ЭМУЛЬГИРУЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭМУЛЬСИЙ "ВОДА В МАСЛЕ" Российский патент 2024 года по МПК C06B23/00 C06B45/12 

Изобретение относится к производству эмульгирующих составов, выполняющих функцию поверхностно-активных соединений, применяемых при изготовлении эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ), используемых для проведения буро-взрывных работ в открытых угольных, горно-рудных и других карьерах. Эмульгирующий состав включает полиизобутиленянтарный ангидрид или полиизобутиленаминоэфир, продукт конденсации триглицеридов жирных кислот, входящих в состав растительных масел или дистиллированного таллового масла и полиатомного спирта, с добавкой, в качестве регулятора вязкости ЭВВ, нефтеполимерной смолы. Применение данного эмульгирующего состава позволяет расширить сырьевую базу, сократить затраты на производство, регулировать качественные показатели ЭВВ при снижении расхода эмульгирующего состава.

Изобретение относится к производству эмульгирующих составов, применяемых при изготовлении промышленных ЭВВ для горных буро-взрывных работ в открытых карьерах.

Впервые ЭВВ были получены и запантентованы американской фирмой «Atlas Chemical Industrial Limited» в1969 г и с тех пор во всем мире постоянно растет объем производства и потребления ЭВВ, испытываются и применяются новые составы ЭВВ, что в свою очередь требует расширения ассортимента, эмульгаторов используемых при производстве ЭВВ.

В качестве эмульгаторов опробированы самые разные химические соединения: аминоэфиры, эфиры полиатомных спиртов и жирных кислот, сульфаты, органические фосфаты, полиизобутиленянтарный ангидрид и его аминопроизводные а также их различные смеси. Большинство современных эмульгаторов в своей основе содержат высокомолекулярную часть (различные производные полиизобутиленянтарного ангидрида с молекулярной массой 1000-1500), которая смешивается с эфирами (аминоэфирами, сорбитановыми, глицериновыми и др.) жирных кислот дистиллированного таллового масла или растительных масел (рапсовое, соевое, подсолнечное) или синтетических жирных кислот (пат. RU №№2317281 С2, 2753400 С2, 2224587 С2, 2048881 С1 и др.).

Высокомолекулярная часть эмульгатора является основным стабилизатором эмульсии, а добавки в виде различных эфиров жирных кислот способствуют увеличению скорости завязывания эмульсии, т.е. увеличению производительности установки по производству ЭВВ, обеспечивают снижение себестоимости эмульгаторов и расширение сырьевой базы.

В качестве прототипа принят эмульгирующий состав для изготовления эмульсий «вода в масле», полученный по патенту RU 2753400 С2, который содержит смесь продукта конденсации полиизобутиленянтарного ангидрида с алканоламином, в количестве 10-30% масс, и продукта конденсации триглицеридов жирных кислот, входящих в состав рафинированных и нерафинированных растительных масел и полиатомного спирта, в количестве 70-90% масс., синтезированный в мольном соотношении 1: (1-2,5) при температуре 150-250°С в среде инертного газа или без него, продолжительностью 1-4 часа.

Недостатками эмульгирующего состава, принятого за прототип, являются:

- отсутствие возможности влияния на вязкость ЭВВ в процессе ее производства;

- не полное удаление реакционной влаги из реактора, что в значительной мере сказывается на качестве эмульгатора.

Техническим результатом и технической задачей настоящего изобретения является повышение качественных характеристик эмульгатора и обеспечение возможности регулировки вязкости эмульсии, а также расширение сырьевой базы для синтеза эмульгирующего состава на основе полиизобутиленянтарного ангидрида.

Технический результат изобретения достигается тем, что эмульгирующий состав для производства эмульсионных взрывчатых веществ (эмульсий «вода в масле»), включающий полиизобутиленянтарный ангидрид или полиизобутиленаминоэфир и масло индустриальное, при этом он содержит сложные сорбитановые или глицериновые эфиры жирных кислот растительных масел или дистиллированного таллового масла с добавкой нефтеполимерной смолы, а именно бетапрена или петрозина, при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

- полиизобутиленянтарный ангидрид или полиизобутиленаминоэфир 10-25; - масло индустриальное 10-25; - сложные сорбитановые или глицериновые эфиры жирных кислот растительных масел или дистиллированного таллового масла с содержанием в них нефтеполимерной смолы, а именно бетапрена или петрозинаот 1 до 5 мас.% 50-80;

Предпочтительно, чтобы продукт конденсации смеси триглицеридов жирных кислот олеиновой, линолевой, пальметиновой и стеариновой, входящих в состав рапсового или соевого, или подсолнечного, или льняного или дистиллированного таллового масла, или их смеси с сорбитом или глицерином и нефтеполимерной смолой, получали путем нагрева до температуры 215-225°С, при интенсивном перемешивании и разряжении в реакторе в пределах 30-50 мм. вод. ст., и выдержки в течение 1-3 часов.

Технологический процесс получения предлагаемого эмульгирующего состава включает следующие стадии производства:

Первая стадия. Синтез полиизобутиленянтарного ангидрида одним из известных способов термической конверсий полиизобутилена малеиновым ангидридом, а при необходимости получения полиизобутиленаминоэфира конденсация полиизобутиленянтарного ангидрида с алканоламином. (например по патенту RU 2155094 C2).

Вторая стадия. Сложные сорбитановые или глицериновые эфиры жирных кислот растительных масел или дистиллированного таллового масла с введением в их состав нефтеполимерной смолы (бетапрена, петрозина) синтезируют, в присутствии щелочного катализатора, при интенсивном перемешивании и температуре 215-225°С с разряжением в реакторе в пределах 30-50 мм вод.ст. в течение 1-3 часов.

Третья стадия. Смешение в определенном соотношении полиизобутиленянтарного ангидрида или полиизобутиленаминоэфира с сорбитановыми или глицериновыми эфирами жирных кислот растительных масел или дистиллированного таллового масла, охлаждение и расфасовка в транспортную тару.

Пример 1. Эмульгирующий состав в смесителе готовят при следующем соотношении, мас.%:

- полиизобутиленянтарный ангидрид 10,0 - сложный сорбитановый эфир жирных кислот растительного (рапсового) масла с нефтеполимерной смолой 80,0 - масло индустриальное 10,0

Сорбитановый эфир жирных кислот рапсового масла получают при весовом соотношении, мас.%:

- сорбит - рапсовое масло - нефтеполимерная смола (бетапрен) 5,0 - гидроксид натрия 1,0

Контроль окончания процесса при 225°С осуществляют по кислотному числу - не более 14 мгКОН/г.

Пример 2. Эмульгирующий состав в смесителе готовят при следующем соотношении, мас.%:

- полиизобутиленаминоэфир 15,0 - сложный сорбитановый эфир жирных кислот рапсового масла с нефтеполимерной смолой 70,0 - масло индустриальное 15,0

Сорбитановый эфир жирных кислот рапсового масла получают как указано в примере 1.

Пример 3. Эмульгирующий состав в смесителе готовят при следующем соотношении, мас.%:

- полиизобутиленянтарный ангидрид 10,0 - сложный глицериновый эфир жирных кислот рапсового масла с нефтеполимерной смолой 80,0 - масло индустриальное 10,0

Глицериновый эфир жирных кислот рапсового масла получают при весовом соотношении, мас.%:

- глицерин - рапсовое масло - нефтеполимерная смола (петрозин) 5,0 - гидроксид натрия 1,0

Контроль окончания процесса синтеза при 220°С осуществляют по кислотному числу - не более 7 мг КОН/г.

Пример 4. Эмульгирующий состав в смесителе готовят при следующем соотношении, мас.%:

- полиизобутиленаминоэфир 15,0 - сложный глицериновый эфир жирных кислот рапсового масла с нефтеполимерной смолой 70,0 - масло индустриальное 15,0

Глицериновый эфир жирных кислот рапсового масла получают как указано в примере 3.

Пример 5. Эмульгирующий состав в смесителе готовят в следующем соотношении, мас.%:

- полиизобутиленянтарный ангидрид 10,0 - сложный сорбитановый эфир жирных кислот растительного (рапсового) масла с нефтеполимерной смолой 80,0 - масло индустриальное 10,0

Сорбитановый эфир жирных кислот рапсового масла получают при весовом соотношении, мас.%:

- сорбит - рапсовое масло - нефтеполимерная смола (бетапрен) 3,0 - гидроксид натрия 1,0

Контроль окончания процесса при 225°С осуществляют по кислотному числу - не более 12 мг КОН/г.

Пример 6. Эмульгирующий состав в смесителе готовят в следующем соотношении, мас.%:

- полиизобутиленаминоэфир 15,0 - сложный сорбитановый эфир жирных кислот рапсового масла с нефтеполимерной смолой 70,0 - масло индустриальное 15,0

Сорбитановый эфир жирных кислот рапсового масла получают по примеру 5.

Пример 7. Эмульгирующий состав в смесителе готовят в следующем соотношении, мас.%:

- полиизобутиленянтарный ангидрид 15,0 - сложный сорбитановый эфир жирных кислот дистиллированного таллового масла с нефтеполимерной смолой 70,0 - масло индустриальное 15,0

Сорбитановый эфир жирных кислот дистиллированного таллового масла получают при весовом соотношении, мас.%:

- сорбит - дистиллированное талловое масло - нефтеполимерная смола (петрозин) 3,0 - гидроксид натрия 1,0

Контроль окончания процесса при 225°С осуществляют по кислотному числу - не более 15 мг КОН/г.

Пример 8. Эмульгирующий состав в смесителе готовят при следующем соотношении, мас.%:

- полиизобутиленаминоэфир 15,0 - сложный глицериновый эфир жирных кислот дистиллированного таллового масла с нефтеполимерной смолой 70,0 - масло индустриальное 15,0

Глицериновый эфир жирных кислот дистиллированного таллового масла получают при весовом соотношении, мас.%:

- сорбит - дистиллированное талловое масло - нефтеполимерная смола 1,0 - гидроксид натрия 1,0

Контроль окончания процесса при 225°С осуществляют по кислотному числу - не более 15 мг КОН/г.

Пример 9. Эмульгирующий состав в смесителе готовят при следующем соотношении, мас.%:

-полиизобутиленянтарный ангидрид 10,0 - сложный сорбитановый эфир жирных кислот соевого масла с нефтеполимерной смолой 80,0 - масло индустриальное 10,0

Сорбитановый эфир жирных кислот соевого масла получают при весовом соотношении, мас.%:

- сорбит - соевое масло - нефтеполимерная смола 5,0 - гидроксид натрия 0,9

Контроль окончания синтеза при 215°С осуществляют по кислотномй числу- не более 2,5 мг КОН/г

Пример 10. Эмульгирующий состав в смесителе готовят в следующем соотношении, мас.%:

- полиизобутиленаминоэфир 10,0 - сложный сорбитановый эфир жирных кислот соевого масла с нефтеполимерной смолой 80,0 - масло индустриальное 10,0

Сорбитановый эфир жирных кислот соевого масла получают по примеру 10.

Пример 11. Эмульгируюший состав в смесителе готовят в следующем соотношении, мас.%:

- полиизобутиленянтарный ангидрид 15 - сложный глицериновый эфир жирных кислот соевого масла с нефтеполтмерной смолой 70,0 - масло индустривльное 15

Глицериновый эфир сложных кислот соевого масла получают при весовом соотношении, мас.%:

- Глицерин - соевое масло - нефтеполимерная смола 3,0 - гидроксид натрия 0,8

Контроль окончания процесса при 215°С осуществляют по кислотному числу- не более 2,0 мг КОН/г

Пример 12. Эмульгирующий состав в смесителе готовят в следующем соотношннии, мас.%:

- полиизобутиленаминоэфир 15,0 - сложный глицериновый эфир жирных кислот соевого масла с нефтеполимерной смолой 70,0 - масло индустриальное 15,0

Глицериновый эфир жирных кислот соевого масла получают по примеру 11.

Пример 13. Эмульгирующий состав в смесителе готовят в следующем соотношении, мас.%:

- полиизобутиленянтарный ангидрид 20,0 - сложный сорбитановый эфир жирных кислот подсолнечного масла с нефтеполимерной смолой 60 - масло индустриальное 20

Сорбитановый эфир жирных кислот подсолнечного масла получают при весовом соотношении, мас.%:

- сорбит - подсолнечное масло - нефтеполимерная смола 3,5 - гидроксид натрия 1,1

Контроль окончания процесса при 225°С производят по кислотному числу-не более - 10 мг КОН/г

Пример 14. Эмульгирующий состав в смесителе готовят в следующем соотношении, мас.%:

- полиизобутиленаминоэфир 15 - сложный сорбитановый эфир жирных кислот подсолнечного масла с нефтеполимерной смолой 70 - масло индустриальное 15

Сорбитановый эфир жирных кислот подсолнечного масла получают по примеру 13.

Результаты тестирования свойств образцов лабораторных эмульсий, полученных на основании предлагаемых эмульгирующих составов, приведены в таблице № 1.

Состав эмульсии для тестирования эмульгирующих составов: мас.%:

- селитра аммиачная 73,5 - вода 18,5 - масло индустриальное 6,8 - эмульгирующий состав 1,2

Таблица 1

Наименование показателя Номера образцов соответственно примерам 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Электрическая емкость эмульсии при температуре 85±5°С 69 67 70 75 69 66 57 60 66 70 65 68 65 80 Динамическая вязкость эмульсии при температуре 85±5°С, сПз 82000 83500 81000 85000 75000 77000 77000 76000 78000 75000 81000 83000 90000 83000 Стабильность термостатирования при температуре 85±5°С, более суток 12 12 9 10 8 8 10 10 7 7 10 9 10 8

Изобретение относится к производству эмульгирующих составов, выполняющих функцию поверхностно-активных соединений, применяемых при изготовлении эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ), используемых для проведения буровзрывных работ в открытых угольных, горнорудных и других карьерах. Эмульгирующий состав для производства эмульсионных взрывчатых веществ включает полиизобутиленянтарный ангидрид или полиизобутиленаминоэфир. Дополнительно содержит масло индустриальное и сложные сорбитановые или глицериновые эфиры жирных кислот растительных масел или дистиллированного таллового масла с добавкой нефтеполимерной смолы, а именно бетапрена или петрозина. Соотношение компонентов, мас.%, в составе следующее: полиизобутиленянтарный ангидрид или полиизобутиленаминоэфир - 10-25, масло индустриальное - 10-25, сложные сорбитановые или глицериновые эфиры жирных кислот растительных масел или дистиллированного таллового масла с содержанием в них нефтеполимерной смолы, а именно бетапрена или петрозина, от 1 до 5 мас.% - 50-80. Обеспечивается повышение качественных характеристик эмульгатора и обеспечение возможности регулировки вязкости эмульсии, а также расширение сырьевой базы для синтеза эмульгирующего состава на основе полиизобутиленянтарного ангидрида. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 14 пр.

1. Эмульгирующий состав для производства эмульсионных взрывчатых веществ, включающий полиизобутиленянтарный ангидрид или полиизобутиленаминоэфир, отличающийся тем, что он дополнительно содержит масло индустриальное и сложные сорбитановые или глицериновые эфиры жирных кислот растительных масел или дистиллированного таллового масла с добавкой нефтеполимерной смолы, а именно бетапрена или петрозина, при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

полиизобутиленянтарный ангидрид или полиизобутиленаминоэфир 10-25 масло индустриальное 10-25 сложные сорбитановые или глицериновые эфиры жирных кислот растительных масел или дистиллированного таллового масла с содержанием в них нефтеполимерной смолы, а именно бетапрена или петрозина, от 1 до 5 мас.% 50-80

2. Эмульгирующий состав для производства эмульсионных взрывчатых веществ по п.1, отличающийся тем, что продукт конденсации смеси триглицеридов жирных кислот олеиновой, линолевой, пальметиновой и стеариновой, входящих в состав рапсового, или соевого, или подсолнечного, или льняного, или дистиллированного таллового масла, или их смеси с сорбитом или глицерином и нефтеполимерной смолой, получают путем нагрева, при перемешивании и разрежении в реакторе в пределах 30-50 мм вод. ст., до температуры 215-225°С, и выдержке в течение 1-3 часов.