Состав структурообразователя

 

Сущность: состав структурообразователя содержит соединение формулы M(ОR)₃ и соединение формулы MʹORʹ, где М-металл 3 группы главной подгруппы, Mʹ - литий или натрий, R и Rʹ- углеводородный радикал, и галогенид металла формулы М'X, где X-хлор, бром или йод, в виде его комплекса с соединением формулы М'ОR' при молярном соотношении компонентов общих формул M(OR)₃:MʹORʹ·MʹX = 1:(0,5-1,5). 1 з. п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области загущения углеводородов и может найти применение в ситуациях, когда необходимо быстро перевести жидкие углеводороды в нетекучее состояние, в частности при повреждении транспортирующих емкостей, трубопроводов, для локализации проливов и т.д.

Известны соединения различной химической природы и композиции на их основе, которые применяются для загущения жидких углеводородов. Эффект загущения достигается, например, при использовании неорганических адсорбентов с сильноразвитой структурой поверхности, простых гидроксипропилметиловых эфиров целлюлозы, смесей на основе 12-оксистеариновой кислоты и многих других соединений. Большое распространение получили загущающие композиции на основе высокомолекулярных полимеров, способных к ионной и координационной сшивке в углеводородной среде [1] При наличии большого спектра загущающих средств выбор определяется спецификой решаемой задачи в той или иной области применения. Например, композиции, которые используют в нефтедобывающей отрасли, характеризуются, как правило, многокомпонентностью состава, что обусловлено сложными природными условиями нефтяного пласта, скважины. При отверждении топлив введение загустителя не должно сказываться отрицательно на горючих свойствах конечного продукта и т.д.

При решении задачи загущения жидких углеводородов в аварийных ситуациях большими тенденциями являются: стремление упростить состав действующего агента, снизить его количество, повысить устойчивость загущенной системы к воздействию высокой температуры, влаги при возможности быстрого восстановления текучести исходного углеводорода (регенерации). Последнему требованию удовлетворяют очень немногие из известных составов загустителей. К их числу относятся составы на основе алкоксильных соединений двух различных металлов, способных в среде неполярных углеводородов полиассоциировать в трехмерном пространстве с образованием структурированного продукта, обладающего тиксотропными и вязкоупругими свойствами.

Наиболее близким к заявляемому является состав структурообразователя [2] который содержит два соединения, одно из которых соответствует общей формуле М (OR)₃, а другое М¹OR¹, где М металл третьей группы главной подгруппы, М¹ металл первой группы главной подгруппы, а R и R¹ углеводородные радикалы. Из всех соединений указанных общих формул предпочтение отдается соединениям, содержащим в качестве М бор, а в качестве М¹ литий. Оптимальным является эквимолярное соотношение ингредиентов.

При высокой эффективности загущения в очень широком диапазоне жидких углеводородов, хорошей регенерации текучести исходных продуктов, сдерживающим фактором применения указанной композиции, является высокая чувствительность структурированной системы к действию воды. Кроме того, как показали эксперименты, проведенные авторами, структурированные с помощью указанного состава углеводороды имеют высокую линейную скорость выгорания, которая является показателем пожароопасности. С учетом экстремальных, аварийных условий применения последнее обстоятельство также лимитирует использование данного состава.

Задача изобретения состоит в повышении устойчивости структурированной системы к действию воды при одновременном снижении пожароопасности с сохранением высокой эффективности загущения и хорошей регенерации исходных углеводородов.

Поставленная задача решается путем включения в состав структурообразователя галогенида лития или натрия в виде его комплекса с алкоксидом того же металла, что приводит к двойному эффекту: снижению линейной скорости выгорания структурированного продукта (т. е. снижению его пожароопасности) и увеличению стойкости полученной системы к действию воды. При этом сохраняется высокая загущающая способность состава и хорошая регенерируемость углеводородов.

Сущность изобретения состоит в том, что состав структурообразователя для неполных углеводородов, содержащий соединение (1), общей формулы М(OR)₃ и соединение (2), общей формулы M¹OR¹, где М металл третьей группы главной подгруппы, М¹ литий или натрий, а R и R¹ углеводородные радикалы, дополнительно содержит галогенид металла, при этом соединение (2) и галогенид включены в состав в виде комплекса общей формулы М¹OR¹x xM¹X, где Х хлор, бром или йод, а М¹ литий или натрий соответственно при следующем мольном соотношении соединения (1) и комплекса: M (OR)₃ M¹OR^{1 .} M¹X 1 (0,5 1,5).

Наилучший результат достигается, когда указанный состав содержит в качестве соединения (1) триалкоксиборат с числом углеродных атомов в радикале от 4 до 11, а в качестве галогенида хлорид лития в виде комплекса с трет-бутилатом лития, при эквимолярном соотношении ингредиентов в составе.

Таким образом, новыми признаками являются: включение в состав структурообразователя галогенида металла; включение соединения (2) и галогенида, в виде комплекса общей формулы M¹OR¹x xM¹X, где Х хлор, бром, йод, а М¹ литий или натрий соответственно; молярное соотношение соединения (1) и комплекса M (OR)₃ M¹OR^{1 .} M¹X 1 (0,5-1,5) Частными отличительными признаками являются: использование в качестве соединения (1) триалкоксибората с числом углеродных атомов в радикале от 4 до 11, а в качестве галогенида металла хлорида лития в виде комплекса с трет-бутилатом лития при эквимолярном соотношении ингредиентов в составе.

В опубликованных источниках информации авторами не обнаружено факта введения галогенида лития или натрия в виде комплекса с соответствующим алкоксидом в аналогичные составы для решения поставленной задачи.

Углеводородные радикалы в указанных соединениях могут содержать от 4 до 25 атомов углерода с насыщенной или ненасыщенной цепью различного строения (нормальной, разветвленной, циклической, ароматической). Выбор определяется экономической целесообразностью и структурным соответствием.

Галогеном может быть хлор, бром или йод. Природа галогена не должна влиять на свойства структурообразователя из теоретических соображений.

При содержании в составе менее 0,5 моль комплекса М¹OR^{1 .} M¹X не достигается желаемого результата, а введение более 1,5 моль экономически не целесообразно. Оптимальным является эквимолярное соотношение ингредиентов.

Указанные комплексные соединения получают известным путем при взаимодействии безводного галогенида лития или натрия в растворе соответствующего спирта с металлическим литием или натрием. Ингредиенты состава структурообразователя вводят в загущаемый продукт одновременно или последовательно при перемешивании.

Как показали эксперименты (результаты приведены в табл. 2), при использовании заявляемого состава структурообразователя увеличивается устойчивость структурированных продуктов к действию воды по сравнению с результатами, полученными для тех же продуктов с применением известного состава (без галогенида). Например, для керосина период полураспада увеличивается с 10 до 15 ч. Одновременно снижается линейная скорость выгорания в 1,5-2 раза. Достигается также высокая эффективность загущения.

Заявляемый состав доказал свою эффективность при загущении широкого спектра жидких неполярных продуктов, в том числе таких сложных систем, как нефть, дизельное топливо, керосин, бензин, а также галогенуглеводородов (например, четыреххлористый углерод).

Загущенные продукты быстро и легко регенерируются при добавлении полярных жидкостей (например спиртов или воды.

П р и м е р 1. К 1000 мл бензина А-76 при перемешивании добавляли 19 г заранее приготовленного и растворенного в таком же бензине комплекса Li(т-ОС₄Н₉) ^.LiCl и 61 г B(OC₈H₁₇)₃. Комплекс получали взаимодействием раствора безводного хлорида лития в трет-бутиловом спирте с металлическим литием. Соотношение ингредиентов структурообразователя в пересчете на моли составляло 1: 1. Измеряли динамическую вязкость полученного продукта на вискозиметре Rheotest при скорости деформации Y 0,3 с^-1 и температуре 25^оС (погрешность измерения 4%). Через 5, 10, 20 мин величина динамической вязкости составила соответственно 2145, 4094, более 5000 Па ^. с.

Линейную скорость выгорания определяли на приборе СВ по "Методике ВНИИПО для оценки пожарной опасности новых веществ" (Монаков В. Г. и Райко В. М. Экспресс-информация, ВНИИПО, вып. 1, 1971). Линейная скорость выгорания составила 8,8 ^. 10^-6 м/с.

Испытания структурированного бензина на устойчивость к воде проводили следующим образом: продукт помещали в мерный цилиндр, фиксировали уровень геля, заливали воду на поверхность последнего (при соотношении 1:1). Контролировали разрушение структуры во времени. Период полураспада ( τ_1/2) определяли по разрушению (растворению) 1/2 столба структурированного бензина. Получили величину, равную 15 ч.

П р и м е р ы 2-8. Готовили составы и проводили структурирование соответствующих продуктов аналогично примеру 1 с помощью соединений, качественный и количественный состав которых приведен в табл. 1. Комплексные соединения галогенидов металлов с соответствующими алкоксидами предварительно растворяли в загущаемом продукте. Испытания проводили по методикам, описанным в примере 1. Результаты испытаний представлены в табл. 2.

П р и м е р ы 2¹ 7¹ (сравнительные) Проводили структурирование тех же продуктов, что и в примерах 2-7 соответственно. Для загущения использовали структурообразователи, содержащие алкоксиды двух различных металлов, также соответствующих примерам по изобретению: Пример 2¹ B(OC₈H₁₇)₃; Li(т-ОС₄Н₉) 3¹ Аl(OC₈H₁₇)₃; Li(т-ОС₄Н₉)
4¹ B(OC₈H₁₇)₃; NaOC₈H₁₇
5¹ B(OR)₃^x; Li(т-OС₄Н₉)
6¹ В(ОС₈Н₁₇)₃; Li(т-ОС₄Н₉)
7¹ В(ОС₁₀Н₂₁)₃; Li(т-ОС₄Н₉)
Проводили испытания по методикам, описанным в примере 1. Сравнительные результаты испытаний представлены в табл. 2.

Формула изобретения

1. СОСТАВ СТРУКТУРООБРАЗОВАТЕЛЯ для неполярных углеводородов, содержащий соединение общей формулы
M(OR)₃
и соединение общей формулы
MʹORʹ,
где М металл третьей группы гоавной полгруппы;
Mʹ литий или натрий;
R и Rʹ углеводородный радикал,
отличающийся тем, что состав дополнительно содержит галогенид металла общей формулы
MʹX,
где X хлор, бром или йод,
в виде его комплекса с соединением общей формулы
MʹORʹ
при молярном соотношении компонентов (M(OR)₃:MʹORʹ·MʹX = 1:(0,5-1,5).
2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве соединения общей формулы M(OR)₃ он содержит триалкоксиборат с числом атомов углерода в углеводородном радикале от 4 до 11, в качестве галогенида металла хлорид лития и в качестве соединения общей формулы MʹORʹ трет.бутилат лития при эквимолярном соотношении ингредиентов в составе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2