ЭМУЛЬГИРУЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭМУЛЬСИЙ "ВОДА В МАСЛЕ" Российский патент 2021 года по МПК B01F17/34 C06B23/00 

Изобретение относится к производству эмульгирующих составов для изготовления эмульсий «вода в масле», применяемых в производстве эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ) для горных взрывных работ.

В настоящее время, как в России, так и за рубежом, наибольшее развитие при добыче полезных ископаемых получили промышленные взрывчатые вещества на основе обратной эмульсии «вода в масле». При многообразии известных составов ЭВВ основные виды и соотношения компонентов (вода, окислители, горючее и т.п.) примерно одинаковое. Отличие, как правило, заключается в применении различных видов эмульгирующего состава, так как именно от него во многом зависит стабильность эмульсии и ее качественные характеристики. Под стабильностью ЭВВ подразумевается способность сохранять взрывчатые и эксплуатационные характеристики в течение всего гарантированного срока хранения. В связи с этим требуется совершенствование эмульгирующего состава и расширение сырьевой базы его получения.

Современный уровень технологии получения ЭВВ предполагает, что наиболее стабильные обратные эмульсии образуются из водных растворов солей - окислителей в углеродной фазе (матричные эмульсии промышленных взрывчатых веществ), которые содержат полимерные эмульгаторы на основе продуктов конденсации алкенил-(полиизобутилен)-янтарных ангидридов и аминопроизводных из числа алканоламинов, полиаминов различной молекулярной массы или кубовых остатков производств этилендиамина или полиамина, или смеси алкенил-(полиизобутилен)-янтарных ангидридов и их аминопроизводных.

В патенте РФ №2155094 полимерный эмульгатор получают растворением в индустриальном масле продуктов взаимодействия полиизобутиленянтарного ангидрида молекулярной массой 300÷3000 с алканоламином, например триэтаноламином или полиамином, в молярном соотношении алкенилянтарный ангидрид и триэтаноламин 1,0:(1,05-2,0) или алкенилянтарный ангидрид и полиамин 1:(0,19-0,3) при перемешивании в среде индустриального масла и нагревании в токе инертного газа с удалением выделяющейся воды и фильтрованием от примесей.

В патенте РФ №2277965 эмульгирующий состав содержит смесь продуктов конденсации полиизобутиленянтарного ангидрида с моноэтаноламином и триэтаноламином, растворенных в индустриальном масле, в следующих соотношениях в исходной реакционной массе: моноэтаноламина от 0,2 до 0,5 моль и триэтаноламина - от 1,5 до 1,8 моль на 1 моль полиизобутиленянтарного ангидрида.

Недостаток полимерных эмульгаторов на основе аминопроизводных полиизобутиленянтарного ангидрида - значительное время обращения эмульсии. Увеличение времени обращения эмульсии приводит как к снижению производительности промышленных миксеров, так и повышению энергозатрат на приготовление эмульсии. Кроме того, полимерные эмульгаторы имеют тенденцию дестабилизироваться при гомогенизации.

Введение неполимерного эмульгатора в эмульгирующий состав позволяет сократить время обращения эмульсии, регулировать физико-химические свойства эмульсионной матрицы, обеспечивает снижение стоимости эмульгирующего состава за счет снижения в его составе доли полимерного эмульгатора.

В качестве прототипа принят эмульгирующий состав, полученный по патенту РФ №2048881, который содержит продукт конденсации полиизобутиленянтарного ангидрида молекулярной массой от 300 до 3000 с алканоламином, в частности триэтаноламином, в мольном соотношении ангидрид: алканоламин 1,0:(0,5÷1,0), смесь которых перемешивают при нагревании в токе инертного газа с удалением выделяющейся воды; дополнительно он может содержать эфир кислоты, выбранный из группы жирных кислот таллового масла, жирных кислот фракции С17-С21 или фракции С21-С25 и спирта, выбранного из группы пентаэритрит, глицерин, полиглицерин.

Недостатком известного состава, принятого за прототип, является ограниченная сырьевая база (в частности, жирные кислоты таллового масла) для получения неполимерного эмульгатора. Существенным недостатком жирных кислот таллового масла является непостоянство химического состава, которое зависит от ряда факторов: вида и породы древесины, времени года, в течение которого производилась заготовка сырья, длительность и способ хранения древесины, условия технологического процесса ректификации или дистилляции таллового масла.

Технической задачей настоящего изобретения является расширение сырьевой базы для синтеза эмульгирующего состава на основе полиизобутиленянтарного ангидрида и его аминопроизводных, повышение экономичности производства без снижения качественных характеристик получаемого эмульгирующего состава, а также снижение расхода эмульгирующего состава на приготовление ЭВВ.

Технический результат заявляемого изобретения достигается тем, что в качестве неполимерного эмульгатора эмульгирующий состав содержит продукт конденсации триглицеридов жирных кислот, входящих в состав рафинированных или нерафинированных растительных масел, и полиатомного спирта (компонент Б), в виде моно-, полиэфиров (или их смеси) эруковой, олеиновой, линоленовой или линолевой кислот и не требует добавок индустриального масла для снижения вязкости эмульгирующего состава.

Технический результат от применения заявляемого эмульгирующего состава с использованием триглицеридов растительных масел в качестве источника жирных кислот заключается в расширении сырьевой базы для получения неполимерного эмульгатора. Продукт конденсации полиизобутиленянтарного ангидрида с алканоламином (компонент А) выступает как стабилизатор. Отсутствие индустриального масла в составе позволяет получить 100% активное вещество, снизить затраты на приготовление ЭВВ и транспортную логистику.

Технологический процесс получения заявляемого эмульгирующего состава включает следующие технологические стадии:

1. Продукт конденсации полиизобутиленянтарного ангидрида с алканоламином (компонент А) получают любым из известных способов (например, по патенту РФ №2155094).

2. Моно-, полиэфиры (или их смеси) триглицеридов жирных кислот растительных масел (компонент Б) получают нагреванием при интенсивном перемешивании 1 моля масла и 1,0-2,5 моля полиатомного спирта при температуре 150-250°С в среде инертного газа или без него в течение 1-4 часов в присутствии катализаторов основного типа, выбранных из числа оксидов и/или гидроксидов щелочных металлов и/или щелочноземельных металлов, алкоголятов щелочных и/или щелочноземельных металлов или энзимов.

3. Смешивание компонентов А и Б в заданном массовом соотношении, фильтрация от механических примесей и фасовка в транспортную тару.

Пример 1. В соответствии с описанием технологического процесса эмульгирующий состав содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Компонент Б получают нагреванием при интенсивном перемешивании 1 моля масла и 1 моля полиатомного спирта при температуре 250°С в течение 1 часа, охлаждают до 80°С и добавляют в реактор к компоненту А при постоянно работающей мешалке, перемешивают в течение 1 часа и разливают в тару, предназначенную для транспортировки.

Пример 2. В соответствии с описанием технологического процесса эмульгирующий состав содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Компонент Б получают нагреванием при интенсивном перемешивании 1 моля масла и 2,5 моля полиатомного спирта при температуре 150°С в течение 4 часов, охлаждают до 80°С и добавляют в реактор к компоненту А при постоянно работающей мешалке, перемешивают в течение 1 часа и разливают в тару, предназначенную для транспортировки.

Пример 3. В соответствии с описанием технологического процесса эмульгирующий состав содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Компонент Б получают нагреванием при интенсивном перемешивании 1 моля масла и 2 моля полиатомного спирта при температуре 200°С в течение 2,5 часов, охлаждают до 100°С и добавляют в реактор к компоненту А при постоянно работающей мешалке, перемешивают в течение 2 часов и разливают в тару, предназначенную для транспортировки.

Примеры 1-3 показывают минимально и максимально возможные соотношения компонентов А и Б для получения эмульгирующего состава, соответствующего техническому результату заявляемого изобретения.

Изобретение относится к производству эмульгирующих составов для изготовления эмульсий «вода в масле», применяемых в производстве эмульсионных взрывчатых веществ для горных взрывных работ. Эмульгирующий состав включает продукт конденсации полиизобутиленянтарного ангидрида с алканоламином и дополнительно содержит продукт конденсации триглицеридов жирных кислот, входящих в состав рафинированных или нерафинированных растительных масел и полиатомного спирта. Обеспечивается расширение сырьевой базы для синтеза эмульгирующего состава, повышение экономичности производства без снижения качественных характеристик получаемого эмульгирующего состава, а также снижение расхода эмульгирующего состава на приготовление эмульсионных взрывчатых веществ. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.

1. Эмульгирующий состав для изготовления эмульсий «вода в масле», включающий продукт конденсации полиизобутиленянтарного ангидрида с алканоламином (компонент А), отличающийся тем, что дополнительно содержит продукт конденсации триглицеридов жирных кислот, входящих в состав рафинированных или нерафинированных растительных масел и полиатомного спирта (компонент Б) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

компонент А 10-30 компонент Б 70-90

2. Эмульгирующий состав по п. 1, отличающийся тем, что продукт конденсации триглицеридов жирных кислот, входящих в состав рафинированных или нерафинированных растительных масел и полиатомного спирта (компонент Б), представлен моно- и/или полиэфирами эруковой, олеиновой, линоленовой или линолевой кислот, полученный нагреванием при перемешивании растительного масла и полиатомного спирта в мольном соотношениии 1:(1-2,5) при температуре 150-250°С, в среде инертного газа или без него, продолжительностью 1-4 часа.