СТРУКТУРООБРАЗОВАТЕЛЬ НЕФТЕПРОДУКТОВ Российский патент 1996 года по МПК C10L7/02 

Изобретение относится к методам быстрого и эффективного перевода нефти, токсичных жидкостей в гелеобразное (нетекучее) состояние с целью уменьшения их потерь при хранении, транспортировании и в аварийных ситуациях.

Известна композиция, способная увеличивать вязкость углеводородов до 0,1-0,5 Па•c (Пат. США 4622155, МКИ Е21В 43/26), следующего состава, мас.

Алкиловый эфир фосфорной кислоты 3-24
Алюминат натрия 0,18-3,6
Углеводородная жидкость остальное,
или ее модификация (Пат. Великобритании 2177711А, МКИ С08L 1/26) состава, мас.

Гидроксиэтилцеллюлоза 45
Эфир фосфорной кислоты 0,1-4,6
Алюминат натрия 0,05-0,5
Дизельное топливо 51,0-54,1.

Недостатками этих композиций являются слишком большая концентрация структурирующихся компонентов, медленное увеличение вязкости раствора (12 часов), низкие реологические характеристики, а также необходимость приготовления композиций при повышенной температуре (52^oC).

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к заявляемому изобретению является структурообразователь для углеводородов на основе индивидуальных алкоксидов металлов IIIA группы общей формулы М'(OR¹)₃ в сочетании с индивидуальным алкоголятом щелочного металла формулы MOR, где М' В или Al; M Li или Na; R и R¹ алкильные радикалы с числом углеродных атомов от С₁ до С₂₅ (См. Пат. США 3615285, 1971, C10L 7/00 или заявка Великобритании 1352539, 1974, С10L 7/02). Структурообразователь по этому известному изобретению содержит 2 индивидуальных соединения: одно индивидуальное соединение из класса M'(OR')₃, второе индивидуальное соединение из класса MOR. Недостатком данного структурообразователя является очень слабый гелеобразующий эффект в нефти, то есть очень малое увеличение вязкости нефти в присутствии известного структурообразователя.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение эффективности структурообразователя и уменьшение его расхода.

Технический результат достигается тем, что структурообразователь нефти, содержащий в качестве структурирующих компонентов трет-бутилат лития и смесь триалкилборатов С₄-С₁₁, отличающийся тем, что структурообразователь нефтепродуктов содержит смеси триалкилборатов формулы В(OR)₃ (R C₄H₉ C₁₄H₂₉ нормального строения) в любом их массовом отношении и смеси алкоголятов лития формулы LiOR (R C₃H₇ - C₁₂H₂₅ нормального и изомерного строения) в любом их массовом отношении при суммарной концентрации алкилборатов и алкоголятов лития 0,5-10 мас. и любом массовом отношении.

Существенными отличиями предлагаемых составов является применение в качестве компонентов структурообразователя смесей триалкилборатов нормального строения с длиной алкильных групп от С₄H₉ до C₁₄H₂₉ в неограниченном интервале их массового отношения и смесей алкоголятов лития нормального и изомерного строения с длиной алкильных групп от C₃H₇ до С₁₂H₂₅ также в любом их массовом отношении.

Массовое отношение алкилборатов и алкоголятов лития в их смесях может изменяться до индивидуального соединения, т.е. от одного члена гомологического ряда C₄H₉ C₁₄H₂₉ для B(OR)₃ и С₃H₇ - C₁₂H₂₅ для LiOR' до содержания в смесях всех возможных соединений в любом их массовом отношении и сочетании между алкилборатом и алкоголятом лития, т.е. возможно использование индивидуального алкилбората как представителя своего гомологического ряда co смесями алкоголятов лития (пример 8) либо индивидуального алкоголята лития как представителя своего гомологического ряда сo смесями алкилборатов (примеры 1,5).

В описании заявки приведены примеры с использованием смесей (фракций) триалкилборатов с плотностью 0,843-0,859. Реологические характеристики гелей бензина, структурированного смесями алкилборатов (СБ) в композиции с третичным бутилатом лития (ТБЛ), t С₄H₉OLi приведены в табл.1 в сравнении с гелями на основе индивидуальных алкилборатов.

В табл. 2 приведены реологические характеристики гелей углеводородных топлив, структурированных смесью алкилборатов СБ(5) и смесями алкоголятов лития СА(1) СА(4) в сравнении с гелями, полученными с применением индивидуального третичного бутилата лития (ТБЛ) в композиции с фракцией СБ(5). Состав смесей алкоголятов лития СА(1) СА(4) и их массовое соотношение в каждой фракции приведены в табл.3.

Гели углеводородных топлив, реологические характеристики которых подтверждают положительный эффект предлагаемого структурообразователя (табл. 1,2), получены по следующим методикам.

Пример 1. 0,7 г (0,7%) трет-бутилата лития (ТБЛ) растворяют в 96,5 г бензина АИ-93, при перемешивании к раствору прибавляют 2,8 г (2,8%) смеси алкилборатов СБ(5), через 20-30 сек бензиновый раствор превращается в твердое состояние, образуется прозрачный и прочный гель, динамическая вязкость равна 168,9 Па•c. Соотношение ТЛБ:СБ(5) 1:4.

Пример 2. В 99 г (99%) гептана растворяют 0,2 г (0,2%) смеси алкоголятов лития СА(1) и добавляют при перемешивании 0,8 г (0,8%) смеси триалкилборатов СБ(5). Образуется прозрачный гель, вязкость которого равна 157,3 Па•c, сдвиговое напряжение 26,2 Па. Соотношение СА(1):СБ(5) 1:4.

Пример 3. В 97 г (97%) гептана растворяют 0,76 г (0,76%) смеси алкоголятов лития СА(4) и добавляют при перемешивании 2,24 г (2,24%) смеси триалкилборатов СБ(5). Образуется прочный монолитный гель, вязкость которого равна 1394,0 Па•c, сдвиговое напряжение 232,4 Па. Соотношение СА(4):СБ(5) 1:3.

Пример 4. В 95 г (95%) гептана растворяют 1,35 г (1,35%) смеси алкоголятов лития СА(2) и добавляют при перемешивании 3,65 г (3,65%) смеси триалкилборатов СБ(5). Образуется прочный монолитный гель, вязкость которого равна 2582,7 Па•с, сдвиговое напряжение 430,5 Па. Соотношение СА(2):СБ(5) 1:2,7.

Пример 5. К раствору, содержащему 98 г гептана и 0,305 г н-бутанола, добавляют при перемешивании 0,087 г металлического лития (3-кратный избыток), продувают аргоном. Процесс взаимодействия лития с н-бутанолом ведут при 98^oC в течение 3-4 часов. После окончания взаимодействия лития со спиртом его избыток отфильтровывают. К полученному раствору, содержащему 0,33 г (0,33% ) бутилата лития, добавляют при перемешивании 1,67 г (1,67%) смеси боратов СБ(5). Получают прозрачный монолитный гель, динамическая вязкость 292,6 Па•c, сдвиговое напряжение 128,1 Па. Соотношение БЛ:СБ(5) 1:5,1.

Пример 6. К раствору, содержащему 98 г топлива ТС-1 и 0,477 г смеси спиртов, добавляют при перемешивании 0,52 г металлического лития (2-кратный избыток), продувают аргоном. Процесс взаимодействия лития со спиртами ведут при 90-100^oС в течение 3-4 часов. После окончания взаимодействия лития со смесью спиртов его избыток отфильтровывают. К полученному раствору, содержащему 0,50 г (0,50%) алкоголятов лития СА(4), добавляют при перемешивании 1,50 г (1,50%) смеси боратов СБ(5). Получают прозрачный монолитный гель, динамическая вязкость 218,1 Пa•c, сдвиговое напряжение 436,4 Па. Соотношение СА(4):СБ(5) 1:3.

Пример 7. К раствору, содержащему 97 г топлива ТС-1 и 0,376 г смеси спиртов, добавляют при перемешивании 0,056 г металлического лития (2-кратный избыток), продувают аргоном. Процесс взаимодействия лития со спиртами ведут при 90-100^oС в течение 3-4 часов. После окончания взаимодействия лития со смесью спиртов его избыток отфильтровывают. К полученному раствору, содержащему 0,60 г (0,60%) алкоголятов лития СА(1) добавляют при перемешивании 2,40 г (2,40%) смеси боратов СБ(5). Получают прозрачный монолитный гель, динамическая вязкость 1570,5 Па, сдвиговое напряжение 261,8 Па. Соотношение СА(1):СБ(5) 1:4.

Пример 8. К раствору, содержащему 99 г (99%) топлива ТС-1 и 0,477 г смеси спиртов, добавляют при перемешивании 0,52 г металлического лития (2-кратный избыток), продувают аргоном. Процесс взаимодействия лития с спиртами ведут при 90-100^o C в течение 3-4 часов. После окончания взаимодействия лития со смесью спиртов его избыток отфильтровывают. К полученному раствору, содержащему 0,50 г (0,50%) алкоголятов лития СА(4), добавляют при перемешивании 0,5 г (0,50%) триоктилбората. Получают прозрачный монолитный гель. Вязкость равна 186 Па•c, сдвиговое напряжение 31 Па. Соотношение СА(4):ОБ 1: 1.

Пример 9. В 97 г (97%) гептана растворяют 2,0 г (2,0%) смеси алкоголятов лития СА(4) и добавляют при перемешивании 1,0 г (1,0%) смеси триалкилборатов СБ(4). Образуется прозрачный монолитный гель. Вязкость равна 1485 Па•с, сдвиговое напряжение 232 Па. Соотношение СА(4):СБ(4) 2:1.

Пример 10. В 97,5 г (97,5%) керосина растворяют 2,0 г (2,0%) смеси алкоголятов лития СА(4) и добавляют при перемешивании 0,5 г (0,5%) смеси триалкилборатов СБ(5). Образуется монолитный гель. Вязкость равна 310 Па•c, сдвиговое напряжение 36 Па•с. Соотношение СА(4):СБ(4) 4:1.

В примерах приведено соотношение компонентов структурообразователя как отношение соединений формулы 2 (согласно запросу патентной экспертизы) к соединениям формулы I. Применение других соотношений компонентов возможно и эффективно по реологии, но экономически нецелесообразно.

Как видно из результатов (табл.1), замена индивидуальных алкилборатов их смесями в широком интервале массовых отношений и применение этих смесей в качестве компонента структурообразователя в композиции с третичным алкоголятом лития увеличивает вязкость гелей топлив в 1,5-2,0 раза. Применение одновременно композиций на основе смесей триалкилборатов и алкоголятов лития (табл.2) увеличивает эффект гелеобразования в 2-3 раза, что позволяет уменьшить расход структурообразователя. Кроме положительного эффекта в гелеобразовании применение предлагаемых составов структурообразователей имеет то преимущество, что оно снимает ограничения в выборе исходного сырья для синтеза смесей и разрешает наилучшим образом выбрать оптимальные композиции для структурирования смесей углеводородов, какими являются углеводородные топлива, нефть и нефтепродукты.

Смеси алкоголятов лития можно получать предварительно и непосредственно в структурируемых жидкостях, не выделяя их из раствора.

Изобретение относится к области технологии быстрого и эффективного перевода нефтепродуктов в гелеобразное (нетекучее) состояние с целью уменьшения их потерь при авариях. Сущность изобретения заключается в том, что структурообразователь нефтепродуктов содержит смеси триалкилборатов и смеси алкоголятов лития в их любом соотношении. 3 табл.

Структурообразователь нефтепродуктов, содержащий смесь триалкилборатов общей формулы B(OR)₃, где R C₄ C_1 4, и алкоголятов лития общей формулы LiOR', где R' C₃ C_1 2, отличающийся тем, что он содержит в качестве триалкилборатов их смесь в любом массовом соотношении, при массовом соотношении триалкилборатов и алкоголятов лития 4 1 1 4.