СОСТАВ СТРУКТУРООБРАЗОВАТЕЛЯ НЕФТИ Российский патент 1996 года по МПК C10L7/02 

Изобретение относится к разработке структурирующих композиций для быстрого и эффективного перевода нефти, нефтепродуктов 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 (Патент 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 заявленному изобретению является структурообразователь для углеводородов на основе индивидуальных алкоксидов металлов IIIA группы общей формулы М(ОR¹)₃ в сочетании с индивидуальным алкоголятом щелочного металла формулы MOR, где М В или Al; М Li или Na; R и R^I алкильные радикалы с числом углеродных атомов от С₁ до С₂₅ (См. Патент США 3615285, 1971, С10L 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 состав структурообразователя нефти содержит в качестве структурирующих компонентов трет-бутилат лития и смесь триалкилборатов С₄-С₁₁, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гидрофильное соединение (ГС) из классов: или карбонатов, или оксидов, или алкоксидов щелочно-земельных металлов и элементов IIIA группы, или каолинов, или водорастворимых полимеров с молекулярной массой до 10⁶ при следующем соотношении компонентов, мас.

Гидрофильное соединение 5-11
Трет-бутилат лития 19-18
Смесь триалкилборатов С₄-С₁₁ 76-71.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав структурообразователя нефти отличается от известного введением новых дополнительных компонентов в качестве гидрофильных соединений, а именно: или карбонатов, или оксидов, или алкоксидов щелочно-земельных металлов и элементов IIIA группы, или каолинов, или водорастворимых полимеров. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Анализ известных структурообразователей, используемых для перевода нефтепродуктов в гелеобразное (нетекучее) состояние, показал, что применение в качестве гидрофильного соединения или карбонатов, или оксидов, или алкоксидов щелочно-земельных металлов и элементов IIIA группы, или каолинов, или водорастворимых полимеров, а в качестве компонентов структурообразователя - смеси триалкилборатов С₄ C₁₁ и трет-бутилата лития обеспечивает заявляемым составам именно такие свойства, которые они проявляют в заявляемом решении, а именно, увеличение вязкости нефти и уменьшение расхода структурообразователя в результате эффективности гидрофильного соединения в составе структурообразователя нефти. Таким образом, данный состав компонентов придает структурообразователю новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "изобретательский уровень".

С целью подтверждения эффективности предлагаемого состава структурообразователя нефти его испытание проводили следующим образом.

Пример 1. В 89,20 г нефти при перемешивании добавляют 0,80 г (0,80 мас.) К₂CO₃, растворяют 1,67 г (1,67 мас.) трет-бутилата лития и 8,33 г (8,33 мас. ) смеси триалкилборатов, через 2-3 минуты образуется монолитный гель, вязкость которого через 1,5-2 часов созревания составляет 128,7 Па•c, сдвиговое напряжение 21,4 Па. Соотношение компонентов, мас. гидрофильное соединение (ГС) K₂CO₃ 7,4; третичный бутилат лития (ТБЛ) 16,5, смесь триалкилборатов (СБ) 77,1.

Пример 2. В 92,64 г нефти при перемешивании добавляют 0,36 г (0,36 мас.) СаО, растворяют 1,17 г (1,17 мас.) трет-бутилата лития и 5,83 г (5,83 мас.) смеси триалкилборатов, через 2-3 минуты образуется монолитный гель, вязкость которого через 1,5-2 часов созревания составляет 17,8 Па•c, сдвиговое напряжение 3,0 Па. Соотношение компонентов, мас. ГС СаО 4,9; ТБЛ 15,9; СБ 79,2.

Пример 3. В 88,49 г нефти при перемешивании добавляют 0,51 г (0,51 мас.) Al₂O₃, растворяют 1,67 г (1,67 мас.) трет-бутилата лития и 8,33 г (8,33 мас. ) смеси триалкилборатов, через 2-3 минуты образуется монолитный гель, вязкость которого через 1,5-2 часов созревания составляет 178,7 Па•c, сдвиговое напряжение 29,8 Па. Соотношение компонентов, мас. ГС Al₂O₃ 4,9; ТБЛ 15,9; СБ 79,2.

Пример 4. В 94,89 г нефти при перемешивании добавляют 0,11 г (0,11 мас.) каолина, растворяют 0,83 г (0,83 мас.) трет-бутилата лития и 4,17 г (4,17 мас. ) смеси триалкилборатов, через 2-3 минуты образуется монолитный гель, вязкость которого через 1,5-2 часов созревания составляет 0,50 Па•c, сдвиговое напряжение 0,75 Па. Соотношение компонентов, мас. ГС каолин - 2,2; ТБЛ 16,2; СБ 81,6.

Пример 5. В 94,39 г нефти при перемешивании добавляют 0,61 г (0,61 мас.) t- C₄H₉OLi, растворяют 0,83 г (0,83 мас.) трет-бутилата лития и 4,17 г (4,17 мас. ) смеси триалкилборатов, через 2-3 минуты образуется монолитный гель, вязкость которого через 1,5-2 часов созревания составляет 0,97 Па•c, сдвиговое напряжение 1,4 Па. Соотношение компонентов, мас. ГС ТБЛ 10,9; ТБЛ 14,8; СБ 74,3.

Пример 6. В 92,64 г нефти при перемешивании добавляют 0,36 г (0,36 мас.) полиэтиленоксида с молекулярной массой 9•10⁵, растворяют 1,17 г (1,17 мас.) трет-бутилата лития и 5,83 г (5,83 мас.) смеси триалкилборатов, через 2-3 минуты образуется монолитный гель, вязкость которого через 1,5-2 часов созревания составляет 71,5 Па•с, сдвиговое напряжение 11,9 Па. Соотношение компонентов, мас. ГС полиоксиэтилен 4,9; ТБЛ 15,9; СБ - 79,2.

Пример 7. В 88,49 г нефти при перемешивании добавляют 0,51 г (0,51 мас.) полиакриламида с молекулярной массой 2•10⁶, растворяют 1,67 г (1,67 мас.) трет-бутилата лития и 8,33 г (8,33 мас.) смеси триалкилборатов, через 2-3 минуты образуется монолитный гель, вязкость которого через 1,5-2 часов созревания составляет 107,0 Па•c, сдвиговое напряжение 17,9 Па. Соотношение компонентов, мас. ГС ПАА 4,9; ТБЛ 15,9; СБ 79,2.

Экспериментальные результаты, представленные в примерах и таблице, показывают, что в присутствии гидрофильных соединений вязкость структурированной нефти увеличивается в 2-6 раз. Это соответствует тому, что с помощью более дешевых, доступных соединений и даже природных веществ (каолин) можно уменьшить расход структурообразователя в 2-3 раза. Полученный положительный эффект в виде прироста вязкоупругости структурированной нефти и замена дефицитных и дорогостоящих компонентов композиции более дешевыми подтверждает экономическую полезность предлагаемого решения. Кроме того, применение карбонатов, оксидов металлов и каолина в структурирующей композиции уменьшит пожароопасность гелеобразной нефти, что очень важно при ликвидации аварий на трубопроводном транспорте нефти. При разработке гидрофильных соединений в данном решении учтена также их безвредность для систем каталитической переработки нефти и ее технических свойств.

Область использования: предотвращение или уменьшение потерь нефти, нефтепродуктов при их транспортировании, хранении, в аварийных ситуациях, уменьшение загрязнения воды, почвы, воздуха. Сущность: состав структурообразователя, содержащий в качестве структурирующих компонентов смесь триалкилборатов С₄-C₁₁ и третичный бутилат лития, содержит дополнительно гидрофильное соединение из классов: или карбонатов, или оксидов, или алкоксидов щелочно-земельных металлов и элементов IIIA группы, или каолинов, или водорастворимых полимеров при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Гидрофильное соединение - 5-11
Трет-бутилат лития - 19-18
Смесь триалкилборатов С₄-C₁₁ - 76-71.

Состав структурообразователя нефти, содержащий триалкилбораты C₄ - C_1 1 и третичный бутилат лития, отличающийся тем, что он в качестве триалкилборатов содержит смесь триалкилборатов C₄ C_1 1 и дополнительно содержит гидрофильное соединение, выбранное из группы: карбонат, оксид или алкоксид щелочноземельного металла или элемента III А группы Периодической системы элементов, каолин, водорастворимый полимер при следующем соотношении компонентов, мас.

Гидрофильное соединение 5 11
Трет-бутилат лития 18 19
Смесь триалкилборатов C₄ C_1 1 До 100