Эмульгатор для обратных эмульсий

 

9- ч ая

ОП И ВЙ-Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

70465 I

Союз Советских

Сециалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТЕЛЬСТВУ (61} Дополнительное к аат. саид-ву (22) Заявлен@19.09.77 (21) 2526232/23-26 (51)М. Кл.

В 01 F 17/16 с присоединением заявки Но—

Государстаеиимй комитет

СССР.

«о де»ам изооретеиий. в открыта»

У (23) Приоритет—

Опубликовано 2512.79. Бюллетень Йо 47

Дата опубликования описания 30. 12. 79 (53) УДК 66.063. .612 (088.8) (72) АВТО ЭЫ В. В. Круть, В. И. Лысенко, Б. Е. Чистяков, Л. В„_#_утова, И3(5 ЕтЕИИЯ О. Н. Енина,, А. А. Пигульский, Р, И. Гаврюшенко, Г. Х. Новаков и A. A. Иив(ук

«(71) Заявитель а (54) ЭМУЛЬГА 1ОР фЛй OBPATHEJX ЭКУЛЬСИй

Изобретение относится к области При этом широко используются в получения эмульгаторов для обратных качестве змульгаторов как сами имидаэмульсий, где в качестве аполярной золины и диамидй; — полученные в рефазы испбльзуются. бензол, толуол, 5 зультате указанной реакции конденсагептан, углеводородные топлива и дру- ции, так и их соли с минеральными и . гие нефтепродукты, а также масла жФ- органическимй кислотами. вотного и растительного происхождения . Установлено, что эмульгируюшая

Эмульсии этого типа широко приме- способнбСть и тип эмуЛьсий в значиняются в народном хозяйстве в процес- fp тельной степейи определяются строесах обработки металлов, в нефте- и - нием и соотношенйем вещестн, получагазодобыче, косметике и сельском хо- : ..емых в Результате реакции конденсазяйстве, Ойи используются в качестве .."": ции высших алифатическнх кислот или смазочно-охлажданщих и гидравлических . их замеценных с полиэтиленполиаминажидкостей, пр ?мывочных растворбв "Ilpè 15 ми. бурении.,:,. Так, например, известны прямые

При получении эмульсии типа вода- : эмульсии (в системах воски, нефтяные масло используются различн и xèìèþe = масла — вода) на основе замешенных кие классы поверхностноактивийх ве-- имидазолинов строения ществ анионного, катионного и неионо- (( генного типов .

В С- СН НС вЂ” C5

В литературе имеются указания на применение в качестве эмульгатоРоЪ" катионных поверхностно-активных ве- ществ, полученных из высших алифати- 25 В ческих кислот или их замеценнй» и" йо= лиэтиленполиаминов (этилендиамина i где n = 0-3, R — алифатический диэтилентриамина, триэтилентеТРайина, радикал, содержаший от 10 до 17 тетраэтиленпентаминв) HJIH йх PJ «oKcH» атомов углеродаf или на основе этилзамешенных. солей вышеуказанных имидазолинов

704651

4 (1) и (2) как с органическими высокая устойчивость эмульсии во врекислотами с длиной углеводород- мени (-2 ч) при относительно высоком ного радйкала С - 4, так и с неорга- Расходе эмульгатора (до 10% по масническими (например, соляной) . Для ce) . повышения растворимости эмульгатора Цель изобретения — повышение устойвводят высшие жирные кислоты С12- 5 чивости эмульсий при повышенных темС„, (1) . пературах и снижении расхода эмульИзвестен буровой промывочный раст- гатора вор, содержащий соли имидаэолинов Это достигается тем, что эмульгастроения . тор содержит в качестве соли имидазоК с -cH l0 JIHHa coJII формулы

N М((СН212 Н) У IIRGOOH. (l ) !

I где n = 0-3, с уксусной кислотой. !5

ИМидазолины укаэанного строения полу-, в качестве соли ДиамиДа соль фоРмулы чены на основе жирных кислот icorcocoвого масла и полиэтиленполйаминов ВСОМН ((СН2)z НН) () Н(-) (смесь диэтилентриамина, триэтилентетрамина и тетраэмиленпентамина) (2) 2() и дополнительно соль аминоамида ФоРОднако при использовании Tal

B Û6ì с Ве . ЬГ, А -6 -- „ ., Для Олучения копоненто У хОДяпользуют композицию- содержащую в . Щих в состав композицииу используют своеМ C TaBe соли высших алифатичес-.. индивидуальные алифатические кислоты

""ких кислот (С -С„) с ими,азолинами .. . с длиной УглеводоРодного Радикала от ц днам ами следУ Цего строения и со- 5 СВ-С16 До С2, фРакции синтетических отношейия . .:".-.;- .:.:..: :- . - . жиРных кислот фРакций С "-С С

10 16 17 соль имндазоЛинов:строения .: 2с> l 21 25 исхождения или низшйе алкиловые эфи 2 :,.:: : :, :.. - ." РЫ Этйх кИСлот. Углеводородная цепь сн сн -.-- . ", - -:: :: : -- . 4Q карбоновой. кислоты может быть пред1:: .. Ы - .-.... : ставлена" йасыщенным алкильным радикалом -нормального H изостроения, Мо- . жет содержать ненасыщенные связи, .кеЯ; .. - . то- и оксигруппы. В качестве аминов соль диамидов строения — 45 используют этилендиамин, диэтилентриамин, триэтилентетрамин, р-пипера зин или их смесь.

О . - О я) 5

5S где n — 1-4 R — Н или высший алкильный радикал

В -CHR1 CHRIS (NHCHR1 СН21) х, 60 где х 1-5 В,В1, В+, R и алифатический радикал высшей карбоновой кислоты (С -С„) . Содержание каждоЙ соли в смеси — .От,15 до 85%.. дьстатком данного эмульгатора является I eС- NH CKg — СЫ2

0Н !

С=0

Rg ян-с-з

0Н (7), 50

С=О

Эмульгатор получают двумя методами: первым — простым смешением уже

:готовых, компонентов Ig II и III; вто- . рым - полученйем смеси имидазолинов и аминоамицов реакцией термической циклоконденсации соответствукших вьжших алифатических кислот (или их эфиров) и"полиэтйленполиаминов (ПЭПА) . при мольном соотношении — кислота:

ПЭПА, равном 1г1,1-3 (температура

180-260, давленйе 1-760 мм рт. ст.) с последующей нейтрализацией полученной смеси имидазолинов и аминоамидов соответствующими алифатическими кислбтами с целью получения нх солей.

Получанщиеся соли Формулы I, II H

III представляют собой воскообразные вещества светло-желтого или белого цвета с температурой плавления 507046

100 С, растворимые в спиртах, углеводородах и маСлах.

Присутствие в композиции соединений формулы I, II u III объясняется тем, что соли имидазолинов (формула

I) и аминоамидов (формула II) являют- 5 ся весьма эффективными змульгаторами.

Но при этом соли аминоамидов обладают большей поверхностной активностью и меньшей растворимостью в углеводо, родных средах, чем имидазолины.

Поэтому присутствие в смеси "имйдазолинов позволяет повысить раствориMocTb компонентов в аполярной фазе и получить высокоустойчивне эмульсии. соли диамидов формулы III обладают 15 худшей эмульгируюшей способностью по сравнению с соединениями II u I. Ho их присутствие объясняется тем, что диамиды практически всегда присутствуют в реакционной смеси, если получение эмульгатора вести по описанной выше технологии. Кроме того, даже еСли провести полную дистилляцию получаемой смеси имидазолинов и аминоамидов, то диамиды ввиду трудности разделения данных соединений всегда присутствуют в конечном продукте в количестве не менее 1%.

Для определения эмульгирукцей способности предлагаемого эмульгатора ,: готовили 50%-ные эмульсии. ЗО

Приготовление производили" СледувШим образом..

Необходимое количество эмульгируюШей композиции вецеств Х, II u III растворяли при 65 в течение 0,5 ч в ЯЯ .50 объемных частях аполярной фазы, затем к полученному раствору эмульгатора добавляли 50 объемных частей: воды при перемешивании пропеллерной ме-: шалкой (3000 об/мин) в течение 5 мин 4О при заданной температуре. Устойчивость эмульсий определяли при тбй же температуре и оценивали по времени вы - деления первых капель воды 3;, и половины эмульгированного объема водиМ р 45

Использование предложенного эмульгатора позволяет снизить расход эйуль- гатора" до 0,2-2% масс., повысить ус тойчивость эмульсйи тийа вода-масЛо

: до 4-20 ч. при повышенных темпеРату -. рах (>50 C) .

Ниже приведены результаты испыта- * ний стабильности гидрофобных эмульсий, где в качестве эмульгатора использованы соли высших алифатических" " кислот-и продуктов конденсации этФ 55 кислот с полиэтиленполиаминами при различных соотношениях компонентов I

II u III в композиции.

Пример 1.

: Для получения эмульгатора исполь-" 6О зуют товарную фракцию синтетических жирных кислот (С1(К) Фракции С„, -(-о6 и полиэтиленполиамины, содержавшие в своем составе этилендиамин (ЭДА) 515%, диэтилентриамин 70-80% (ДЭТА), 65

51 триэтилентетрамин и тетраэтиленпентамин 5-15% (ТЭТА и ТЭПА) . Термическую циклоконденсацию С7Я и ПЭПА производят "Следуюшим образом . Смешивают

116 r C7K и 61 г ПЭПА при 25-70 С и поднимают температуру до 230-?50 отгоняя образуюШуюся в процессе реакции воду. После достижения этой температуры нагревают реакционную массу в течение 3-4 часов при нормальном давлении в" токе"азота, затем под-" ключают вакуум й- при 30-100 м рт.ст. отгоняют избыточные амины и оставшуюся реакционную воду.

Полученный продукт имел воскообразный вид, светло-желтый цвет темо

Г пературу плавления 35-40, аминное число в мг HCI/ã (A,÷. мг HCI/г)

150; кислотное число мг КОН/г (К.ч. мг КОН/r) — 1,5; содержание имидазолинов формулы I — 55% масс .; аминоамидов формулы II — 35% масс.; диамидов формулы ?ХХ вЂ” 10% масс.

После охлаждения реакционной маc-о сы до 50-70, прибавляли при перемешивании (расчетное по аминному числу) необходимое для нейтрализации количество C_#_K фракции C«С 6 .

В данном случае на 100 r продукта пРибавляли 95 г СЖК фракции С О-С„, Пслученные соли CI(K Фракции C«С 6 и смеси имидазолинов с аминоамидами имели светло-желтый воскообразный вид; температуру плавления 40о

45 C„. растворялись в углеводородах, спиртах, эфире, ацетоне, маслах и не растворялись s sîäå;

Приготовление 50%-ных гидрофобных эмульсий производили следуюшим образом: 2 г эмульгатора растворяли при

65 в течение 0,5 ч в 50 объемных чаСтях дизельного топлива, затем к полученному раствбру эмульгатора добавляли 50 объемных частей воды при перемешивании пропеллерной мешалкой .(3000 об/мин) в течение 5 мин при

ТемператУре 70 С. Устойчивость эмульсии определяли при той же температуре и оценивали по времени выделения первых капель -воды ".о и половины эмульгйрованного объема воды Х

Данные по эмульгирукицей способности эмульгатора прйведейы в таблице (опыты 2, 3) .

Приготовление 50%-ных эмульсий с 0,2% эмульгатора проводили аналогичным образом.

Данные по эмульгируюш1ей способности 50%-ных эмульсий приведены в таблице.(опыт 1).

Пр имер 2.

Для получения эмульгатора использовали товарную фракцию СЖК С„,-С О и полиэтиленполиамины. На 350 г кислот фракции С -С о брали 155 г ПЭПА.

Режимы получения эмульгатора те же, что и в примере 1. Полученный в процессе циклоконденсации C>9(и ПЭПА

704651

Строение их соответствовало формуле I.

Данные имидазолины нейтрализовали

СЖК Фракции С„о e ° Эмульсии готови ли как в примере 1. Результаты оцен5 ки эмульгирующей способности получен.ных солей в системе вода-дизельное топливо приведены в таблице (опыт б) .

В таблице (опыты 7, 8, 9, 10, 11, 12) да ны эмульгирующие способности

10 индивидуальных ксмпонен тов, входящих в состав предлагаемого эмульгатора.

Полученные данные, характеризую-" щие устойчивость гидрофобных эмульсий, показали, что предлагаейая композиция на основе аминоамидов и ами-. дозолинов формулы I, II u III позволила снизить расход эмульгатора до

0,2%, получив при этом эмульсии с периодом полураспада более 72 ч. При этом было отмечено, что устойчивость эмульсий (8 ) и период полураспада (1/2) в зйачйтельйой степени зависит от аполярной Фазы и строения компонентов, входрщих в состав эмульгатора. с5

Так, например, было установлено, что наиболее эффективными эмульгаторами в исследованных системах явля" ются" к(омпонейтй I u II заявляемой

О композиции (таблица 8, опыты 7-10).

Соль диамида строения III обладает наименьшей! Юмульгирующей способностью (опыты 11 и 12) .

5 Для срав не ния с за являемой компо " "з!Йцийй ПАВ Ойре(делена устойчивость

50%-ной эмульсии воды в толуоле, стабилизированной солью амина (опыт 13)

;и приведены данные, характеризующйе

p прототиП (опыт 14). В сравнимых условиях гептадецилат октадециламина не обладает достаточным стабилизирующим действием. Заявляемая эмульгирукщая композиция значительно эффективнее соли амина;-":-- С

70 4 14 дизельное топливо

0,2

I! Ï:III — 55г 35:10

R = С„о-С.уь h = 1-3

I:II,:III = 55:35:10

R=С -С, п-13 о <Ь

60 17 24

I-.II: III = 55: 35: 10

R С С е и = 1-3

3, I:IT:III = 50:30:20

Сд -С о и = 1-3

4, 50 масло ВМ-4

7 более

72 продукт имел воскообразный вид; светло-желтый цвету Тлi — 50-55 C; A.÷. Мг HCI/r ; К.ч. мг КОН/r — 1,2у содержание -имидаэолинов формулы 1-50%

МасС.у амийоймидов формулы II — 30% ,.-. диамидов формулы III — 20%.

Соли алифатических кислот и аминов (имйдазолинов, амин оамндов и дйамидов) моЖно также получить в процессе приготовления эмульсии.

Для получения солей имидазолидов, амииозамидов и кислот в процессе приготовления",эмульсии в системе масло/ вода " смесь имидазолинов и аминоамидов, на основе СУ(К фракции С -, -С и

lI3IlA а количестве 1 r растворяют в

2$ мл масла ВИ-6 и прибавляют к полу-. ченному раствору при перемешивании1 r растворенных в масле ВИ-4 СУЮ . фракции С„, -C q

СмесЬ перемешивают при температу- ре 40-50 С в течение 10-15 мин и к полученному раствору эмульгатора прибавляют 50 объемных частей воды при (" йеремеаивании пропеллерной мешалкой (3000 об/мин) в течение 5 мин при50(С

Данные по устойчивости полученных эмульсий с применением данного эмульгатора в системам вода/дизельное топливо; вода/толуолу вода/масло ВИ-4, (приведены в таблице), (опыты 4,. 5) .

Пример 3. 3 для получения эмульгатора йспользовали СЖК фракции С о Ñ e и ПЭПА, — как в примере 1. Термическую циклоконденсацию СЖК и ПЭПА пройзводйли при режимах, описанных в примере 1, 3 при Соотнешении кислот и ПЭПА, рав- ном"1:3 (на 116 г kHcJIQT брали 180 r

ПЭПА). ПосЛе отгонки избыточного ПЭПА йроизво(ди!ли дистклляцйю полученного продукта при пониженном давлении, со- 4 бирая фракцию, кипящую в интервале температур 230-280 С при 3 мм рт.ст. Полученные имидаэолины представляли собой желтые вяэкйе жидкости (A.÷ . - 250 мг HCI/г), масло Вм-4 50 более более

7 72

704651

Продоижени е таблицы

Т =Т

5, I:II:III = 50:30:20

R = C„„, n = 1-3 дизельное топливо

70 11 24

R=-С -С n=1-3

70

4,5 8 дизельное топливо

I — 100 в=С„., п=1

70

2,5 3 толуол

Х вЂ” 100

R=С,п=1

Ю

5 6

II — 100

R=С., n

70

3 3,5

10.

II — 100

С 16

70 4,5

III — 100

В=С, n= 2

0,3 0,5

III — 100

R = СЛ6! и 2

12.

70 0,02 0 05

Октадецнламина гептадецинат

1 3.

70 0,03 0,07

70 2

14. Прототип керосин

Формула изобретения

RCONH ((СН ) ИН) Н nRCOOHð

К С вЂ” CHg

Ю((СН2)ЯМН)и-1 у пЯСООН С.

В

Составитель Г. Лебедева

Редактор Ф. Серебрянский Техред М.Келемеш Корректор H ° "<->рват

Заказ 7913/13 Тираж 877 Подпис ное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретЕний и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Эмульгатор для обратных эмульсий 35 на основе соли имидаэолина и соли диамида, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости эмульсий при повышенных температурах и снижения расхода эмульгатора, он 4р содержит в качестве соли имидазолина соль формулы в. качестве соли диамида соль формулы

RCONH ЦСН ) NH) „COR (n-1) RCOOH и дополнительно соль аминоамида формулы где n = 1-3; R — алкильный радикал с числом углеродных атомов 8-50 у = Н, COR, при следующем соотношении компонентов (масс,%): соль имидазолина 20-70 соль диамида 1-20 соль аминоамида 10-79

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CIA 9 2974106, кл. 2523115, 1968.

2. Патент CI!R 9 3514399, кл. 25285, 1970.

3. Патент СИЛ Р 3728277, кл; BO 17/00, 1973 (прототип).