Тиксотропная композиция

 

Тиксотропная композиция, включающая полисахариды, щелочной пассиватор или щелочь, например тринатрий фосфат и этиленгликоль. В качестве полисахарида композиция содержит велановую смолу. Щелочной пластификатор или щелочь повышают растворимость велановой смолы в этиленгликоле и таким образом увеличивают вязкость и тиксотропические свойства этиленгликолевой композиции. 3 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к этиленгликолевым составам, содержащим велановую смолу, и позволяет достичь повышенную растворимость велановой смолы в этиленгликоле за счет присутствия щелочного пассиватора и/или щелочи.

Известны теплоизоляционные материалы, имеющие в своем составе тиксотропную композицию, содержащую полисахарид и вещество основного характера, например карбонаты, фосфаты, гидрокиси натрия, калия, лития или магния.

Транспортировка нефтепродуктов, полученных в отдаленных областях, требует специальных решений для систем перекачки нефтепродуктов. Обычно температура нефтепродуктов составляет примерно 104,5 121^oC, а температура воды, через которую они должны транспортироваться, может быть ниже 0 10^oC. Любые системы транспортировки нефтепродуктов при такой низкой окружающей температуре должны обеспечивать подходящие средства теплоизоляции нефтепродуктов от этой низкой температуры.

Изоляционная композиция изобретения обеспечивает эффективную теплоизоляцию, которую удобно использовать в случае выдавливания пены и когда изолированная обертка трубы затруднена либо невозможна.

Изолирующая способность этой композиции такова, что возможно использовать либо более длинные морские трубопроводы, либо более медленные потоки через более короткие трубопроводы, при поддержании минимальных температур продуктов в конце трубопроводов.

Jansson et al. Carbohydrate Researche 139 [1985] 217 223, описывает первичную структуру полисахарида велановой смолы. Повторяющиеся пентасахаридные звенья велановой смолы включают глюкозу, рамнозу и маннозу в относительном соотношении 43:46:11.

Crescenzi et al. Carbohydrate Researche 149 [1986] 425 432, описывает поведение велановой смолы в разбавленных водных растворах.

Crescenzi et al. Cerdohysrate Researche, 160 [197] 283 302, описывает влияние сахаров с боковой цепью на свойства разбавленных растворов трех-анионных бактериальных полисахаридов, включая велановую смолу.

Ближайшей по технической сущности к заявленной композиции является композиция, обладающая тиксотропными свойствами, содержащая полисахарид и вещество основного характера, например карбонаты, фосфаты, гидроокиси натрия, калия, лития или магния, описанная в патенте США N 4549907, кл. C 08 B 37/00, опубл. 1985. Предложенная композиция отличается от известной тем, что в качестве полисахарида содержит велановую смолу и дополнительно композиция содержит этиленгликоль при определенном соотношении компонентов.

Целью изобретения является создание тиксотропной загущенной гликольной композиции, служащей изолирующим материалом, с использованием велановой смолы, полученной по методике, описанной Kang et al. US N 4342866, без необходимости добавления сульфата натрия или калия после ферментации.

Изобретение составляет изолирующий материал, включающий этиленгликоль, велановую смолу и щелочные пассиваторы, такие, как тинатрий фосфат, натрий гексаметафосфат или ЭДТА, щелочи, например гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид аммония, карбонат натрия, карбонат калия, карбонат аммония, бикарбонат натрия, бикарбонат калия, бикарбонат аммония или комбинацию этих щелочных пассиваторов и щелочей. Предпочтительно этиленгликолевая композиция включает тринатрийфосфат в качестве щелочного пассиватора или щелочи. Присутствие щелочного пассиватора и/или щелочи повышает растворимость велановой смолы в этиленгликоле и в комбинации с велановой смолой повышает вязкость этиленгликоля, обеспечивая тиксотропный состав, который может перекачиваться под сдвигающим усилием и полутвердый в отсутствие усилия сдвига. Присутствие щелочных пассиваторов и/или щелочей путем увеличения растворимости велановой смолы минимизирует образование набухающих нерастворенных частиц и повышает растворимость велановой смолы в этиленгликоле с образованием однородной тиксотропной композиции. Щелочной пассиватор связывает двух- и трехвалентные катионы в щелочной среде. Это эффективно снижает ионные связи между молекулами велана, улучшая таким образом растворимость в этиленгликоле.

Гидратация велановой смолы в качестве полисахарида в этиленгликоле в комбинации со щелочным пассиватором и/или щелочью проводится путем перемешивания в течение некоторого времени с последующей выдержкой при комнатной температуре. Скорость гидратации повышается при использовании нагревания или при смешивании этиленгликоля с увеличенным количеством воды.

Гидратация в чистом этиленгликоле завершается после 4 ч перемешивания и 18 ч выдержки при комнатной температуре. В чистой холодной воде гидратация завершается в течение часа или менее.

Велановую смолу для добавления к этиленгликолю смешивают всухую со щелочным пассиватором и/или щелочью. Количество добавляемого пассиватора и/или щелочи составляет примерно 1 20% Этиленгликолевая композиция изобретения имеет гораздо более высокую вязкость, чем чистый этиленгликоль, и существенно более высокую, чем многие комбинации велановой смолы с этиленгликолем. Таким образом, добавка щелочного пассиватора и/или щелочи снижает изменчивость вязкости комбинации велановой смолы с этиленгликолем и повышает конечную вязкость.

Велановая смола, описанная в заявке в качестве пригодной для получения теплоизоляционных материалов, получена по методике, описанной Kang et al. US N 4342866, включающей ферментацию, обработку гипохлоритом натрия и пропионатом кальция, осаждение, сушку и размол.

Для получения велановой смолы использован ряд Alcaligenes, ATCC 31555 или аналогичные мутантные разновидности. ATCC 31555 это грамм-негативные аэробные бактерии палочковой формы.

Велановая смола получается при аэробной ферментации подходящей питательной среды в регулируемых условиях путем введения микроорганизмов безымянного рода Alcaligenes. Среда содержит источники углерода, азота и неорганических солей. Специфические детали ферментационной среды и условий даны Kang et al. US N 4342866.

Обычно после ферментации массу пастеризуют при 75^oC 10 15 мин и при осаждении изопропанолом конечной концентрации 58 60% получаются хорошие волокна. Продукт подвергают сушке при 50 55^oC в течение часа в тарельчатом воздушном осушителе и размалывают до 80 меш.

Этиленгликолевая изолирующая композиция изобретения получается общим методом сухого смешения велановой смолы с щелочным пассиватором и/или щелочью и смешении полученной композиции с этиленгликолем, например, в смесителе Oster при перемешивании 10000 об/мин 20 мин. Измерения вязкости проводили на 0,25% смеси велановой смолы/щелочного пассиватора и/или щелочи в этиленгликоле при 6 об/мин в Brook Field LVT.

Примеры 1 29. Были приготовлены композиции и измерена их вязкость. Композиции включают этиленгликоль, 0,25% смеси велановой смолы с тринатрийфосфатом, содержащей 0,5 10% тринатрий фосфата по весу сухой смеси (см. таблицу).

Пример 30. Композиция изобретения, содержащая этиленгликоль и 0,25% велановой смолы, содержащей 10% тринатрий фосфата от веса сухой смеси, была получена, и ее измеренная вязкость сравнивалась с вязкостью композиций, содержащих 0,25% велановой смолы с 10% ЭДТА, гидроксида калия, карбоната натрия, бикарбоната аммония, хлорида аммония, трикальций фосфата, гидроксида кальция или бората натрия по весу от веса велановой смолы. Результаты измерения вязкости демонстрируют улучшение растворимости велана в этиленгликоле для образцов, всухую смешанных со щелочным пассиватором (тринатрий фосфат, ЭДТА) или щелочью (гидроксил калия, карбонат натрия, бикарбонат аммония).

Соль Вязкость Без соли 114 Тринатрий фосфат 2910 ЭДТА 2750 Гидроксид калия 1280 Карбонат натрия 680 Бикарбонат аммония 370 Хлорид аммония 135 Трикальций фосфат 120
Гидроксил кальция 55
Борат натрия 50
Тиксотропные композиции изобретения проявляют хорошие реоллогические свойства и изолирующую способность.

В неподвижном состоянии тиксотропная композиция ведет себя как Bingham пластик. Однако под действием сдвигающих напряжений тиксотропная композиция ожижается. После снятия сдвигающего напряжения тиксотропная композиция возвращается к высоковязкому пластическому состоянию.

При необходимости металлический пассиватор присутствует в количествах, достаточных для минимизации нежелательных эффектов, вызванных присутствием ионов металла.

Более предпочтительный щелочной пассиватор и/или щелочь это тринатрий фосфат.

Особенно полезны описанные выше системы для нефти, добавляемой из подводных скважин. Такая нефть, естественно имеющая более высокую температуру, чем окружающая воды, изолируется от этой среды с низкой температурой и сохраняет свою исходную повышенную температуру при течении по трубопроводу.

Формула изобретения

1. Тиксотропная композиция, содержащая полисахарид и щелочной пассиватор и/или щелочь, отличающаяся тем, что в качестве полисахарида композиция содержит велановую смолу и дополнительно композиция содержит этиленгликоль при следующем соотношении компонентов композиции, мас.

Велановая смола 0,2250 0,9875
Этиленгликоль 99,00 99,75
Щелочной пассиватор и/или щелочь 0,0125 0,0200
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что щелочной пассиватор представляет собой тринатрийфосфат, натрийгексаметафосфат или этилендиаминтетрауксусную кислоту (ЭДТА), а щелочь представляет собой гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид аммония, карбонат натрия, карбонат калия, карбонат аммония, бикарбонат натрия, бикарбонат калия или бикарбонат аммония.

3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве щелочного пассиватора используется тринатрийфосфат.

4. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что имеет вязкость более 2500 сП, измеренную при 6 об/мин в Brook Field LVT.

РИСУНКИ

Рисунок 1