СОСТАВ СТРУКТУРООБРАЗОВАТЕЛЯ Российский патент 1997 года по МПК C10L7/02 

Изобретение относится к химии, а именно к химическим средствам для загущения жидкостей с низкой диэлектрической проницаемостью, в частности нефти и нефтепродуктов, и может быть использовано, например, для ликвидации аварийных проливов указанных продуктов, для быстрой остановки течи жидкости 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, 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 воздействию факторов внешней среды, а также хорошие эксплуатационные свойства загущенных продуктов, позволяющие легко удалять их из зоны очистки и в дальнейшем регенерировать экологически чистым и экономичным способом.

Указанным требованиям во многом удовлетворяют загустители на основе алкоксидов двух различных металлов, называемых структурообразователями из-за способности к образованию в среде малополярных углеводородов плотноупакованных надмолекулярных структур.

Наиболее близким к заявляемому является состав структурообразователя, включающий соединение общей формулы M(OF)₃ и соединение общей формулы M'OR', где M' литий или натрий, M металл третьей группы главной подгруппы, а R и R' произвольно выбранные углеводородные радикалы, выбранный авторами за прототип [1] Из всех соединений указанных общих формул предпочтительными являются соединения, содержащие в качестве M' литий, а в качестве M бор.

Указанный структурообразователь обеспечивает загущение широкого спектра малополярных жидкостей, в частности нефтяных углеводородов, и высокую стойкость загущенной системы /геля/.

Однако указанный состав структурообразователя не обеспечивает быстрого загущения жидкого продукта и достаточно высокой стабильности полученного геля в том случае, если в загущаемом продукте содержится повышенное количество кислых примесей.

Особенно важным в настоящее время является обеспечение быстрого, эффективного загущения и высокой стабильности геля при ликвидации аварийных проливов сырой нефти, в которой часто содержится повышенное количество кислых примесей, в том числе и сероводорода.

Задача, которую решают авторы изобретения, состоит в создании композиции структурообразователя, обеспечивающей эффективное загущение неполярных углеводородов, в частности нефти, и высокую стабильность геля в присутствии повышенного содержания кислых примесей.

Задача решается тем, что в состав структурообразователя для неполярных углеводородов, включающий соединение общей формулы M(OR)₃ и соединение общей формулы M'OR', где M металл третьей группы главной подгруппы, M' - литий или натрий, а R и R' углеводородные радикалы, дополнительно вводят соединение общей формулы , где R'' алифатический углеводородный радикал с числом атомов углерода от 4 до 8, при следующем молярном соотношении компонентов:
M(OR)₃:M'OR': 1:1:(0,05-0,10).

Задача также решается тем, что в качестве соединения общей формулы M(OR)₃ состав содержит триалкоксиборат с числом атомов углерода в радикале от 4 до 11, в качестве соединения общей формулы M'OR' требутилат лития, а в качестве соединения общей формулы трибутиламин.

Новым в изобретении является то, что в состав структурообразователя дополнительно вводят соединение общей формулы при следующем молярном соотношении компонентов:
M(OR)₃:M'OR': 1:1:(0,05-0,10).

Новым также является то, что в качестве соединения общей формулы M(OR)₃ используют триалкоксиборат с числом углеродных атомов в радикале от 4 до 11, в качестве соединения общей формулы M'OR' третбутилат лития, а в качестве соединения общей формулы трибутиламин.

В процессе научных исследований и экспериментов, проведенных на наиболее сложном по составу продукте сырой нефти, авторами было обнаружено, что введение в состав стурктурообразователя, содержащего алкоксид металла третьей группы главной подгруппы и алкоксид натрия или лития, алифатического амина с числом атомов углерода в радикале от 4 до 8 позволяет устранить отрицательное влияние кислых компонентов нефти на процесс структурообразования и обеспечить быстрое, эффективное загущение нефти, а также высокую стабильность полученного геля. По-видимому, введение в состав структурообразователя третичного амина приводит к тому, что при формировании в среде углеводорода надмолекулярной структуры из полиассоциатов комплексов алкоксидов двух различных металлов происходит экранирование атома лития за счет взаимодействия свободных координированных связей у атомов лития и азота. При этом пространственно затрудняется миграция протонов к ионам металлов и структура геля приобретает высокую устойчивость к воздействию кислых компонентов и влаги.

Соотношение компонентов структурообразователя подобрано экспериментально. При введении в состав менее 0,05 молей алифатического амина не достигается высокая стабильность геля, введение более 0,1 моля не приводит к практически значимому улучшению результата и экономически нецелесообразно.

Наилучшие результаты были получены при использовании в составе триалкоксибората с числом углеродных атомов в радикале от 4 до 11, третбутилата лития и трибутиламина при вышеуказанном соотношении компонентов.

Таким образом, заявляемый состав структурообразователя позволяет быстро и эффективно загущать неполярные углеводородные жидкости, в частности сырую нефть, с повышенным содержанием кислых примесей и обеспечивает высокую стабильность полученных гелей. При этом гели имеют удовлетворительные эксплуатационные характеристики и сохраняют способность к быстрой деструкции при добавлении полярной жидкости с регенерацией исходного продукта.

Пример 1. Испытывали эффективность состава структурообразователя, содержащего 0,56 г B(OC₈H₁₇)₃, 1,12 г 10%-го раствора Li-T-OC₄H₉ в гексане и 0,006 г N(C₄H₉)₃, что соответствовало молярному соотношению 1:1:0,05.

Трибутиламин вводили в третбутилат лития в процессе синтеза последнего из третичного бутилового спирта и металлического лития.

Состав испытывали на искусственно подкисленной нефти при содержании кислот 4 мас. Количество структурообразователя 15 мас.

Через 25 мин после введения компонентов структурообразователя в нефть наблюдали образование твердого геля /вязкость 1,5•10⁶ сПз/, который сохранял свои свойства в течение 30 сут.

Для сравнения к такой же нефти добавляли структурообразователь, содержащий B(OC₈H₁₇)₃ и Li-T-OC₄H₉ в эквимолярном соотношении. Количество структурообразователя по отношению к нефти также составляло 15 мас.

Через 25 мин после введения состава образовался гель с вязкостью 0,07•10⁶ сПз, что в 2 раза ниже, чем у геля, полученного с помощью заявляемого состава. В течение 30 сут. нарастала подвижность геля, что свидетельствует о разрушении его структуры под влиянием кислоты.

Пример 2. Испытывали эффективность состава структурообразователя, содержащего 1,12 г B(OC₈H₁₇)₃, 2,24 г 10%-го раствора Li-t-OC₄H₉ в гексане и 1,12 г N(C₄H₉)₃, что соответствовало молярному соотношению 1:1:0,1.

Испытания проводили на нефти по примеру 1.

Количество структурообразователя по отношению к нефти составляло 25 мас.

Вязкость полученного геля составила 2,4•10⁶ сПз. Гель сохранял свои свойства в течение более 90 сут.

Для сравнения в аналогичных условиях испытывали состав, не содержащий алифатического амина. Вязкость геля составила 1,4•10⁶ сП, что в 2 раза меньше, чем у геля, полученного с помощью заявляемого состава. Стабильность геля сохранялась в течение 10 сут.

Таким образом, заявляемый состав структурообразователя обеспечивает эффективное загущение неполярных углеводородов, в частности нефти, в присутствии повышенного количества кислых примесей. При этом достигается высокая стабильность полученного геля /более 90 сут./ при удовлетворительных эксплуатационных характеристиках.

Это позволяет в значительной мере снять ограничения по времени при осуществлении мероприятий, связанных с удалением загущенных продуктов с места пролива.

Изобретение относится к химии, а именно к химическим средствам для загущения жидкостей с низкой диэлектрической проницаемостью, в частности нефти и нефтепродуктов, и может быть использовано, например, для ликвидации аварийных проливов указанных продуктов, для быстрой остановки течи жидкости из поврежденных емкостей или трубопроводов. Задачей изобретения является создание композиции структурообразователя, обеспечивающей эффективное загущение неполярных углеводородов, в частности нефти, и высокую стабильность геля в присутствии повышенного содержания кислых примесей. Сущность изобретения состоит в том, что в состав структурообразователя, содержащий алкоксид металла третьей группы основной подгруппы и алкоксид натрия или лития, дополнительно включен алифатический амин с числом атомов углерода в радикале от 4 до 8 в количестве 0,05-0,10 моля на 1 моль каждого из компонентов структурообразователя. Введение алифатического амина обеспечивает высокую эффективность загущения продуктов и стабильность полученного геля в присутствии повышенного количества кислых примесей. 1 з. п. ф-лы.

1. Состав структурообразователя для неполярных углеводородов, включающий соединение общей формулы
М(OR)₃
и соединение общей формулы
М'OR',
где М металл третьей группы главной подгруппы;
М' литий или натрий;
R и R' углеводородные радикалы,
отличающийся тем, что состав дополнительно содержит соединение общей формулы

где R'' алифатический углеводородный радикал с числом атомов углерода от 4 до 8,
при следующем молярном соотношении компонентов
M(OR)₃: M^′OR^′:NR″3