Патент ссср 415889

 

О П И С Л Н И Е 15889

Союз Соаетс оих

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф»

Зависимый от патента №

М, Кл. С 11d 1, 22

Заявлено 10.Vill.1971 (№ 1692508!23-4) Приоритет

Государственный комитет

Совета Министров СССР со делам изаоретений и открытий

УДК 661.185 (088.8) Опубликовано 15.11.1974. Бюллетень ¹ 6

Дата опубликования описания 27Х1.1974

Авторы изобретепп.;

Иностранцы

Сигеюки Сузуки, Акира Ямаюти, Содзи Кияма, Киеси Ямаки (Япония) Иностранная фирма

«Куреха Кагаку Когио Кабусики Кайся» (Япония) Заявитель

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРГИРУ1ОЩЕГО СРЕДСТВА

Настоящее изобретение относится к способу получения поверхностно-активных веществ, в частности диспергирующего средства.

Известно получение поверхностно-активных веществ сульфированием моноцикл ических или бициклических алкилароматических углеводородов с последующей нейтрализацией водным раствором щелочи.

Однако полученное диспергирующее средство вызывает при перемешивании в процессе диспергирования значительное вспенивание, или, увлекая воздух в диспергируемую жидкость, приводит к образованию тонкой пены (очагов пепообразования).

С целью устранения образования вспенивания и увеличения диспергирующей способности по предлагаемому способу рекомендуется сульфировать продукт высокотемпературной термической обработки (700 — 2000 С) нефтяного или каменноугольного сырья. Диспергирующее средство, полученное этим способом, можно применять в различных отраслях промышленности.

Используемое в предлагаемом способе углеводородное сырье нефтяного или каменноугольного типа представляет собой смолу и пек, полученные из погонов неочищенной нефти, газойля, керосина, пафты, тяжелого масла, асфальта, а также из каменного угля.

Это сырье нагревают при температуре 700—

2000 С, предпочтительно 900 †15 С в течение 0,0001 †.5 сек или предпочтительнее

0,005 — 0,1 сек, и затем нагретый продукт

5 охлаждают любы.,; способом. При работе с каменноугольным сырьем термическую обработку можно проводить при той же температуре, что и пефтяного сырья, но более продолжительное время.

10 Высокотемпературная термическая обработка приводит к значительным химическим изменениям. Механизм этих превращений сложен, однако основными реакциями являются пиролиз углеводородов прп высокой темпера15 туре и поликондепсация продуктов пиролпза.

Образующееся жидкое смолистое вещество (гудроп) или твердый пек оказывается очень богатым ароматикой.

Получсннос смолистое вещество представ20 ляет собой смесь различных веществ. например смесь разнообразных конденсированных полициклических ароматических соединений с различным молекулярHûì весом, в которых не только нет молекул алифатических углево25 дородов, по даже алифатические боковые цепи содержатся в незначительном количестве.

Смесь высокоароматических углеводородов используют плп сразу в качестве сырья, или в виде фракций. получаемых различными спо415889

Количество, кг

Ингредиент цемент (марки „Асано фирмы „Ниппон цемент К=") Гравий (10 мм и крупнее) (10 мм и мельче) Песок (0,6 мм и крупнее) (0,6 мм и мельче) 45 Вода

15,0

41,2

18,8

23,3

15,7

9,2

Таблица 2

Результаты испытаний цементных смесей, содержащих различные количества патентуемого диспергатора

Прочность на сжатие, кг/см

Количество внесенного диспергатора ", о

Степень б уменьшения добавляемой воды б, Количество вовлеченного воздуха ", о

Количество осадка, см

28 дней

7 дней

2,1

2,0

2,0

1,9

127

133

139

145

247

258

276

284

18,1

17,7

18,1

17,9

0,1

0,3

0,5

3,8

7,2

10,9

" Вес. 4 в пересчете на цемент. г Ступень — содержание воды в цементной смеси без добавки диспергатора, принимая содержание воды за 100.

" Количество вовлеченного воздуха, осадка и прочности на сжатие определены по японским стандартам JISA — 1128 — 1960 и JISA — 1108 — 1963. собами, например путем дистилляции, экстракции растворителями, и т. и. или же ее подвергают дальнейшему утяжелению нагреванием при 350 — б00 С и тогда используют получепный при этом продукт.

Затем высокоароматические углеводороды подвергают сульфировапию. Реакцию сульфирования осуществляют ".þáûû известным способом. Так, сульфировацие можно осуществить копцентрированпой серной кислотой, дымящей серпой кислотой, хлорсульфоповой кислотой, серным ангидридом и т. д. Степень сульфирования зависит от условий сульфирования.

Продукт реакции сульфировавия подвергают нейтрализации пеорганическим или органическим основанием, папример гидроокисью аммония, едким натром, едким калием, гидроокисью кальция, фосфатом натрия, триэтаноламином, морфолином и т. и. Полученные нейтрализацией сульфонаты (соли сульфокислоты) конденсированных полициклических ароматических углеводородов можно использовать в смеси с другими солями, полученпыми в виде побочных продуктов реакции нейтрализации, или же их можно разделить в зависимости от падобпости. Кроме того, их можно использовать в сочетании с другими солями и поверхностно-активными веществами.

Полученные таким путем сульфонаты конденсированных полициклических ароматических углеводородов используют в качестве диспергирующих средств в различных областях промышленности. Например, в производстве огнеупоров, при получении паст или суспензий, глины, литейных стержней, причем изделие получается более компактным с повышенной механической прочностью. Такие же результаты получают при формировании углеродных (угольных) изделий с примепепием глины в качестве вяжущего при отсасывании буровой грязи при бурепии пефтяпых скважин и т. д. При использовании данного диспергатора в производстве цементных смесей воздух не попадает в изделие, так что оно сохраняет необходимую механическую прочность. Поскольку данный диспергатор дает мало пены, а в некоторых случаях в цементную смесь необходимо ввести воздух для повышеиия перерабатываемости и для повышения стойкости к холоду и плавлению, то время от времени добавляют средство введения воздуха.

При употреблении диспергатора совместно

10 с подобным средством включения воздуха на смесь действуют обе присадки и диспергатор становится полезным также в качестве средства включения воздуха.

П р и и е р 1. Тяжелую нафту подвергают термической обработке при 1100 С в течение

0,04 сек в реакторе с внутренним обогревом и получают газообразное вещество, содержащее ацетилен и этилен вместе со смолистым веществом.

Смолистое вещество дистиллируют при температуре до 250 С под вакуумом (остаточное давление 5 мм рт. ст.) и получают пековый остаток. Данные различных анализов показывают, что это вещество представляет собой смесь углеводородов с различной конденсированной полициклической ароматической структурой.

30 г пека обрабатывают 40 г концентрированной серной кислоты при температуре 80 С в течение 3 час, затем нейтрализу|от добавлением гидроокиси кальция и осадок фильтруют. Отфильтровапшое вещество упаривают, сушат и получают 80 г темно-коричневого порошка.

Таблица 1

415889

Таблица 3

Количество, кг

Ингредиент цемент (портланд цемент, „Онода цемент К")

Гравий (10 мм и крупнее) (10 мм и мельче)

Песок (0,6 мм и крупнее) (0,6 мм и мельче)

Вода

15,0 фирмы

44,1

14,7

22,3

15,0

8,3

Результаты пспыташш цементных смесей, содержащих различные количества дисперга15 тора, представлены в табл. 4, из которых можно отметить высокую способность вовлечения воздуха и снижения количества воды.

Таолица 4

Результаты испытаний цементных смесей с различными количествами диспергатора

Прочность на сжатие, кг/см

Добавка воздухововл екающего средства" %

Добавка диспергатора, в %

Степень уменьшения добавки воды, %

Количество вовлеченного воздуха, %

Усадка

7 дней

28 дней

7,2

7,3

7,5

8,3

1,5

1,2

5,3

5,2

4,2

179

221

246

231

233

368

394

381

397

0,25

0,35

0,25

0,15

4,2

15,7

13,3

10,8

0,006

0,005

0,004

"Неионное поверхностно-активное вещество, выпускаемое под маркой .Н1-Toam .

Дооавки диспергатора и воздухововлекаюшего средства даны в вес. ":, от всего веса цемента.

Пример 3. Нефть-сырец из Кувейта, подогретую до 300 С, подают в распыленном виде со скоростью 1 кг/час, в перегретый до

2000 С в регенерационной печи пар, с исполь- 40 зованием циркониевой гальки в качестве средства хранения тепла, подаваемой со скоростью

5 кг/час.

Нефть-сырец контактирует с перегретым паром при 1100 — 1200 С в течение 0,06 сек. 45

Затем ее охлаждают и получают 700 л/час газообразного вещества и 450 r/÷àñ смолистого вещества.

Смолистое вещество дистиллируют при остаточном давлении 5 мм рт. ст. при темпера- 50 туре до 200 С и получают пековый остаток в количестве 230 г/час. Этот пековый остаток — в соответствии с такими же анализами, как в примере 1 — содержит смесь углеводородов различной конденсированной аромати- 55 ческой полициклической структуры.

Пек сульфируют описанным в примере 1 способом и затем нейтрализуют едким натром. Полученную таким образом натриевую соль сульфированного пека наносят на глино- 60 земные формы. Из приведенных в табл. 5 результатов следует, что диспергирующее средство, полученное по предлагаемому способу, способствует сокращению количества воды, необходимой для образования пасты, а также 65

Добавка сульфированного пека (0,2 вес. %) Без добавки

Количество воды, ",, Пористость, 16,5

32,4

13,0

29,3

Прочность на сжатие, кг/см после отверждения после сушки после обжига

240

310

Полученный порошкообразный материал добавляют в цементную смесь, приведенной в табл, 1 рецептуры.

Результаты испытаний цементных смесей, содержащих различные количества диспергатора, представлены в табл. 2, из которых следует, что с повышением содержания диспергатора значительно уменьшается содержание воды, что приводит к повышению механической прочности отвержденного цемента, Пример 2. 30 r сульфированного пека того же качества, что и в примере 1, нейтрализуют едким натром, получают 76 r темно-коричневого порошка сульфоната.

Полученный диспергатор добавляют в различных количествах в цементну|о смесь рецептуры, указанной в табл. 3. снижают пористость формы отливки и повышает механическую прочность.

Таблица 5

Примечание:

1) Ингредиенты: глиноземный цемент — 10 вес. о от веса агрегата агрегат — шамотный песок.

2) Отверждение производится при комнатной температуре в течение 24 час.

3) Сушка 10 час при 105 .

4) Обжиг при 1400 .

П р и M е р 4. Полученную в примере 3 натриевую соль сульфированного пека используют в производстве графитных брикетов с глиной в качестве вяжущего.

415889

Таблица 6

Добавка сульфированного пека (0,2 вес. ",б) Без добавки

16,6

23,7

3,75

17,1

3,82

Количество воды, У, Пористость,,г, Усадка в процессе сушки. "0

Прочность на сжатие, после сушки, кг/см

354

295

Составитель Л. Русанова

Корректор T. Гревцова

Техред Т. Миронова

Редактор Л. Емельянова

Заказ 1824)12 Изд. № 1283 Тираж 482 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5Ê-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

При добавке предлагаемого диспергатора уменьшается количество воды, необходимое для приготовления пасты, при сохранении ее

8 пластичности и способности к переработке и подвергнутый обжигу продукт обладает хорошей механической прочностью, как это видно из данных, приведенных в табл. 6.

Предмет изобретения

Способ получения диспергирующего средства путем сульфирования углеводородного сырья с последующей нейтрализацией сульфо1о массы, отличающийся тем, что, с целью увеличения диспергирую щей способности и снижения пенообразующего действия, сульфированию подвергают продукт высокотемпературной термической обработки при температу15 ре 700 — 2000 С нефтяного или каменноугольного сырья.