КОМПОЗИЦИЯ СТРУКТУРООБРАЗОВАТЕЛЯ Российский патент 1997 года по МПК C10L7/02 

Изобретение относится к области химии, а точнее к химическим средствам для загущения жидких углеводородов, и может быть использовано, например, для ликвидации аварийных проливов нефтепродуктов, для быстрой остановки течи жидкого продукта из поврежденных емкостей или трубопроводов.

В настоящее время известно большое количество химических соединений и композиций на их основе, с помощью которых возможно повысить вязкость жидких углеводородов и тем самым перевести их в нетекучее состояние.

В качестве загущающих агентов используются металлические мыла, органические кислоты и основания, высшие полимеры, способные к ионной и координационной сшивке в углеводородном растворе, а также многие другие соединения.

Для успешного применения на практике, особенно в аварийных ситуациях, загустители должны обладать оптимальной совокупностью свойств, обеспечивающих быстрое повышение вязкости продукта до необходимой величины, высокую стойкость загущенной системы к действию факторов внешней среды (повышенная влажность, аномальные температуры), а также хорошие эксплуатационные свойства загущенных продуктов, позволяющие легко удалять их из зоны очистки и в дальнейшем перерабатывать экологически чистым и экономичным способом.

Указанным требованиям во многом удовлетворяют композиции на основе алкоксидов двух различных металлов, которые в среде жидких неполярных углеводородов способны к образованию плотноупакованных надмолекулярных структур /патент США N 3615285, C 10 L 7/02, публ. 26.10.71; а.с. СССР N 1661369, E 21 B 33/138, публ. 07.07.91; патент РФ N 2024556, C 10 L 7/02, публ. 15.12.94/.

В качестве прототипа настоящего изобретения выбрана композиция структурообразователя, включающая соединение общей формулы MOR и соединение общей формулы M¹(OR¹)₃, где M литий или натрий, M¹ металл третьей группы главной подгруппы, а R и R¹ - углеводородные радикалы /патент США N 3615285, C 10 L 7/02, публ. 26.10.71/.

При одновременном или последовательном введении компонентов структурообразователя в жидкий углеводород с низкой диэлектрической проницаемостью (Σ = 1-8) происходит его быстрое структурирование с образованием продукта, обладающего тиксотропными и вязкоупругими свойствами.

Указанный структурообразователь обеспечивает быстрое и эффективное загущение широкого спектра углеводородов и высокую стойкость геля. При добавлении к полученному гелю определенного количества полярной жидкости (вода, спирт) происходит деструктурирование продукта с восстановлением физико-химических свойств исходного углеводорода.

Следует подчеркнуть, что эффект полного структурирования углеводорода достигается лишь при условии непосредственного контакта компонентов композиции и их равномерном распределении во всем объеме обрабатываемого продукта. При использовании указанной композиции структурообразователя на практике, особенно при ликвидации проливов жидких углеводородов в природных условиях, весьма трудно судить о полноте прохождения процесса структурообразования во всем объеме продукта, что снижает эффективность мероприятий по ликвидации аварийной ситуации.

Задача, которую решают авторы заявляемого изобретения, состоит в создании такой композиции структурообразователя, которая позволяет быстро оценить полноту прохождения процесса (как структурирования, так и деструктурирования) во всем объеме обрабатываемого углеводорода наряду с обеспечением высокого эффекта загущения и удовлетворительных эксплуатационных характеристик загущенного продукта.

Поставленная задача решается тем, что в композицию структурообразователя, содержащую соединение общей формулы MOR и соединение общей формулы M¹(OR¹)₃, где M линий или натрий, M¹ металл третьей группы главной подгруппы, R и R¹ углеводородные радикалы, согласно изобретению дополнительно включен кислотноосновной индикатор в виде его раствора в алифатическом спирте общей формулы C_nH_2n-1OH, где n=2-4.

Целесообразно, чтобы содержание кислотно-основного индикатора в виде его раствора в алифатическом спирте составляло от 0,5 до 3,0 объемных частей на 100 объемных частей структурообразователя.

Наилучший результат достигается при использовании в качестве кислотно-основного индикатора фенолфталеина в виде его 0,1%-ного раствора в этиловом спирте в количестве от 0,5 до 3,0 объемных частей на 100 объемных частей структурообразователя.

Новым в изобретении является то, что известная композиция структурообразователя содержит дополнительно кислотно-основной индикатор в виде его раствора в алифатическом спирте общей формулы С_nH_2n-1OH, где n=2-4.

Новым в частности, является использование кислотно-основного индикатора в виде его раствора в алифатическом спирте в количестве от 0,5 до 3,0 объемных частей на 100 объемных частей структурообразователя.

Новым, в частности, является также то, что в качестве кислотно-основного индикатора композиция содержит фенолфталеин в виде его 0,1%-ного раствора в этиловом спирте в количестве от 0,5 до 3,0 объемных частей на 100 объемных частей структурообразователя.

Включение в композицию структурообразователя спиртового раствора кислотно-основного индикатора дает возможность быстро оценить полноту прохождения структурирования во всем объеме загущаемого продукта по изменению его первоначальной окраски. Изменение окраски происходит лишь в тех зонах, где компоненты структурообразователя вступили в контактное взаимодействие, и под влиянием образовавшегося комплекса произошла ассоциация молекул углеводорода с формированием надмолекулярной структуры. Таким образом, изменение окраски всей массы обрабатываемого продукта свидетельствует о равномерном распределении в нем компонентов структурообразователя, а значит и о полном загущении углеводорода. В противном случае должны быть приняты меры по обеспечению контакта структурообразующих компонентов в тех областях, где окраска не изменилась (например, дополнительное перемешивание).

В процессе деструктурирования загущенного углеводорода путем добавления полярной жидкости наблюдается обратное изменение окраски.

Индикатор может быть выбран из числа тех, которые при pH>7,0 явным образом изменяют окраску, например, α-нафтолфталеин (переход окраски от желтой к зеленой), нейтральный красный (переход окраски от красной к желто-коричневой), фенолфталеин (переход от бесцветности к малиновому окрашиванию).

Включение в композицию кислотно-основного индикатора в виде его раствора в одном из алифатических спиртов C₂-C₄ определяется удовлетворительной растворимостью сухих порошков индикаторов в указанных спиртах.

Целесообразно ограничить количество индикатора в композиции в пределах от 0,5 до 3,0 объемных частей на 100 объемных частей структурообразователя, так как при содержании менее 0,5 об.ч. затруднено наблюдение за изменением окраски, а при содержании более 3,0 об.ч. спиртовой компонент может снизить стойкость загущенного продукта.

На практике наиболее удобно включать в композицию в качестве индикатора фенолфталеин в виде стандартного 0,1%-ного раствора его в этиловом спирте, поскольку изменение окраски в этой случае наиболее отчетливо (бесцветный - малиновый).

Несмотря на то, что в композиции используется широко известное свойств кислотно-основных индикаторов изменять окраску в определенном интервале pH, включение их в состав структурообразователя для решения поставленной задачи не является, по мнению авторов, очевидным шагом, так как теоретически трудно было предвидеть как повлияет присутствие данных веществ на сложный, не полностью изученный процесс структурообразования, а также на свойства загущенного углеводорода. В литературных источниках авторами не обнаружено соответствующих данных.

В результате экспериментальных исследований было установлено, что включение в композицию структурообразователя в виде его раствора в алифатическом спирте C₂-C₄ не оказывает заметного влияния ни на процесс структурообразования, ни на свойства загущенных продуктов (вязкость, стабильность). При этом обеспечивается возможность быстро, практически без дополнительных затрат, выявить участки, на которых не произошло связывание углеводорода в гелеобразную структуру.

Возможность реализации заявляемого изобретения показа в примерах конкретного выполнения.

Пример 1. Готовили композицию структурообразователя, содержащую эквимолярные количества трет-бутилата лития -Li(r-OC₄H₉) и триалкоксибората -B(OC₈H₁₇)₃, и 0,1%-ный раствор фенолфталеина в этиловом спирте. Раствор фенолфталеина смешивали с триалкоксиборатом. На 15,5 л структурообразователя брали 0,75 л раствора фенолфталеина. На ограниченный участок почвы выливали 100 л дизельного топлива, при этом толщина слоя разлившегося продукта составила 0,03 м. Проводили обработку пролива приготовленным составом структурообразователя. Наблюдали окрашивание в малиновый цвет отдельных областей в слое дизельного топлива с одновременным образованием геля. После дополнительного перемешивания вся масса углеводорода окрасилась в малиновый цвет, что свидетельствовало о структурировании всего продукта. Часть полученного геля отобрали для определения вязкости и стабильности. Остальную часть геля собрали в емкость. Проводили деструктурирование геля путем добавления этилового спирта. Наблюдали исчезновение малиновой окраски по мере прохождения процесса деструктурирования.

Примеры 2, 3, 4, 5. Проводили обработку проливов различных продуктов, как описано в примере 1, с использованием композиций структурообразователя, содержащих эквимолярные количества трет-бутилата лития и триалкоксибората, с различным содержанием 0,1% -ного раствора фенолфталеина в этиловом спирте. Проводили испытания полученных гелей.

Составы композиций структурообразователей и результаты испытаний представлены в таблице.

Для сравнения проводили испытания тех же продуктов, что и в примерах 1-5, с использованием композиции структурообразователя, не содержащей кислотно-основного индикатора. Характеристики полученных гелей не отличались от характеристик по примерам 1-5.

Таким образом, использование заявляемой композиции структурообразователя позволяет быстро оценивать полноту прохождения процесса структурирования (деструктурирования) во всем объеме обрабатываемого продукта с сохранением высокой эффективности загущения и удовлетворительных свойств загущенных углеводородов.

Изобретение относится к области химии, а точнее к химическим средствам для загущения жидких углеводородов, и может быть использовано, например, для ликвидации аварийных проливов нефтепродуктов, для быстрой остановки течи жидкого продукта из поврежденных емкостей или трубопроводов. Сущность изобретения состоит в том, что композиция структурообразователя, содержащая соединение общей формулы MOR и соединение общей формулы M¹(OR¹)₃, где M - литий или натрий, M¹ - металл третьей группы главной подгруппы, а R и R¹ - углеводородные радикалы, дополнительно включает кислотно-основной индикатор в виде его раствора в алифатическом спирте общей формулы в виде его раствора в алифатическом спирте общей формулы C_nH_2n-1, где n=2 - 4. Предлагаемая композиция позволяет быстро оценить полноту прохождения процесса структурирования в объеме загущаемого углеводорода с сохранением высокой эффективности загущения и удовлетворительных характеристик загущенного продукта. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Композиция структурообразователя, содержащая соединение общей формулы МОR и соединение общей формулы М'(ОR')₃, где М литий или натрий, М' - металл третьей группы главной подгруппы, R и R' углеводородные радикалы, отличающаяся тем, что композиция дополнительно содержит кислотно-основной индикатор в виде его раствора в алифатическом спирте общей формулы
C_nH_{2 n - 1}OH, где n 2 4. 2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что содержание кислотно-основного индикатора в виде его раствора в алифатическом спирте составляет 0,5 3,0 об. ч. на 100 об. ч. структурообразователя. 3. Композиция по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве кислотно-основного индикатора она содержит фенолфталеин в виде 0,1%-ного раствора в этиловом спирте.