Способ получения противоизносных добавок к промывочным жидкостям на основе пиперазиноамидов карбоновых кислот Советский патент 1987 года по МПК C07D295/18 C09K7/06 

Изобретение относится к способу , получения противоизносных добавок к промывочной жидкости при бурении нефтяных и газовых скважин на основе пиперазиноамидрв общей форму лы

Шз СН2Ш2Тда)тСОСЧШ2Шг Н

I-VIII

I II

R C2H5; , ,; , CHIII С -(СН„СН,,)„Н;

R

R , C,H,;

CH.

z n

,

IV

-C-(CH,,CH,j)-H;

R n 2-10;

R ,

,; ,

CH,

VIIR CO C-(CH,CH,)H;

2 n

I

R

R C2H5;

CH, VIII C-(CH2CH)H;

R ,; n 2-10; .

Цель изобретения - способ

г) Б условиях примера 1а в реак загружают 12,9 г , 25 мл тол ола и 14,5 г ВИК 1, нагревают при 90°С 4 часа, затем температуру пойы шают до 180°С. При 180°С/20 мм производят отгон , растворителя и легких компонентов. Время отгона

ния противоизносных добавок улучшен- 45 (8 ч), наблюдалось потемнение про- ного качества на основе амидопипера- зинов с использованием доступных исдукта за счет увеличения продолжительности нагрева. Получают 21,5 г

ходных соединений об-разветвленных монокарбоновых кислот.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

П р и М е р 1. а) В реактор, представляющий собой четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником, термометром и капельной воронкой загружают 12,9 г (0,1 М) Н-/5-аминоэтилпиперазина (АЭП), 25 мп толуола и 14,5 г (0,1 М) фракции (ВИК Ой-разветвленных монокарбоновых кислот (ВИК), Реакционную смесь нагревают при 110 С 4 ч под током азота, затем производят отгон растворителя, и легких компонен- тов при 150-160°С/10-15 мм до тех пор пока не отгонится рассчитанное количество воды (4 ч).

Получают 24,47 г (95,6%) продукта (I) в виде вязкой массы .

1

)

коричневого цвета, ИК-спектр (см 1570 (NH); 1670 (ННСб ).

Данные химического анализа приведены в табл. 1 .

б) В условиях примера.1 а в ре- актор загружают 12,9 г (0,1 М) -АЭП в 30 МП толуол и 22,7 г (0,1 М) фракции С,-С,, (ВИК 2). Смесь нагревают при 120-130°С 2 ч, затем произ-- водят отгон легких компонентов, одновременно повышая температуру бани. Отгон производят при 170-180 С/20- 30 мм (5ч).

Получено 32,4.г (96%) продукта темно-коричневого цвета. ИК-спектр

(см- ): 1565 (Ш); 1670 (NHCO).

Анализ приведен в табл. 1.

В аналогичных условиях нагреванием смеси 12,9 г N-p-АЭП 50 мл толуола и 32,5 г (0,1 М) фракции Cji Cgr (ВИК 3) сначала при , затем при 180-200°С/20-40 мм с последующим отгоном легких компонентов получают 41,-2 г (94,5%) продукта (2) в виде темно-коричневого воскообразного про- дукта. ИК-спектр (): 1565 (NH), 1670 (CONH).

Анализ приведен в табл. 1.

г) Б условиях примера 1а в реактор загружают 12,9 г , 25 мл толуола и 14,5 г ВИК 1, нагревают при 90°С 4 часа, затем температуру пойы- шают до 180°С. При 180°С/20 мм производят отгон , растворителя и легких компонентов. Время отгона

(8 ч), наблюдалось потемнение про-

(8 ч), наблюдалось потемнение про-

дукта за счет увеличения продолжительности нагрева. Получают 21,5 г

(84%) продукта (I) темно-коричневого цвета. ИК-спектр (см 50 (NH); 1670 (СОШ).

) 1575

Анализ приведен в табл. 1.

Пример 2.а) В условиях примера 1 в реактор загружают 2,9 г. 55 (0,1 М) N-p-АЭП, 50 мл толуола и 29 г ( М) ВИК 1 и нагревают при 130 С 2 ч, затем температурз повышают, до 160-170 С и производят отгон воды, растворителя и легких компонен312

тов при 160-170°С/10-15 мм. Время отгона 6 ч. Получено 35 г (92%) продукта (3) в виде вязкой массы, ИК-спектр (см ): отс (NH, NHj), 1675 (CO-N).

Анализ приведен в табл, 1, б) В условиях примера 2 загружают 12,9 г (0,1 М) N-p-АЭП в 50 мл толуола и 29 г (0,2 М) ВИК 1 сначала при 130 С в течение 4 ч, с последующим , отгоном легких компонентов при 220- 230-°С/10-20 мм, что приводит к частичному образованию смол, обугливанию. Выход продукта 68%.

Пример 3. а) В условиях при- мера 2 нагреванием 12,9 г (0,1 М) N-B-АЭП в 50 мл этиленгликоля k 45,4 г (0,2 М) ВИК 2 сначала при 130 С в течение 3 ч, затем с последуюцщм отгоном при 180-200 С/20

40 мм получено 50,8 г (98%) продукта (4) в виде густой вязкой массы, ИК-спектр (): отс (NH, Ш) 1670, 1675 (NHCO, NCO)

Анализ приведен в табл. 1.

б) В условиях примера 3 из 12,9 г (0,1 М) N-/3-A3n в 50 мл ксилола и 65 г (0,2 М) ВИК 3 получено 67,6 г (91%) продукта (4) в виде воскообразного вещества. ИК-спектр (): OTC,(NH, NH2).

Анализ приведен в табл. 1,

Пример4. В реактор загружают 8,6 г (0,1 М) пиперазина в 25 мл децилового спирта и 14,5 г ВИК 1,

нагревают при 110 С 4 ч, затем температуру повышают и производят отгон легких веществ при 190-200 С/10- - 20 мм. Получают 20,6 г (97%) продукта (5) в виде густой массы. ИК-спект (см- ): 1565 (NH), 1690 (N-CO).

Анализ приведен в табл. 1.

Пример 5. В условиях примера 4 в реактор загружают 19,4 г (0,1 М) гексагидрата пиперазина, 25 мп соль- вента (смесь ксилолов) и 22,7 г (0,1 М) ВИК 2. Смесь нагревают при 130 С З-ч, затем производят отгон легких веществ при 200 С/10 мм.

Получают 27,9 г (94,8%) продук- та (6-),.

Анализ приведен в табл. Ь.

Примерб. В условиях примера 4 и 5 из 8,6 г пиперазина, 50 мп то- луола и 32,5 г (0,1 М) ВИК 3 получено 34,5 г (92,5%) воскообразного полутвердого продукта (6). ИК-спектр (см-): 1575 (Ш), 1690 (CON).

5

fO

t5

0

0

5

ю

5

0

1814

Анализ приведен в табл. Г.

Пример 7. В описанных условиях в реактор загружают 8,6 г (0,1 М) пиперазина, 40 мп HjO и 29 г (0,2 М) ВИК 1, нагревают при 110 С 4 ч, затем производят отгон легких компонентов при 195-200 С/10- 12 мм.

Получено 31,28 г (92%) полутвер- д8го продукта (7). ИК-спектр (): отс. (NH), 1690 (CON).

Анализ приведен в табл. 1.

Пример 8. В условиях примера 7 из J9,4 г (0,1 М) гексагидрата пиперазина в 50 МП зтиленгликоля и 45,4 (0,2 М) ВИК 2 получено 46,26 г (91,8%) продукта 8 . ИК-спектр ():.отс. (NH), 1690 (CON).

Анализ приведен в табл.1.

Пример9. В условиях примера 7 из 6,6г1 пиперазина, 50 мл толуола и 65 г (0,2 М) ВИК 3 получено 62,3 г (89%) воскообразного продукта (8). ИК-спектр (): отс (NH), 1690 (CON).

Анализ приведен в табл. 1.

Определение противоизносных свойств промывочных жидкостей.

Определение противоизносных свойств промывочных жидкостей, полученных смешением соединений 1-VIII и воды в весовых соотношениях 0,1- 0,2:99,9-99,8 производится на машине трения,.Определение заключается в том, что измеряется скорость изнашивания стали, из которой изготовлен рабочий злемент узла трения, при промывке рабочего элемента машины, соот- ветствуюшзий промывочной жидкости, при различных удельных нагрузках. Причем, чем ниже скорость изнашивания при прочих равных условиях работы узла трения, тем выше противоиз- носные свойства промывочной жидкости.

Сравнительные данные, характеризующие противоизносные свойства составов промывочной жидкости приведены в табл. 2.4

Негобходимое количество добавки пиперазиноамидов карбоновых кислот находится в пределах 0,1-0,2 мас.% При увеличении указанного количества пиперазиноамидов карбоновых кислот скорость изнашивания практически не изменяется..

Формула изобретения 1

Способ получения противоизносньпс

добавок к промывочным жидкостям на

54293181

основе пиперазиноамидов карбоновых кислот формулБ

Шз

R--NQN CH CH H toCOCHCHjCVh H

R,

I-VIII

где

R, ,l,2;

R,C4Hg; n 2-10;

CH-, I

R CO-C-(CH2-CH2)n-H,

R,.

, ,l,2, CH,

R co-c- (CH ,j-CH2) n -H;

R, R, ; ,

R, ,I,2,

R,C4H,, n 2-10;

ВИК-1 (1:1) светло- коричне- во го цвета

N-p-АЭП с Жидкость 3,2 ВИК 2 (1 ;1) темно-коричневогоцвета

N-Э-АЭП с Воскооб- 3,6 ВИК 3 (1:1) разный продукт темно-коричневогоцвета

СН,

15

VIIR CO-C-()-H;

Rj

3 R, ,l,2;

CH,

VIIIR CO-C-(,-H;;

to. R.

R,,; n 2-10;

отличающийся тем, что, целью повышения качества целевого продукта-, соответственно замещенный или незамещенный пиперазин подвергают взаимодействию с альфа-разветвлен ными монокарбоновыми кислотами формулысн,

I 20Н-()-С-СООН

R,

где R,C2H5-, , в виде 3-х фракций: 1 - Cj-Cq (ВИК-1); 2 25 с„ -С,д (ВИК-2); 3 - С,-Сгг (ВИК-3) . при 110-130 С в присутствии ароматических углеводородов, спиртов или воды в качестве растворителей с последующим отгоном при 150-200°С/1030.40 мм.

Таблица Г

0,20 Полная

6,08

0,29 Полная

6,6

Состав промывочной жидкости, мас.Ж

Вода техническая + +0,1% ВИК 1 с N-p-АЭП (ВИК l:N-p- )

Вода + 0,1% ВИК 1 с пиперазином (1:1)

Вода +0,1% ВИК 1 с N-p-АЭП (2:1)

Вода + 0,1% ВИК 1 с пиперазином

Вода + 0,1% ВИК 2 с N-(3-A3n (1:1)

Вода + 0,1% ВИК 2 с пиперазином (1:1)

Вода +0,1% ВИК 3 с N-p-АЭП (1:1)

Вода + 0,05% ВИК 3 с N-fi-АЭП (1:1)

Вода + 0,2% ВИК 3 с N-|i-A3n (1:1)Вода + 0,3% ВИК 3 с (1:1)

Вода + 0,3% ВИК 3 с пиперазином (1:1)

Вода + 0,1% ВИК 3 с пиперазином (2:1)

Вода +0,2% ВИК 3 (2:1)

Составитель Г, Коннова Редактор И. Сегляник Техред В.КадарКорректор А. Зимокосов

Заказ 344/26Тираж 372Подписное

ВНШШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, П ектная, 4

Скорость изнашивания, мм/ч при различных нагрузках, МПа

10

,6 1 11,3 I 12,0 j 12,7

86,9126,1 144,7 259

X

85,8122,3 140,6 243

78120,2 131,5 239

79,2121,5 136,7 238

83,3 88,6 180

81,9 83,6 177

4),9 56,2 136

86,5 82,9 172

46,5 54

46,1 52

133

46,0 53,6 132

45,7 52,5 133

44,2 51,9 134

129

Изобретение касается замещенных гетероциклических веществ, в частности пиперазиноамидов карбоновых кислот (ПАК) общей формулы I К.КСН СНгЫУСН СНг, где (CHjCF NH) C(0)C(CH3)(R,i)-(CH,jCH2)nH; а) R, Н, R2 C2Hs; , 1, 2; б) R, ;. H; .q;- n 2-10; в) R , -C(0)C(CH3)R2-()nH; : n-0, 1 или 2, ; r) R)| -C(0)C(CH,)Rj,-()nH; ,H, ; ,n 2-IO; д)R, H; , , 1, 2; e) R,H; R2 C4Hg; n 2-10; ж) R,-C(0)C(CH,)R.2-(,)H; .j , 1, 2; з) R, ЗС(0)С(СН,)Р2(СН2СНг)„Н; n 2-lp; ПАК - противоизносные добавки к промывочным жидкостям.Лучшее качество ПАК достигается использованием других исходных веществ, перерабатываемых в других условиях. Синтез. ПАК ведут из соответствующих замещенных пиперединов и oi-разветвленных кислот формулы П:Н-(СН,СН2)„- -CR2(CH,)C(0)OH, где , при . Кислоты берут в виде 3 фракций: Г - ,; П - С„ Н, и ГГТ - С 27 Процесс ведут при 110- 130 С в присутствии ароматических углеводородов, спиртов или воды с последующей отгонкой растворителей при 150-200°С (10-40 мм рт.ст). Способ обеспечивает высокое качество добавок к промывочным жидкостям за счет снижения скорости изнашивания, например 259 мм/ч при 12,7 МПа против 350 мм/ч в известном способе. 2 табл. g (Л N5 ;о 00 оо