Эмульгатор для обратных эмульсий Советский патент 1979 года по МПК B01F17/16 

(54) ЭМУЛЬГАТЬ) ДЛЯТ ОВРАТШК ЭМУЛЬСИЙ

, 1. Изобретение относится к области получения эмульгаторсй для обратных эмульсий, где в качестве аполярной фазы используются бензол, tdnyon, гептан, углеводородные топлива, и Другие нефтепродукта, а Takxe масла животного и растительного пр ойсхождбния Эмульсии этого типа широко приме няются в н аридномхсЭзяйстве в процессах обработки металлов, в нефте- и тазодобыче, косметике и сельскс хозяйстве. Они используются в качестве смаэЬчнЬ-Ьхлаждамщих и гидравлических жидкостей, промьюочны : растворбв при бурении. - При получений эмульсий типа водамасло используются разйичн|ле хгимические классы поверхностно активн1&к йёцеств анионного, катионного и неионогенного типов. В литературе имеются указания на применение в качестве эмульгй о:ро1 катионных поверхностно-актйвнйх вёloecTB, полученных из высших алифатических кислот или их 33X04644)61 fiOлиэтиленполиаминов (этилендиамина, диэтилентриамина, триэтилентё ра)1Йна тетраэтиленпентамина) или Их (4-оксиэтилзамевденных. При этом широко используются в качестве эмульгаторов как сами имидазолины и полученные в результате укйэанной реакций конденсации, так и их .сода с минеральными л. органическими кислотами. Установлено, что эмульгирующая способнЬстьи тип эмуЛьсиВ в значительной степени определяются строением и соотношениемвеществ, получа емых в реэультате реакции конденсации высших алифатических кислот или их замещенных с Полиэтиленполиаминами. . . . . Так, например, известны прямые эмульсии (в системах воски, нефтяные масла вода) на основе замещенных имидазолинов строения Нгс--снгИгр- снг Ы -(CHz)OH (1) )/NHjn Н, где п 0-3, R - алифатический радикал, содержащий от Ю до 17 атомов углерода; или на основе солей вышеуказанных имидазолинов Г и 2 как с органическими кислотами с длиной углеводород ного радикала , TSK и с неорга ническими (например, соляной). Для повышения растворимости эмульгатора вводят высшие жирные кислоты Cfi- U. Известен буровой прокывочный ра вор, содержащий соли имидаэолинов строения . .,.; : Нзр-сиз :. ; . . .- - (ш ,;. ;Г R ,-., .. . .. . . п , с уксусной КИСЛОТОЙ. ИМидаэолины указанного строения пол чены на основе жирных кислот кокос вого масла и полиэтиденполйаминов (смесь :диэтилёнтриамйна, триэтилентётрамина и тетраэтиленпентамина) Однако при использовании таких эмульгаторов нельзя получить неббхо димый тип эмульсии: вместо эмульсий типа вода - масло получаются эмульсии масло-вода. Наиболее близким по технической сущности ,к предложенному является эмульгатор на основе продуктов конде сации BHctax алифатических кислот и полиэтиленполиаминов для обратных эмульсий 3. , , Вкачестве такого эмулы атора ис пользуют композицию, содержащую в своем Составе соли высших,алифатиче ких кислот () с имидазолинами ч диамидами следующего строения и с отношейия:,. - соль имидазолинов строения ь N М-К-OHR COOH . С -.- R , - СОЛЬ диамидов строения гДе h - 1-4; R - Н или высший алкил ::ный рёдикал;. . . . ; : R, CHR(NHCHR CHR)x, где X в l-i-S; ., R, R и алифатический радикал высшей карбоновой кислоты () . Содержание кадсдо соли в смеси - от 15 до 85%. дост ком данного эмульгатора является не высокая устойчивость эмульсии во времени (-2 ч) при относительно высоком расходе эмульгатора (до 10% по массе) . Цель изобретения - повышение устойчивости эмульсий при повышенных температурах и снижении расхода эмульгатора. Это достигается тем, что эмуЛьгатор содержит в качестве соли имидазолина соль формулы ,, N N(.CH,j-)NH viHRCOOH. (П Л В качестве соли днамида соль формулы RCONH (СН,) NHjf, COR (п-1) RCOOH/W) и дополнительно соль аминоамида формулыRCONH(CH),, Н-п RCOOH , гДе п :. 1-3, у Н, COR; R - алкильный радикал с числом углеродных атомов 8-50 при следугачем соотношении компонентов (масс.%): соль имидазолина20-70 соль диамида1-20 соль аминоамида10-79 Для получения компонентов, входящих в: Состав Композиции, используют индивидуальные а,лифатические. кислоты с ДЛИНОЙ углеводородного радикала от , до фракции синтетических жирных кислот фракций , ; Сго 2 25 кислоты природного происхождения или низшие алкиловые эфи- . ры этих кислот. Углеводородная цепь; карбоновой кислоты может быть предCTaBjieHaнасыщенным алкильным ради- ., калом нормального и изрстроения, может содержать ненасыщенные связи, ке-, то- и оксигруппы. В качестве аминов используют этилендиамин, диэтилентриамин, триэтилентетрамин, р -пиперазин или их смесь. Эмульгатор получают двумя методами: первым - простым смешением уже готовых .кокшойентов I, II и III; вто1рым - получениемсмеси имидазолинов иамййоамиДов реакцией термической Цйклоконденсации соответствующих вывших алифатических кйсДот (или их эфиррв) Иполиэтиленполиаминов (ПЭПА) мольном сос5тношении - кислота: ДЭПД, равном 1:1,1-3 (температура 180-260 , давление 1-760 мм рт.ст.) с последующей нейтрализацией полученной смеси имидазолинов и аминоамиДов соответствующими алифатическими кислотами с целью получения их солей. Получакадиеся соли формулы I, II и III представляют собой воскообразные вещества св.етдо-желтого или белого цйета с температурой плавления 50lOO C растворимые в спиртах, углеводородах и маслах. .

Присутствие в композиции соединений формулы I, II и III объясняемся тем, что соли имидазолинов (формула I) и аминоамидов (формула II) являются весьма эффективными эмульгаторами. Но при этом соли аминоамидов обладают большей поверхностной активностью и меньшей растворимостью в углеводородных средах, чем имидазолимы.

Поэтому присутствие в смеси иыадазолинов позволяет повысить растйори мость компонентов в аполярной фазе и получить высокоустойчивые эмульсии.

Соли диймидов формулы III обладают худшей эмульгирующей способностью по сравнению с соединениями II и I. Но их присутствие объясняется тем, что диамиды практически всегда присутствуют в реакционной смеси, если получение эмульгатора вести по описанной выше технологии. Кроме того, даже если провести полную дистилляцию получаемой смеси имидазолинов и аминоамидов, то диамиды ввиду трудности разделения данных соединений всегда присутствуют в конечном продукте в количестве йе менее 1%.

Для определения эмульгирукырй способности предлагаемого эмульгатЬра готовили 50%-ные эмульсии. Jv Приготовление производили следуюЬлим образом . . :

Необходимое количество эмульгирую1цей компрзициивеществ Г, II и III растворяли при 65 в течение 0,5 ч в 50 объемных частях аполярной фазы, затем к полученному раствору эмульгатора добавляли 50 объемных частей воды при перемешивании пропеллерной мешалкой (3000 об/мин) в течение 5 мин при заданной температуре. Устойчивость эмульсии определяли при тбйже температуре и оценивали по врбйени вы деления первых капель воды Со и половины эмульгированного объема водыС 2

Использование предложенного эмульгатора позволяет снизить расход эмуль гатора до 0,2-2% масс., повысить устойчивость эмульсии типа вода-масло до 4-20 ч. при повышенных температурах (50С) ., ,,

Ниже приведены результаты испытаний стабильности гидрофобных эмульсий, где в качестве эмульгатора использованы сеян высших алифатических кислоти продуктов конденсации этих кислот с полиэтиленпойиаминами при различных соотношениях KOMnoHetifOB I, II и III в композиции. .

Пример 1.

Для получения эмульгатора иф;рльзуют товарную фракцию синтетических жирных кислот (СКК) фракции и полиэтйлейполиамины, содержардае в своем составе этилендиамин ОДА) 5- 15% диэтилентриамин 70-80% (ДЭТА),

триэтйлейтетрамй тётр 5 эТйлёнпем- тамин 5-15% (ТЭТА и ТЭПА). Термическую циклоконденсацию СТО и ПЭПА производят СЛедУ191|ий образом. Смеишвают 116 г СЖК и 61 г ПЭПА при 25-70°С и поднимают температуру до 230-250°, отгоняя образующуюся в процессе реакции воду. После достижения этой температуры нагревают реакционную массу в течение 3-4 часов при нормальНОМ давленИи в тоКё азотаV затем пойключают вакуум 30-100 м рт.ст. отгоняют избыточные амины и остав1чуюся реакционную воду.

Полученный продукт имел воскообразный вид, светло-желтый цвет, тем5

пературу плавления 35-40 , аминное число в.мг НС1/Г (А.ч. мг HCI/r) - 150; кислотное число мг КОН/г (К.ч. мг кон/г) - 1,5; содержание имидазолинов ФОЕЯУ1УЛЫ I - 55% масс.; амино0амиДов формулы II - 35% масс.; диамидов формулы III - 10% масс.

После охлаждения реакционной массы до 50-70, прибавляли при перемешиваний (расчетное по аминному числу)

5 необходимое для нейтрализации количество СХК фракций .

В данном случае на- 100 г продукта прибавляли95 г фракции С о-С-гб

Полученные соли СЖ фракции

0 и смеси имидазолинов с аминоамидами имели светло-желтый воскообразный вид; температурит плавления 40- 45С; растворялись в углеводородах, спиртах, эфире, ацетоне, маслах и не растворялись я врдё.

5

Приготовление .50%-ньк гидрофобных эмульсий Производили следующим образом; 2 гэмульгатора растворяли при 65 в течение 0,5 ч в 50 объемных частях дйзейьйогОтоПлиёа, затем к

0 полученному эмульгатора добавляли 50 объемных частей воды при перемешив айиИ прОпеллерйой мешалкой .(3000 об/мин) в течение 5 мин при температуре 70°С. Устойчивость эмуль5сии определяли при той же температуре и оценивали по времени выделения первызс капель воды и половины эмульгированного объема воды Данные по эмульгирукхцей способности

0 эмульгатора приведены в таблице (опыты 2V 3) .

:- Приготовление 5 0%-ных эмульсий с 0,2% эмульгатора проводили аналогичным образом.

5

Данные по эмульгируюсдеи способности 50%-ных эмульсий приведены в таблице, (опыт 1),

П р и м е р 2.

Для получения эмульгатора исполь0зовали тО1варную фракцию СЖК и полиэтиленпОяиамийы. На 350 г кислот фракции C -f-Сдо брали 155 г ПЭПА. Режимы получения эмульгатора те же, что и в примере 1. Полученный в процессе циклоконденсации СЖК и ПЭПА

5 продукт имел воскообразный вид; светлр-яселталй цвет; Тпл - 50-55 С; И.ч. МГ НС1/Г 130; К.ч. мг КОН/Г -1,2; сЬлерШняё ймидаэолйнов формулы 1-50 масб.; амйНб Шдбв формулы II - 30% диамидов формулыIII - 20%. Соли алифатических кислот и аминов (иЙВДазсшйнов) аминоамидов й диамидов )Тм5Жн6 также получйть в npduecсё прйгртовления эмульсии. Для получения солей имидаэолидов, аминозамидов и кислот в процессе при готовления .эмульсий в системе масло/ вода смесь Имида зЬлинов и амйноамидов.на основе СХСК фракции , и количестве 1 г растворяют в f|мл масла ВИ-6 и прибавляют к полуг ченному раствору при перемешивании I г растворенных в масле ВИ-4 С7СК фракции 20 Смесь перемешивают при температуЕ ё 4р-5р°С в течение 10-15 мин и полученному раствору эмульгатора прибавляют 50 объемных частей воды при пё1рёме111ивании прОПёлШрной мШалкЪй (3000 об/мин) в течение 5 мин приЗО Данные по устойчивости полученных эмульсий с пр 1Мене|1ием данного эмульгатора в системах вода/дизбльное топливо; вода/толуол; вода/масло ВЙ-4, (приведены в таблице), (опыты 4, 5). Пример 3. Для получения эмульгатора йёпбльзовали СЖК фракции 1ь и ПЭПАГ как в примере 1. Термическую циклоконденсацию СЖК и ПЭПА пройШвоййли при режимах, описанных в примё)е Г, при Соотношении кислот и ПЭПЙ, а вноьГПЗ (на 116 г кй-слот брали 180 г . ПОсйё отгОйкй йзбыточн ЦЭПА Щ 6ШвЩШ11 продукта при понижеййоМ давлеййй, собир1ая фракцию, кипящую в интервале, температур 23О-ЙВО С при 3 мм рт.ст. Полученные имидаэо.линыпр(Ездстав.ляли собой делтые вязкие жидкости (А.ч . - 25iO мг Hcl/r); -:,;:;.: : 50:30:20

1:11:111

R С. 20

8

14

70

дизельное топливо

17

60

24

масло ВМ-4

50 более более 7 72

Масло ВМ-4

50

7 более 72 Строение их соответствовало формуле I, . Данные имидазолины нейтрализовали СЖК фракций С.( Эмульсии готовили как в приме ре 1. Результаты оценки эмульгйрующей способности получен;ных солей в системе в ода-дизельное топ.пиво приведены в таблице (опыт 6) . В таблице (опыты 7, 8, 9, 10, 11, 12) даны эмулбгирую11ие способности индивидуальных компонентов, входящих в состав предлагаемого эмульгатора. Полученные данные, характеризующие устойчивость гидрофобных эмульсий, показали, что предлагаемая композиция на основе аминоамидов и амидозолинов формулы I, II и III позволила снизить расход эмульгатора до 0,2%, получив при этом эмульсии с периодом полУ;распада более 72 ч. При этом было отмечено, что устойчивость эмульсий и период по.лураспада (ti/2) в ЭвачйтёЛйнбй степени зависит от аполяриой фазы и строения компонентов, в состав эмульгатора i- . Так, например, было установлено, что наиболее эффективными эмульгаторами в исследова Н1шх системах явля;ютсяк6мп6н°ё1 ты 1 и 11 заявляемой композиции (таблица 8, опыты 7-10), Соль Дйамйда строения III обладает наймёньшей ШмуЛьгируксдей способностью (опыты 11 и 12). Для сравнения с заявляемой компоУйцйёЙ ПАВ ШГ{эёделена устойчивость 5р%-ной эмульсии воды в толуоле, стабилизированной солью амина (опыт 13) и приведены даиные, характеризуквдйе прототип (опыт 14). в сравнии«х условиях гептадецилатоктадециламина не облагает Д статрчным стабилизирующие действием. Заявляемая эмульгирующая КОМПОЗИЦИЯ значительно эффективнее соли амина. : г

Продрлжение таблицы