切(此0形成离子液像油的学1;液 需要的能量)时，自然产生乳液。这样自然形成的乳液的离子液体相可与原油 或原油馏分接触，以萃取其中不需要的组分，例如，如环烷酸等有机酸，或含 硫化合物。当油是润滑剂时，离子液体接触该润滑剂以萃取污染物，如金属微 粒、金属离子^^烧残留物，并且剪切混合该合成混，，乳液也可以产生。
微波辐射定义为在频率范围为300MHz到300GHz的电磁辐射(波长在1 到1000nm范围)。微波辐射的波长im^择能使得微波辐射对乳液的穿魏优 化的波长。微波辐射的穿透随波长的增加而增加(此时，频率降低)。然而，实 际上，在工业生产工艺中，为避免发射的'微波辐射干扰通讯设备的风险，许可 4OT的微波辐射的频率被限制在2.4GHz和0.6-0.7GHz。
在步骤(a)中，该乳液^ij微波辐射足够时间以破乳。已经发现微波辐射 乳 ^著的 >离子液体和油相的分离时间，例如，膽天到数分钟。
适合地，该乳液可以在罐中被微波辐射辐射，在该罐中乳液的停留时间为 5到20 5H中。可选择地，该乳液可以在流a^W微波反应器的管状装置时被辐 射，该微波反应器产生微^^穿3SiaA流动的乳液。
适合地，乳液在大气压下受微波辐射。合适地，该微波辐射im地加热乳 液的离子液相的温叟到至少5(TC, 地，温度到60至inO(TC范围内。
适合地，该乳液在受微波辐射时，还可以存在该嫩卜的热源、静电场、声 场，或者其组合，这样肖腿一步增强破乳。
分离步骤(b)可由所属技术领域的駄人员所知的樹可方法完成，例如， 由离心作用、重力分离、旋液分离器分离、静电分离或其组合。辐射步骤(a) 和分离步骤(b)也可以一起进行。例如，该离子液依油的乳液可以在沉淀池或 在离心机中受微波辐射。通常，该离子液体相比该油相更稠密，使得乳液分成 位于上部的油层和位于下部的离子液体层。
选择性地，在辐射步骤(a)之前或期间，破乳剂可以被加到乳液中以增加 破乳的速度。破乳剂可选自任何已知的不被微波辐射,的破乳剂。一般地， 在微波辐射步骤(a)期间使用的破乳剂具有^ 量在500到5000范围内，优 选地500到2000。在油包离子液体的乳液中，破乳剂，地具有亲水亲油平衡
值(HLB值)在9以上，^M在9到30范围里，例如，9到15。处于微波辐 射下不会,的破乳齐抱含的官能团如乙醚、胺、乙氧基乙醇、磺酸盐及其混 合物。特别雌的破乳齐提苯酚甲醛乙氧基丙氧基化树脂。在离子液体包油的 乳液中，破乳剂^iS地具有亲水亲油平衡值小于8, ^ 3到6。
在微波辐射步骤(a)中，破乳剂的加入量舰在5至100ppm范围内，优 选地，在10到25ppm范围。另外，可4柳输送歸U。当乳液为油包离子液体的 乳液时， 送自1」^1地可与油相易混合。当油相是原油时，i^送^W可 以例如是沸点在大约70至45(TC之间的原油馏分。当油相是原油馏分时， 送溶剂可以例如是原油馏分或其组分。可预计的，输送溶剂可以是能与油混合 的传统翻i」，例如酒精、乙醚，或其混合物。,溶剂占破乳剂重量的30%到 75%。当乳液为离子液体包油的乳液时，该输送溶剂合适地与离子液体相易混合。
本发明将参考以下列例子进行说明。 实施例1
硫酸甲酯1，3-二甲基咪l^f的制备参见文,'E迅cient^ halide free synthesis of new， low cost ionic liquids: Alkylimidazolium salts containing methyl-and ethyl-sulfate anions", J. D. Holbrey, W. M. ReicheA R, P Swatloski， G A. Broker, W. R. Pitner, K. R. Seddon和R. D, Rogers, Green Chetn., 2002,4， 407413 。
硫酸甲酯，3-二甲基咪唑総(2mJ)和来自北海Harding Field的原油(2mJ) 的孚L液混合物釆用CEM Explorer (商标)实验室微波M器进行微波辐射，导致 该乳液分离成位于底部的暗淡黄色的离子液体层和位于上部的暗的油层。由于 Harding原油中自然存在的表面活性剂，将离子液体与油混合时，油包离子液体 的乳化液将会自发地产生。
实施例2
30毫升的Harding原油和30毫升l-乙基3-甲基亚胺偶氮硫酸乙酉旨在6(TC 混合，采用高架搅拌器在2000rpm搅拌形成乳液。
移液吸取2X2毫升样品駄微波样品管。 一根管在微波炉受热併中对 比样品在5(TC7K浴受热。微波加热的样品经过一辦中的加热以后分离变成两相。 在相同地时间段，在水浴中加热的样品仅显示形成离子液体滴和油滴的最初痕 迹，并且要求大约10併中才能完成相应的分离。 实施例3
制备7皿含质量比为1:2的来自Harding Field的原油和离子液体的乳液， 然后用^ffl CEM Explorer (商标〉实验室微波反应器进行微M射，辐射割牛: 功率，100瓦特；预备时间，60秒；保持时间，60秒；雖，80'C。 7份乳液 中的离子液体的制备方法与下列文献中的制备方法类似，"Ionic liquids in synthesis", Peter Wasserschei4 Tom Welton，第一版，2002年11月，ISBN: 3-527-30515-7-Wiley-VCH，并且这些离子液体为硫酸甲酯l-乙基3-甲基咪唑
絲;双-三氟甲烷硫 胺卜乙基3-甲基咪唑総;四氣硼酸l-辛蟇3-甲基咪fi^i; 双-三氟甲烷硫酰亚胺胆碱盐；六氟磷酸1-练3-甲基咪唑総；双-三氟甲烷硫
酰亚胺U-丁基甲掛比咯烷盐以及甲酸卜H-3-甲基咪唑総。在所有情形中，辐 射之后，乳液分离成位于下部的离子液体层和位于较高处的暗的油层。
权利要求
1.一种离子液体和油的乳液的破乳方法，其中离子液体为在温度低于150℃时为液态的盐，所述方法包括以下步骤(a)以微波辐射该乳液；(b)将该乳液分离成离子液体相和油相；和(c)回收其中至少一相。
2. 如权利要求1所述的一种方法，其中，该乳液是油包离子液体的乳液，其 包含占以乳液总重量1%到50%的离子液体；或者该乳液是离子液体包油的乳 液，其包含占以乳、液总重量50%到99%的离子液体。
3. 如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，该离子液体是在温度低于 100℃时处于液态的盐。
4. 如前述任一权利要求所述的方法，其中，乳液的油相选自原油、原油混合 物、原油馏分、植物油、微袖、Ait油、润滑油及其混合物。
5. 如前述任一权利要求所述的方法，其中，该乳液是离子液体作为提取相或 催化剂使用时产生的。
6. 如前述任一权利要求所述的方法，其中，在步骤(a)中，微波辐射将乳 液的离子液体相的温度加热到至少50℃。
7. 如权利要求6所述的方法，其中，在步骤(a)中，微波辐射将乳液的离 子液体相的M加热到60到100℃范围之间。
8. 如前述任一权利要求所述的方法，其中，在步骤(a)中，乳液受微波辐 射时，还存在在额外的热源、静电场、声场、或者其组合。
9. 如前述任一权利要求所述的方法，其中，辐射步骤(a)和分离步骤(b〉 一起进行。
10. 如前述任一权禾頓求所述的方法，其中，在辐射步骤(a)之前或期间， 在乳液中加入破乳剂。
11.如前述任一权利要求所述的方法，其中，在步骤(c)中，两相都被回收。
全文摘要
一种离子液体和油的乳液的破乳方法，其中离子液体为一种在温度低于150℃时为液态的盐，该方法包括以下步骤(a)利用微波辐射该乳液；(b)将该乳液分离成离子液体相和油相；和(c)回收其中至少一相。
文档编号B01D17/04GK101208144SQ200680019991
公开日2008年6月25日 申请日期2006年6月1日 优先权日2005年6月6日
发明者J·D·霍尔布里, K·安德森, M·凡塞洛夫 申请人:英国石油有限公司