|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] Заявляемая группа изобретений относится к области органической химии. Заявляемое вещество может быть использовано для очистки технологических и сточных вод от нефти, нефтепродуктов и других углеводородов. Вещество для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов, содержит композицию алкиламинофосфонатов натрия, а также воду. В качестве композиции алкиламинофосфонатов натрия содержит алкиламинофосфонаты натрия общей формулы  где n = 10-20, причем дополнительно содержит тринатрийфосфат Na 3 PO 4 ∙12H 2 O в следующем соотношении компонентов, мас.%: алкиламинофосфонаты натрия 5-25; тринатрийфосфат 5-15; вода 60-85. Способ получения вещества для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов, включает получение композиции алкиламинофосфонатов натрия путем обработки алифатических аминов фосфористой кислотой Н 3 РО 3 и формальдегидом НСНО в присутствии соляной кислоты HCl с добавлением аминов с последующим охлаждением до температуры 60-65°С и нейтрализацией водным раствором едкого натра NaOH до рН = 8-10, причем после нейтрализации дополнительно добавляют тринатрийфосфат Na 3 PO 4 ∙12H 2 O при температуре 60-65°С и соотношении фосфористой кислоты к тринатрийфосфату 4,8-5,2:2,8-3,2, при этом алкиламинофосфонаты натрия получают постадийно при температуре менее 94°С. Технический результат - повышение степени и скорости очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Заявляемая группа изобретений относится к области органической химии. Заявляемое вещество может быть использовано для очистки технологических и сточных вод от нефти, нефтепродуктов и других углеводородов. Вещество для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов, содержит композицию алкиламинофосфонатов натрия, а также воду. В качестве композиции алкиламинофосфонатов натрия содержит алкиламинофосфонаты натрия общей формулы где n = 10-20, причем дополнительно содержит тринатрийфосфат Na 3 PO 4 ∙12H 2 O в следующем соотношении компонентов, мас.%: алкиламинофосфонаты натрия 5-25; тринатрийфосфат 5-15; вода 60-85. Способ получения вещества для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов, включает получение композиции алкиламинофосфонатов натрия путем обработки алифатических аминов фосфористой кислотой Н 3 РО 3 и формальдегидом НСНО в присутствии соляной кислоты HCl с добавлением аминов с последующим охлаждением до температуры 60-65°С и нейтрализацией водным раствором едкого натра NaOH до рН = 8-10, причем после нейтрализации дополнительно добавляют тринатрийфосфат Na 3 PO 4 ∙12H 2 O при температуре 60-65°С и соотношении фосфористой кислоты к тринатрийфосфату 4,8-5,2:2,8-3,2, при этом алкиламинофосфонаты натрия получают постадийно при температуре менее 94°С. Технический результат - повышение степени и скорости очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов.
(19)
Евразийское
патентное
ведомство
(21) 201500800 (13) A1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2017.02.28
(22) Дата подачи заявки 2015.09.01
(51) Int. Cl.
C02F1/54 (2006.01) C02F 5/14 (2006.01) B01D 17/05 (2006.01) C07F 9/38 (2006.01) C02F101/10 (2006.01) C02F101/32 (2006.01) C02F103/10 (2006.01)
(54)
ВЕЩЕСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОД ОТ ТВЕРДЫХ ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ И УГЛЕВОДОРОДОВ, В ТОМ ЧИСЛЕ ОТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ, И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
(96) (71)
(72)
2015000081 (RU) 2015.09.01
Заявитель:
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "КРАСНАЯ ЗВЕЗДА" (RU)
Изобретатель:
Кусов Андрей Владимирович, Денисов Юрий Петрович, Орнатов Валерий Викторович, Мельников Михаил Анатольевич, Цыкин Юрий Борисович, Бубнов Борис Геннадьевич (RU)
(57) Заявляемая группа изобретений относится к области органической химии. Заявляемое вещество может быть использовано для очистки технологических и сточных вод от нефти, нефтепродуктов и других углеводородов. Вещество для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов, содержит композицию алкиламинофосфонатов натрия, а также воду. В качестве композиции алкиламино-фосфонатов натрия содержит алкиламинофосфо-наты натрия общей формулы
где n = 10-20, причем дополнительно содержит тринатрийфосфат Na3P(V12H2O в следующем соотношении компонентов, мас.%: алкиламинофос-фонаты натрия 5-25; тринатрийфосфат 5-15; вода 60-85. Способ получения вещества для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов, включает получение композиции алкиламинофосфона-тов натрия путем обработки алифатических аминов фосфористой кислотой Н3РО3 и формальдегидом НСНО в присутствии соляной кислоты HCl с добавлением аминов с последующим охлаждением до температуры 60-65°С и нейтрализацией водным раствором едкого натра NaOH до рН = 8-10, причем после нейтрализации дополнительно добавляют тринатрийфосфат Na3PO^12H2O при температуре 60-65°С и соотношении фосфористой кислоты к тринатрийфосфату 4,8-5,2:2,8-3,2, при этом алкиламинофосфонаты натрия получают по-стадийно при температуре менее 94°С. Технический результат - повышение степени и скорости очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов.
Описание изобретения
МПКЕ02В15/04, C02F1/54, B01D21/01,C07F9/38
Вещество для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе от нефти и нефтепродуктов, и способ его получения
Заявляемая группа изобретений относится к области органической химии. Заявляемое вещество может быть использовано для очистки технологических и сточных вод от нефти, нефтепродуктов и других углеводородов, в том числе мазута, бензина, керосина, масла, смазочно-охлаждающей жидкости, твердых взвешенных частиц, в том числе мелких частиц песка, глины или от сложных водных эмульсионно-суспензионных смесей, например смесей глины, песка, нефти и мазута.
Заявляемая группа изобретений направлена, в том числе на разрушение стойких масляных эмульсий и суспензий, а также эмульсионно - суспензионных систем, к которым относятся, например, подтоварные воды (вытесняющий агент, являющийся отходом производства при нефтедобыче), которые, как правило, подвергаются очистке методом "динамического" отстоя и после очистки возвращаются в производство, а образующиеся после очистки отходы - механические примеси и углеводороды, как правило, утилизируются. Остаточное содержание твердых взвешенных частиц и углеводородов в воде при внешнем воздействии способствует образованию вязкой массы, которая может привести к закупорке нефтесодержащих коллекторов, особенно низкопроницаемых зон этих коллекторов, что в, конечном итоге, приводит к снижению производительности месторождения. Таким образом, глубокая очистка подтоварных и сточных вод способствует решению задач более длительной эксплуатации месторождений нефти и более полного извлечения нефти из нефтесодержащих коллекторов, улучшению экологической обстановки на нефтяных и газовых месторождениях.
Заявляемое вещество относится к водорастворимым низкомолекулярным полимерным композициям, а более конкретно к фосфоросодержащим алкиламиновым композициям, используемым в качестве экстрагентов, коагулянтов, ингибиторов коррозии и солеотложений при водоподготовке и водоочистке. Широкое распространение среди водорастворимых полимеров получили реагенты на основе полиакриламида -высокомолекулярного соединения, обладающего рядом ценных свойств для его использования в различных отраслях промышленности в качестве флокулянта.
Известно вещество для очистки загрязненных поверхностей от нефти и нефтепродуктов, содержащий в качестве активного вещества соли алифатических аминов с длиной алкильной цепи С8-С18, а в качестве основы - торф, содержит в качестве активного вещества фракции алифатических эфиров алкилкарбоновых кислот общей формулы RCOORf, где Rf = С1-С8, R = С8-С15, С16-С19, С20-С24, при массовом отношении соответственно от 0,2:1:1 до 2:3:7, а в качестве основы содержит нетканый волокнистый натуральный или синтетический материал, при следующем соотношении компонентов, мае. %: активное вещество 0,1 - 6,0; основа 94,0 - 99,9 [Заявка на изобретение RU93047805, МПК B01J20/22, дата подачи 14.10.1993].
Недостатком известного вещества является низкое значение электрокинетического потенциала и, как следствие, низкая скорость разрушения устойчивых водонефтяных эмульсий.
Известен флокулянт на основе высокомолекулярного полимера полиакриламида, полученного полимеризацией мономера акриламида, производимого биотехнологическим способом [Патент на изобретение RU2077588, МПК С12Р13/02, дата подачи 20.04.1997], применяемый как веществодля очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов марки "Praestol" [Кутя М.В., Куров Л.Н. "Применение флокулянтаПраестол 852 в оборотном водоснабжении автотранспортных предприятий"//Журнал:"Современные наукоемкие технологии". 2014. №5-1. Режим доступа: http://cyberleninka.rU/article/n/primenenie-flokulyanta-praestol-852-v-oborotnom vodosnabzhenii-avtotransportnyh-predpriyatiy (дата обращения: 02.07.2015)].
Недостатком известного вещества является низкая скорость очистки и относительно низкая степень очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе от нефти и нефтепродуктов. Это обусловлено тем, что известное вещество является высокомолекулярным соединением, которое имеет ионогенный характер (катионо- или анионогенный, в зависимости от состава) с узким диапазоном электрокинетического потенциала. Это затрудняет экранирование (нейтрализацию) противоположных зарядов взвешенных частиц и препятствует их слипанию (коагуляции). Кроме того, образование "полимерных мостиков", связывающих микрочастицы без изменения электрических свойств системы, и, приводящее, как следствие, к хлопьеобразованию (коалесценции) примесей, затруднено, вследствие пониженной "гибкости" высокомолекулярных цепочек полимерных соединений, особенно в соленой воде.
В качестве прототипа выбран композиционный составдля очистки вод^Ш301200,
МПК C02F1/54, B01D21/01, C07F9/38, дата подачи 27.01.2008], загрязненных твердыми
взвешенными частицами, диспергированными маслами и/или нефтепродуктами, содержащий алкиламинофосфонаты натрия общей формулы:
^СН2РО(ОН) ONa
СН3 -(CH2)n-
СН2РО(ОН) ONa
где п=9-19, а также хлорид натрия и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Алкиламинофосфонаты натрия 10-25 Хлористый натрий 1 -5 Вода 70-89
Недостатком вещества по прототипу является относительно низкая степень и скорость очистки вод от взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов. Что обусловлено тем, что положительное расширение диапазона электрокинетического потенциала композиции, по-видимому, блокируется введением хлористого натрия, за счет изменения соотношения адсорбционного и диффузионного слоев коллоидных частиц (мицелл), замедляя экранирование противоположно заряженных частиц и, следовательно, их коагуляцию (слипание) и укрупнение.
Способ получения вещества по прототипу предусматривает получение композиции алкиламинофосфонатов натрия, с дополнительным введением хлористого натрия, роль которого в формировании флокулирующих свойств реагента не ясна и обуславливает понижение эффективности вещества по прототипу.
Известен способ получения высокомолекулярного полиакриламида, включающий образование стабильных обратных мономерных эмульсий в присутствии неорганических солей и последующую полимеризацию, причем в качестве неорганических солей используют соли металлов II и III групп в количестве 0,001- 0,05% от массы водной фазы. [RU2043997, МПК C08F120/56, C08F2/32, дата подачи 10.02.1992].
Известен способ получения полиакриламида полимеризацией акриламида в присутствии окислительно-восстановительного инициатора при криогенной обработке раствора мономера с последующим оттаиванием реакционной массы, причем криогенную обработку водного раствора мономера и полимеризацию проводят при температуре реакционной массы от -3 до -40°С с последующим выделением конечного продукта известными методами. [RU2196780, МПК C08F120/56, C08F2/10, дата подачи 01.02.2001].
Высокомолекулярные полимеры акриламида и его производные получают радикальной полимеризацией мономеров, преимущественно в водных растворах или в
органических растворителях, а также в кристаллическом состоянии. Радикальная полимеризация может инициироваться различными физико-химическими воздействиями.
Известен способ получения полиакриламида полимеризацией акриламида в присутствии неорганических солей металлов II и III групп в водной фазе при 55С [Патент на изобретение RU2043997, МПК C08F120/56, C08F2/32, дата подачи 10.02.1992].
Известен способ получения полиакриламидного флокулянта сернокислотной гидратацией акрилонитрила, нейтрализацией полученного сульфоакриламида аммиаком [Патент на изобретение SU1678010,MnK C08F120/56, дата подачи 13.11.1989].
Известен способ получения сульфопроизводнойполиакриламида, полученной при взаимодействии с формальдегидом в водной среде при 45-50°С и рН 10,0-10,5 и дальнейшей обработке сульфитами или сернистой кислотой [Бектуров Е.А. и др. Синтетические водорастворимые полимеры в растворах. Алма-Ата, 1981 г., с.64].
В качестве прототипа был выбран способ получения композиционного состава для очистки вод, загрязненных твердыми взвешенными частицами, диспергированными маслами и/или нефтепродуктами, включающий термическую обработку технических алифатических аминов фосфористой кислотой и формальдегидом, отличающийся тем, что ведут обработку алифатических аминов формулы CH3-(CH2)n-NH2, где п=9-19, в присутствии катализатора - соляной кислоты, при температуре 95-105°С в течение 1,5-3,0 ч, с последующим охлаждением и нейтрализацией натриевой щелочью до pH=10[RU2301200, МПК C02F1/54, B01D21/01, C07F9/38, дата подачи 27.01.2008].
Недостатком способа по прототипу является то, что порядок подачи сырья и температурно-временные параметры синтеза активного вещества не позволяют получить конечный продукт с максимально возможной эффективностью в качестве вещества для очистки вод от твердых взвешенных частиц, углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов. Получаемый в процессе термической обработкикомпозиционный состав, содержащий алкиламинофосфонаты натрияопределенного параметрического ряда, имеет не оптимальное их соотношение, при этом выход годного вещества (алкиламинофосфонатов натрия) относительно низкий.Кроме того, результаты экспериментов показали, что при достижении температуры реакционной массы 97°С, согласно способу по прототипу, в реакторе начинается активное пенообразование, что приводит к выбросу реакционной массы из реактора и, как следствие, к изменению химического состава массы, находящейся внутри реактора. Таким образом, способ по прототипу позволяет получить вещество, имеющее относительно низкую степень и скорость очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов.
Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое вещество, является повышение эффективности очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое вещество-повышение степени и скорости очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов.
Сущность заявляемого вещества заключается в следующем.
Вещество для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов, содержит композицию алкиламинофосфонатов натрия, а также воду. В отличие от прототипа, в качествекомпозицииалкиламинофосфонатов натриясодержит алкиламинофосфонаты натрияобщей формулы:
^СН2РО(ОН) ONa
СН3 -(CH2)n-N^
СН2РО(ОН) ONa
где п =10-20, причемдополнительно содержит тринатрийфосфатМазРО^ПНгО в следующем соотношении компонентов, мае. %: алкиламинофосфонаты натрия 5-25 тринатрийфосфат 5-15 вода 60-85
С целью уменьшения пенообразования в процессе синтеза алкиламинофосфоната натрия, и как следствие повышения выхода готового продукта, дополнительноможетсодержатьэтиленмоноалкилфенол, например марки ОП-7, или этилендиалкилфенол, например марки ОП-10,в количестве от 0,5 до 1,0мас. %.
Таким образом, в качестве композицииалкиламинофосфонатов натриязаявляемое вещество содержит алкиламинофосфонаты натрия различного параметрического ряда.
Заявляемое вещество является амфолитомбифильного типа, т.е. обладает амфотерными свойствами и проявляет как кислотные, так и основные свойства в зависимости от свойств растворителя (дисперсионной среды). При электролитической диссоциации заявляемое вещество диссоциирует как по кислотному механизму (отщепление ионов водорода Н+), так и по механизму оснований (отщепление гидроксид-ионов ОН"). То есть является ионогенным (+катионоактивным или "анионоактивным), независимо от состава обрабатываемой воды и примесей.Заявляемое вещество имеет сродство как к воде, так и к неводной (примесной) фазе и осуществляет свои функции на границе раздела фаз.
Таким образом, заявляемое вещество имеет двойственную природу и работает как катионогенное илианиногенное поверхностно-активное вещество при экранировании (нейтрализации) противоположных зарядов твердых взвешенных частиц испособствуетдальнейшему слипанию (коагуляции) частиц и микрокапель обрабатываемых эмульсий и имеет достаточно широкий диапазон электрокинетического потенциала, что позволяет успешно очищать воду от самых различных примесей (твердые взвешенные частицы, углеводороды, в том числе нефть и нефтепродукты), изменяя только рабочую дозировку реагента. Дополнительно, при определенной дозировке, заявляемое вещество может применяться для осаждения из воды от растворенных солей кремния Si, кальция Са, магния Mg и железа Fe.
Техническая задача, на решение которой направлен заявляемый способ, является создание способа, позволяющего получить вещество для очистки вод от твердых взвешенных частиц иуглеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов, имеющеевысокую степень и скорость очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов.
Технический результат, на достижение которого направлен заявляемый способ-расширение арсенала способов по получению вещества для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов, имеющего высокую степень и скорость очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов.
Сущность заявляемого способа заключается в следующем.
Способ получения вещества для очистки вод от твердых взвешенных частиц и
углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов, включаетполучениекомпозиции
алкиламинофосфонатов натрияпутем обработки алифатических аминов фосфористой
кислотой Н3РО3 и формальдегидом НСНО в присутствии соляной кислоты НС1 с
последующим охлаждением и нейтрализацией водным раствором едкого натра NaOH. В
отличие от прототипа,охлаждают до температуры 60-65°С и нейтрализуют водным
раствором едкого натра до рН = 8 - 10, причем после нейтрализации дополнительно
добавляют тринатрийфосфат Na3P04*12H20 при температуре 60-65°С и соотношении
фосфористой кислотыктринатрийфосфату4,8-5,2: 2,8 - 3,2, при этом
алкиламинофосфонаты натрия получают постадийно при температуре менее 94°С. При
этом на первой стадии ведут нагрев фосфористой кислоты Н3РО3 в присутствии соляной
кислоты НС1, на второй стадии добавляют формальдегид НСНО, взятый в виде водного
раствора, при соотношении фосфористой кислоты к формальдегиду0,9 - 1,1: 0,15 - 0,18, на
третьей стадии добавляют алифатические амины, в качестве которых используют
алифатические амины формулы СНз-(СН2)п-№12, где п=10-20, на четвертой стадии добавляют формальдегид НСНО, взятый в виде водного раствора, при соотношении фосфористой кислоты кформальдегиду0,9 - 1,1 : 0,75 - 0,92, при этом на четвертой стадии реакциюведут в течении не более 2,5 часов.
С целью уменьшения пенообразования на второй стадии после подачи формальдегида НСНО дополнительно могут добавитьэтиленмоноалкилфенол, например марки ОП-7, или этилендиалкилфенол, например марки ОП-10, в количестве 0,5 - 1,0мас. %,при поддержании температуры равной 60-65°С.
При п <10 эффективность заявляемого вещества при очистке сточных водпроявляется очень слабо, вследствие низкого содержание основного вещества -алкиламинофосфоната натрия. При п <10 низкая температура плавления аминов обуславливает технологические сложности получения основного вещества для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов.
При п> 20 эффективность очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов падает, поскольку замедляется скорость синтеза заявляемого вещества, что снижает качество получаемого вещества и, как следствие, снижается скорость и степень очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов.при п> 20 высокая температура плавления аминов и их нерастворимость в воде обуславливает технологические сложности получения вещества для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов.
При п = 10-20достигаются одинаковые значения повышения скорости и степени очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, при этом механизмы работы заявляемого вещества не меняются.практически используются в качестве компонентов амины с п = 10-14или п = 17-20, как промышленно выпускаемые марки аминов, однако технологически более простым является использование заявляемого вещества, в состав которого входят алкиламинофосфонаты натрия общей формулы, где п = 10-14, поскольку они менее тугоплавки.
Заявляемое вещество содержит 5-25 мае. %алкиламинофосфонатов натрия.В случае, если содержание алкиламинофосфонатов натрия будет менее, чем 5%, то снижается скорость и степень очистки заявляемым веществом вод от углеводородов и твердых взвешенных частиц. В случае, если содержание алкиламинофосфонатов натрия будет больше, чем 25%, то значительно усложняются условия, необходимые для проведения синтеза вещества для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, увеличивается температура синтеза, время синтеза и степень
окисления,кроме того, увеличивается пенообразование в процессе получения вещества для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов.
Заявляемое вещество содержит 5-15 мае. % тринатрийфосфата. Таким образом, взаимодействие вводимого в концепроцессатринатрийфосфата с основным активным веществом - аминоалкилфосфонаты натрия сопровождается проявлением ярко выраженного синергетического эффекта, когда суммарное действие этих компонентов существенно (в разы) превосходит эффект каждого в отдельности. В случае если содержание тринатрийфосфата будет менее, чем 5%, то низкая концентрация не позволит добиться синергетического эффекта по повышению степени и скорости очистки. В случае если содержание тринатрийфосфата будет более, чем 15%, то синергетический эффект по повышению степени и скорости очистки проявляется слабо, вследствие большого содержания тринатрийфосфата.
Заявляемое вещество содержит 60-85 мае. % воды. Количество воды в заявляемом веществе обуславливает технологичность его применения. Воду добавляют в смесь алкиламинофосфонатов натрия и тринатрийфосфата для получения готового продукта -вещества для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, тем самым определяя концентрацию активных веществ в составе для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов. В случае если содержание воды будет менее, чем 60%, то повышенная концентрация смеси активных компонентов - алкиламинофосфонатов натрия и тринатрийфосфата в процессе ее применения для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов приведет к потере технологичности при использовании состава и к возрастанию вероятности передозировки реагента.В случае, если содержание воды будет более, чем 85%, резко возрастают транспортные расходы по доставке реагента - перевозка разбавленных растворов невыгодна потребителю.
Использование в составе заявляемого вещества смачивателя
этиленмоноалкилфенолаили этилендиалкилфенола не влияет на повышение
эффективности очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, однако
позволяет уменьшить пенообразование в процессе получения заявляемого вещества на
стадии введения в реактор водного раствора формальдегида. При этом уменьшение
пенообразования позволяет избежать выброса реакционной массы из реактора, что
позволяет не допустить изменение химического состава реакционной массы, находящейся
внутри реактора. Результаты опытов показали, что в случае использования
этиленмоноалкилфенола или этилендиалкилфенола в количестве менее 0,5% или более 1%
пенообразование не будетэффективно подавляться. При этом пенообразование может
быть подавлено путем добавления в реакционную массу дополнительного количества воды. Применение этиленмоноалкилфенола или этилендиалкилфенола предпочтительнее, поскольку чрезмерное содержание воды приводит к уменьшению в составе активного вещества (смеси алкиламинофосфонатов натрия и тринатрийфосфата).Уменыпение пенообразования способствует повышению выходу готового продукта.
Включение в состав заявляемого вещества тринатрийфосфата в качестве поверхностно-активного вещества позволяет повысить степень очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов, а также повысить в скорость очистки за счет проявления синергетического эффекта от использования совместно смеси тринатрийфосфоната и алкиламинофосфонатов натрия в соответствии с заявляемым соотношением.
Механизм действия заявляемого вещества основан на укрупнении частиц дисперсной фазы путем адсорбции макромолекул заявляемого вещества на поверхности загрязняющих воду частиц (углеводородов или твердых взвешенных частиц) и вывода загрязнений из этой системы.
Получаемое в заявляемом способе вещество имеет большую активность и эффективность по очистке воды от твердых взвешенных частиц и углеводородов, чем вещество, получаемое по способу прототипа, за счет синергетического эффекта совместного действия алкиламинофосфоната натрия и тринатрийфосфата.
В заявляемом способена первой стадии получают водный раствор фосфористой кислоты с концентрацией фосфористой кислоты 50-55%, при этом предпочтительно нагреваютдо температуры 50-55°С и далее добавляют катализатор в виде соляной кислоты с получением водного раствора смеси фосфористой и соляной кислот. При нагреве фосфористой кислоты менее 50°С затруднено растворение исходной фосфористой кислоты в виде гранул. При нагреве фосфористой кислоты более 55°С резко возрастает вероятность вспенивания реакционной массы при дальнейшем введении водного раствора формальдегида. Предпочтительно соотношение фосфористой кислоты к соляной кислоте составляет 9,5 - 10,5: 0,95-1,05, что определяет возможность получения алкиламинофосфонатов натрия.
В заявляемом способе на второй стадии реакцию предпочтительно ведут при температуре 60-65°С. При температуре менее 60°С не обеспечивается равномерность распределения компонентов в реакционной массе, также наблюдается замедление процесса растворения водного раствора формалина. При температуре более 65°С резко возрастает вероятность вспенивания реакционной массы.
В заявляемом способе на третьей стадии реакцию предпочтительно ведут при температуре 70-90°С. При температуре менее 70°С реакция синтеза замедлена. При температуре более 90°С резко возрастает вероятность вспенивания реакционной массы. Предпочтительно соотношение фосфористой кислоты к алифатическим аминам составляет 9,5 - 10,5:8,0 - 9,0, что определяет возможность получения алкиламинофосфонатов натрия.
В заявляемом способе на четвертой стадии реакцию ведут в течении не более 2,5 часов, предпочтительно при температуре 90-94°С. При температуре менее 90°С наблюдается низкая скорость реакции синтеза и выход образовавшегося вещества низкий. При температуре более 94°С резко возрастает вероятность вспенивания реакционной массы. После 2,5 часов проведения реакции на четвертой стадии увеличивается вероятность разложения и степень окисления конечного продукта растворенным кислородом, что приводит к ухудшению качества и эффективности работы полученного состава.
В заявляемом способе ведут охлаждение и нейтрализацию предпочтительно при температуре60-65°С. При температуре менее 60°С происходит замедление и остановка процесса получения вещества, также снижается выход основного продукта. При температуре более 65°С наблюдается резкое повышение температуры, что приводит к пенообразованию в реакторе.
При рН <8 или рН> 10 уменьшается эффективность очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов, поскольку концентрация водородных ионов не соответствует оптимальному составу раствора и способствует сужению электрокинетического потенциала продукта.
Предпочтительно соотношение фосфористой кислоты к едкому натру составляет 0,95-1,05:9,3-9,5, что определяет возможность получения рабочей композиции с необходимым значением рН.
При температуре менее 60°С происходит резкое замедлениепроцессов нейтрализации реакционной массы и достижения необходимых значений рН. При температуре более 65°С происходит спонтанное протекание процессов нейтрализации, что приводит к вспениванию реакционной массы и ее выбросу из реактора.
Выбранное соотношение фосфористой кислоты к тринатрийфосфату и формальдегиду определяет возможность получения вещества для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов в заявляемом соотношении компонентов.
Композиция алкиламинофосфонатов натрия, используемая в заявляемом веществе, также может быть получена в помощью иных методов, например, путем обработки алифатических аминов формулы CH3-(CH2)n-NH2, где п=10-20, в присутствии соляной кислоты НС1, при температуре 95-105°С в течение 1,5-3,0 ч, с последующим охлаждением и водным раствором едкого натра NaOH до рН 8-10.Однако, полученнаякомпозиция алкиламинофосфонатов натрия будет иметь иной параметрический ряд активных веществ и, следовательно, меньшую активность и эффективность по очистке вод от углеводородов и твердых взвешенных частиц.
Добавление формальдегида в две стадии позволяет более эффективно варьировать температурой и составом получаемого вещества, что позволяет использовать заявляемый способ для производства вещества для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов в промышленных масштабах.
Первоначальное получение смеси соляной и фосфористой кислоты позволяет уменьшить время синтеза алкиламинофосфонатов натрия ииспользовать заявляемый способ для производства вещества для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов в промышленных масштабах.
Уменьшение пенообразования способствует повышению выходу готового продукта.
Соляная кислота согласно заявляемому способу выполняет роль катализатора и не участвует в протекающих химических реакциях.
Заявляемаягруппа изобретений по сравнению с прототипами имеет совокупность отличительных признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого вещества и заявляемого способа критерию патентоспособности "новизна".
Совместное использованиетринатрийфосфата и алкиламинофосфонатов натрия позволяет достичь проявления синергетического эффекта по повышению значений рабочих характеристик состава по скорости и степени очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов.
Заявляемый способ позволяет получить новое вещество для очистки вод от твердых взвешенных части и углеводородов, не являющееся очевидным для специалиста и имеющего высокие степень и скорость очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов.
Таким образом, заявляемая группа изобретений отвечает критерию патентоспособности - "изобретательский уровень".
Заявляемое вещество может быть изготовлено и применено с помощью известных
способов и средств. Заявляемый способ может быть реализован с помощью известных
методов и средств. Таким образом, заявляемая группа изобретений отвечает критерию патентоспособности - "промышленная применимость".
Заявляемая группа изобретений поясняется следующими примерами конкретных выполнений. Значения каждого из параметров представлены в Таблице 1.
Пример лабораторного изготовления заявляемого вещества.
Первоначально получаюткомпозициюалкиламинофосфонатов натрияв четыре
стадии. На первой стадии в стеклянный реактор, в качестве которого
используютчетырехгорловую колбу, снабженный мешалкой, термометром, обратным
холодильником и гидрозатвором загружают 170 г. водыНгО, 170 г. фосфористой
кислотыНзРОз, 25 г. 35% соляной кислотыНСЪ При этом добавление воды позволяет
добиться лучшего и более быстрого растворениятвердых гранул фосфористой кислоты.
Смесь при постоянном перемешивании нагревают до Х\. На второй стадии в стеклянный
реактор дозированно подают 33 г. 37% водного раствораформальдегидаНСНО, при
одновременном охлаждении реакционной массы до t2 при постоянном мониторинге
температуры.Далеепроизводят загрузку этиленмоноалкилфенола(пример 1-3) или
этилендиалкилфенола (пример 4-5)в количестве 0,009 г. После стабилизации температуры
реакционной массы до заданной температуры Ггна третьей стадиипроизводят
дозированную подачу в стеклянный реактор алифатическихаминовСНз-(СН2)п-
ИНгтемпературой Тз с длиной алкильной цепочки п атомов углерода в количестве 200 г.
при поддержании температуры в стеклянном реакторе в пределах 14.При этом в
зависимости от увеличениявеличины п температура плавления алифатических аминов
СНз-(СН2)п-МН21зувеличивается. Затем реакционная масса перемешивается, с
одновременным подъемом температуры до t5B течении 30-35 мин., что
являетсядостаточным для достижения равномерного прогрева реакционной массы.После
подъема температуры, реакционная масса дополнительно перемешивается в течении 10-20
мин., что являетсядостаточным для достижения равномерного распределения
компонентов в реакционной массе.На четвертой стадиикапельно производят подачу 167 г.
37% водного раствора формальдегида НСНО при одновременном поддержании
температуры реакционной массы до te. Далее после окончания подачи водного раствора
формальдегида реакционную массу перемешивают Тчаса. Затем реакционную массу
(образовавшуюся смесь параметрического ряда алкиламинофосфонатов
натрия)охлаждают до 17. После охлаждения в реакционную массу дозированно (капельно),
чтобы избежать вспенивания, подают42% водный раствор едкого натра NaOH при
поддерживаемой температуре в пределах 17. Через каждые 25-30 мин.производили забор
пробы и для измерения концентрации водородных ионов рН. При достижении рН равном
8 прекращают подачу едкого натра и проводят измерение рН1% раствора реакционной массы. При рН 1% раствора реакционной массы равном 8,5в реакционную массу дозировано при постоянном помешивании вводят тринатрийфосфат№зР04*12Н20 в количестве 10 г. при температуре Ц до его растворения. После окончания дозирования тринатрийфосфата реакционную массу перемешивают 30-35 мин., что являетсядостаточным для достижения равномерного распределения компонентов в реакционной массе и полного прохождения всех реакций, далее охлаждают до 50-60°С, что технологически упрощает дальнейший процесс использования заявляемого вещества, и медленно сливают в тару.Затемв полученное вещество добавляют воду для достижения необходимой концентрации.
Таким образом, используют следующее соотношение компонентов: соотношение фосфористой кислоты к соляной кислоте равно 10:1; соотношение фосфористой кислоты к алифатическим аминамравно 10:8,5; соотношение фосфористой кислоты к общему количеству формальдегидаравно 1:1; соотношение фосфористой кислоты к едкому натру равно 1:9,4; соотношение фосфористой кислоты к тринатрийфосфатуравно 5:3.
С целью оценки эффективности очистки заявляемого вещества были изготовленызаявляемое вещество и вещество по прототипу.Также проводилась оценка эффективности очистки заявляемого вещества в сравнении с прототипом и аналогом (реагент "Праестол").
Оценка эффективности очистки загрязненной воды от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том численефти и смеси нефтепродуктовбыла проведена седиментационным методом (методом отстаивания). В загрязненную воду вводили исследуемый реагент и перемешивали его с водой с помощью быстроходной мешалки. Отстой рабочих растворов продолжался в течении 24 часов, причем каждые 15 мин. отбирали пробу и проводили ее анализ на содержание нефти, твердых взвешенных частиц, нефтепродуктов (смеси мазута, асфальтенов, битума и др. ). Результаты сравнения представлены в таблицах2,3, 4 соответственно.
Таким образом, использование заявляемого вещества позволяет ускорить процесс очистки воды от углеводородов и твердых взвешенных части в 3-5 раза и повысить степень очистки в 2-7 раз (по сравнению с аналогом) и 2-6 раз (по сравнению с прототипом).
Кроме того, с увеличением остаточной концентрации углеводородов и твердых взвешенных частиц в неочищенной воде в 20 раз, кратность очистки воды увеличивается в 6 раз, что свидетельствует о возможности снижения расхода заявляемого вещества для
очистки воды от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов.
Таким образом, заявляемое вещество позволяет достичь следующий технический результат - повышение степени и скорости очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов.
Таким образом, заявляемый способ позволяет достичь следующий технический результат - расширение арсенала способов по получению вещества для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов, имеющего высокую степень и скорость очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов.
Формула изобретения
1. Вещество для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в
том числе нефти и нефтепродуктов, содержит композицию алкиламинофосфонатов
натрия, а также воду, отличающееся тем, что в качестве
композицииалкиламинофосфонатов натрия содержит алкиламинофосфонаты
натрияобщей формулы:
^СН2РО(ОН) ONa СН3 -(CH2)n-N^
СН2РО(ОН) ONa
где п =10-20, причемдополнительно содержит тринатрийфосфатНазРСч'ПНЬО в следующем соотношении компонентов, мае. %: алкиламинофосфонаты натрия 5-25 тринатрийфосфат 5-15 вода 60-85
2. Вещество по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно
содержитэтиленмоноалкилфенол или этилендиалкилфенолв количестве от 0,5 до 1,0 мае.
3. Способ получения вещества для очистки вод от твердых взвешенных частиц и
углеводородов, в том числе нефти и нефтепродуктов, включает получение композиции
алкиламинофосфонатов натрия путем обработки алифатических аминов фосфористой
кислотой Н3РО3 и формальдегидом НСНО в присутствии соляной кислоты НС1 с
последующим охлаждением и нейтрализацией водным раствором едкого натра NaOH,
отличающийся тем, что охлаждают до температуры 60-65°С и нейтрализуют водным
раствором едкогонатра до рН = 8 - 10, причем после нейтрализации дополнительно
добавляют тринатрийфосфат №зР04*12Н20 при температуре 60-65°С и соотношении
фосфористой кислотыктринатрийфосфату 4,8-5,2: 2,8 - 3,2, при этом
алкиламинофосфонаты натрия получают постадийно при температуре менее 94°С,при
этом на первой стадии ведут нагрев фосфористой кислоты Н3РО3 в присутствии соляной
кислоты НС1, на второй стадии добавляют формальдегид НСНО, взятый в виде водного
раствора, при соотношении фосфористой кислоты к формальдегиду 0,9 - 1,1 : 0,15 - 0,18,
на третьей стадии добавляют алифатические амины, в качестве которых используют
алифатические амины формулы СНз-(СН2)п-№12, где п= 10-20, на четвертой стадии
добавляют формальдегид НСНО, взятый в виде водного раствора, при соотношении
фосфористой кислоты к формальдегиду 0,9 - 1,1 : 0,75 - 0,92, при этом на четвертой стадии реакцию ведут в течении не более 2,5 часов.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что на второй стадии после подачи формальдегида НСНО дополнительно добавляютэтиленмоноалкилфенол или этилендиалкилфенол в количестве 0,5 - 1,0мас. %, при поддержании температуры равной 60-65°С.
способ его получения
способ его получения
Продолжение таблицы 1
Вторая стадия
t2; °С
Наблюдаемый
Не обеспечивается
Процессы
Процессы
Реакционная масса
Произошло
результат
равномерность
растворения
растворения
полностью
вспенивание
распределения
обеспечивают
обеспечивают
подготовлена к
реакционной
компонентов в
равномерность
равномерность
проведению
массы
реакционной массе,
распределения
распределения
последующих стадий
также наблюдается
компонентов
компонентов
процесса
замедление процесса
растворения водного
раствора
формальдегида
Вещество для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе от нефти и нефтепродуктов, и
способ его получения
Продолжение таблицы 1
Третья стадия
t3; °С
Наблюдаемыйрезульт ат
Алифатические амины не расплавились
Алифатические амины расплавились
Алифатические амины расплавились
Алифатические амины расплавились
Алифатические амины
перегреты и
возможно
вспенивание
реакционной
массы
п; кол-во атомов С
Наблюдаемыйрезульт ат
Реакции синтеза не происходит или она очень замедленна
Реакция протекает в нормальном режиме
Реакция протекает в нормальном режиме
Реакция протекает в нормальном режиме
Алифатические амины не растворяются
t4; °с
Наблюдаемый результат
Реакция синтеза замедлена
Наблюдается оптимальная скорость протекания начальных этапов реакции синтеза
Наблюдается оптимальная скорость протекания начальных этапов реакции синтеза
Наблюдается оптимальная скорость протекания начальных этапов реакции синтеза
Произошло вспенивание реакционной массы
способ его получения
Продолжение таблицы 1
t5; °С
Наблюдаемый
Замедление реакции
Наблюдается
Наблюдается
Наблюдается
Произошло
результат
синтеза и уменьшение
оптимальная
оптимальная
оптимальная
вспенивание
выхода годного
скорость протекания
скорость протекания
скорость протекания
реакционной
продукта
завершающих этапов
завершающих этапов
завершающих этапов
массы
реакции синтеза
реакции синтеза
реакции синтеза
Четвертая стадия
Т; час
2,2
2,5
Наблюдаемый
Реакция не прошла в
Реакция прошла в
Реакция прошла в
Реакция прошла в
Повышение
результат
полном объеме, выход
полном объеме
полном объеме
полном объеме
степени
годного продукта мал
окисления
конечного
продукта и его
разложения
к; °с
Охлаждение реакционной массы и нейтрализация
t7; °с
Наблюдаемый результат
Реакция нейтрализации проходит медленно, выход вещества низкий
Прошел процесс нейтрализации с максимально возможным выходом вещества
Прошел процесс нейтрализации с максимально возможным выходом вещества
Прошел процесс нейтрализации с максимально возможным выходом вещества
Произошло вспенивание реакционной массы
Добавление тринатрийфосфата
t8; °с
Наблюдаемый
Наблюдается резкое
Наблюдается
Наблюдается
Наблюдается
Резкое
результат
замедление
максимальный
максимальный
максимальный
уменьшение
выравнивания состава
синергетический
синергетический
синергетический
синергетическог
реакционной массы,
эффект от
эффект от
эффект от
о эффекта
уменьшение
совместного
совместного
совместного
синергетического
использования
использования
использования
эффекта
тринатрийфосфата и
тринатрийфосфата и
тринатрийфосфата и
алкиламинофосфона
алкиламинофосфона
алкиламинофосфона
та натрия
та натрия
та натрия
способ его получения
способ его получения
способ его получения
ОТЧЕТ О ПАТЕНТНОМ ПОИСКЕ
(статья 15(3) ЕАПК и правило 42
Номер евразийской заявки: 201500800
Дата подачи: 01 сентября 2015 (01.09.2015) Дата испрашиваемого приоритета:
Название изобретения:
Вещество для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том
числе от нефти и нефтепродуктов, и способ его получения
Заявитель: ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "КРАСНАЯ ЗВЕЗДА"
I I Некоторые пункты формулы не подлежат поиску (см. раздел I дополнительного листа) I I Единство изобретения не соблюдено (см. раздел II дополнительного листа)
А. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕДМЕТА ИЗОБРЕТЕНИЯ:
см. дополнит, лист
Согласно Международной патентной классификации (МПК) или национальной классификации и МПК
Б. ОБЛАСТЬ ПОИСКА:
Минимум просмотренной документации (система классификации и индексы МПК)
C02F 1/52 - 1/58, 5/14, 101/10, 101/30, 101/32, 103/10, 103/44, B01D 17/04-17/05,21/01
Другая проверенная документация в той мере, в какой она включена в область поиска:
В. ДОКУМЕНТЫ, СЧИТАЮЩИЕСЯ РЕЛЕВАНТНЫМИ
Категория*
Ссылки на документы с указанием, где это возможно, релевантных частей
Относится к пункту №
А А А
RU 2301200 С1 (ОБЩЕС ТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ ХИМТЭК") 20.06.2007
RU 2281919 С2 (РОДИА КОНЗЬЮМЕР СПЕШИАЛТИЗ ЛИМИТЕД) 20.08.2006
ЕР 1932850 Al (THERMPHOS TRADING GMBH) 18.06.2008
GB 2424876 A (RHODIA UK LIMITED) 11.10.2006
1-4
1-4 1-4 1-4
* Особые категории ссылочных документов: "А" документ, определяющий общий уровень техники "Е" более ранний документ, но опубликованный на дату
подачи евразийской заявки или после нее "О" документ, относящийся к устному раскрытию, экспонированию и т.д.
"Р" документ, опубликованный до даты подачи евразийской
заявки, но после даты испрашиваемого приоритета "D" документ, приведенный в евразийской заявке
"T"
"X"
"Y'
"L"
более поздний документ, опубликованный после даты приоритета и приведенный для понимания изобретения документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету поиска, порочащий новизну или изобретательский уровень, взятый в отдельности
документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету
поиска, порочащий изобретательский уровень в сочетании с
другими документами той же категории
документ, являющийся патентом-аналогом
документ, приведенный в других целях
Дата действительного завершения патентного поиска:
01 февраля 2016 (01.02.2016)
Наименование и адрес Международного поискового органа: Федеральный институт промышленной собственности
РФ, 125993,Москва, Г-59, ГСП-3, Бережковская наб., д. 30-1.Факс: (499) 243-3337, телетайп: 114818 ПОДАЧА
Уполномоченное лицо:
Т. Ф. Владимирова
Телефон № (499) 240-25-91
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕДМЕТА ИЗОБРЕТЕНИЯ:
C02F 1/54 (2006.01)
C02F5/14 (2006.01)
ВОЮ 17/05 (2006.01)
C07F9/38 (2006.01)
C02F 101/10 (2006.01)
C02F 101/32 (2006.01)
C02F 103/10 (2006.01)
Дополнительный лист
Номер евразийской заявки: 201500800
Вещество для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе от нефти и нефтепродуктов, и
Вещество для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе от нефти и нефтепродуктов, и
Вещество для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе от нефти и нефтепродуктов, и
Вещество для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе от нефти и нефтепродуктов, и
Вещество для очистки вод от твердых взвешенных частиц и углеводородов, в том числе от нефти и нефтепродуктов, и
ОТЧЕТ О ПАТЕНТНОМ ПОИСКЕ
ОТЧЕТ О ПАТЕНТНОМ ПОИСКЕ
|
