Способ получения противоизносных добавок к промывочным жидкостям на основе пиперазиноамидов карбоновых кислот

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3867314/23-04 (22) 09.01 ° 85 (46) 28.02.87. Бюл. 11- 8 (71) Стерлитомакское производственное объединение "Каустик" (72) P,Н, Загидуллин, Л.Х, Асфандияров, Г,П. Упит, M.P. Мавлютов, Г.В. Конесев и. С ° В. Колонских (53) 547.861.3,07(088,8) (56) Справочник ПАВ, Л.: Химия, 1979, с. 295-296 °

Авторское свидетельство СССР

N- 908783, кл. С 07 К 7/02, 1982. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОТИВОИЗНОСI1blX ДОБАВОК К ПРОМЫВОЧНЫМ ЖИДКОСТЯМ

НА ОСНОВЕ ПИПЕРАЗИНОАМИДОВ КАРБОНОВЫХ

КИСЛОТ (57) Изобретение касается замещенных гетероциклических веществ, в частности пиперазиноамидов карбоновых кислот (ПАК) общей формулы

R,NCHzCHzNYCHJ Íz, где Y = — (C11zCPzNH)щ С(О)С(СН ) (К )-(СН СН )„Н1 а) R<=

=Н, Яд=С,Нд, n=O, 1, 2; m=1; б) R<=

=Н; Нт=С Нч, п=2-10; в=1; в) Н =

=-C (0) C (CH >) Rz- (СН СН ) „Н; Rz=CzH+, . n=0, 1 или 2, m=1; r) R„=

„„SU„„1293181 A 1 (51) 4 С 07 D 295/18 С 09 К 7/06

С(0)С(СН )Н (CHzCH )

;n=2-10; m=1; д)R =Н; К =С Н .; n=O, 1, 2; m=0; е) R<=H; Н =С Й1, п=2-10; ш — О, ж) Rt= С(0)С(СНз)В (CH CHz) Н, Н =С Н в=О; n=O, 1, 2; з) R<=

=-C(0) C(CH ) Вг(СН СН )ьН1 Н =СоНФ, n=2-10; в=О; ПАК вЂ” противоизйосные добавки к промывочным жидкостям, Лучшее качество ПАК достигается использованием других исходных веществ, перерабатываемых в других условиях, Синтез.

ПАК ведут из соответствующих замещенных пиперединов и оС-разветвленных

Формулы II H (CHzCHz)n

-СК (СНЭ)С(0)ОН, где R>=C

3 Фракций: à — С .Н ; Г1 — С„ Н„ и

ГГà — С, Н . Процесс ведут при 110о

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.

93181 2 боновых кислот (ВИК), Реакционную о смесь нагревают при 110 С 4 ч под током азота, затем производят отгон растворителя, Н 0 и легких компонентов при 150-160 С/10-15 мм до тех пор пока не отгонится рассчитанное количество воды (4 ч).

Получают 24,47 г (95,6X) продукта (I) в виде вязкой массы светло- . коричневого цвета, ИК-спектр (см } (NH); 1670 (NHCO)

Данные химического анализа приведены в табл, 1. б) В условиях примера.lа в реактор загружают 12,9 г (0,1 M) N-Р-АЭП в 30 мп толуола и 22,7 г (0,1 M) фракции Сц,-C(9 (ВИК 2). Смесь нагревают при 120-130 С 2 ч, затем производят отгон легких компонентов, одновременно повышая температуру бани, о

Отгон производят при 170-180 С/2030 мм (5 ч).

Получено 32,4 . r (96X) продукта темно-коричневого цвета. ИК-спектр (cM ): 1565 (NH); 1670 (NHCÎ).

Анализ приведен в табл. 1. в) В аналогичных условиях нагреванием смеси 12,9 г N-В-АЭП 50 мл толуола и 32,5 r (0,1 И) .,фракции С, -С

30 (ВИК 3) сначала при 110-130 С, затем а при 180-200-С/20-40 мм с последующим отгоном легких компонентов получают

41;2 г (94,5%) продукта (2) в виде темно †коричнево воскообразного про35 дукта, ИК-спектр (см ): 1565 (NH), 1670 (CONH).

Анализ приведен в табл. 1.

r) В условиях примера lа в реактор загружают 12,9 г N-Р-АЭП, 25 мл толуола и 14,5 г ВИК 1, нагревают при

90 С 4 часа, затем температуру повышают до 180 С. При 180 С/20 мм производят отгон Н О, растворителя и легких компонентов. Время отгона (8 ч), наблюдалось потемнение продукта за счет увеличения продолжи- тельности нагрева, Получают 21,5 г (84%) продукта (Х) темно-коричневого цвета. ИК-спектр (см )l 1575 (50 (NH) 1670 (CONH) к =С Н к =С,Н„

n=O-2, m= l п=2-10, m=1;

R Нэ и .=н;

R С Н; -n=0-2, m=1; сн

t к=со -с-(сн сн,)-н; (, R

VI

R =С Н .; n=O-2; ш=О

С4Н n=2 1(m °

Цель изобретения — способ получе-. ния противоизносных добавок улучшенного качества на основе амидопиперазинов с использованием доступных исходных соединений О -разветвленных монокарбоновых кислот.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами, Пример 1, а) В реактор, представляющий собой четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником, термометром и капельной воронкой загружают 12,9 г (0,1 М)

N-(-аминоэтилпиперазина (АЭП), 25 мп толуола и 14,5 г (0,1 M) фракции

С -С4 (ВИК 1)(((,-разветвленных монокар1 12

Изобретение относится к способу получения противоизносных добавок к промывочной жидкости при бурении нефтяных и газовых скважин на основе пиперазиноамидов общей формулы

СН3

R-В М СН,СН 4Н),СОС-(СН,СН, „-Н

I-VIII сн.

1п R-co с -(сн сн ) н, (R

R =С Н - n=2-10 m=l4 qt

R=H R =C H n=O-2 ш=О

1 Ф t

R=H; R =С Н,; n=2-10, m=O; (сн

VII R=CO С-(СН СН ),Н1

CH

I чпх R=co с-(сн,сн,}„н; (, R

Анализ приведен в табл, 1, Пример 2. а) В условиях примера 1 в реактор загружают 2,9 r, (0,1 М) N-tI-ЛЗП, 50 мл толуола и

29 г (0,2 М) ВИК 1 и нагревают при о

130 С 2 ч, затем температуру повыа шают, до 160-170 С и производят отгон воды, растворителя и легких компонен1293181

Приме

4и 5из 8,6 луола и 32,5 чено 34,5 г полутвердого (см ): 1575

3 тов при 160-170 C/10-15 мм. Время отгона 6 ч. Получено 35 г (92X) продукта (3) в виде вязкой массы, ИК-спектр (см" ): отс (NH, NH ), 1675 (CO-N), 5

Анализ приведен в табл. l ° б) В условиях примера 2 загружают

12,9 г (О, 1 M) N-f3-АЭП в 50 мл толуола и 29 г (О, 2 М) ВИК 1 сначала при

130 С в течение 4 ч, с последующим, 10 отгоном легких компонентов при 220230ОС/10-20 мм, что приводит к частичному образованию смол, обугливанию. Выход продукта 68 ..

Пример 3. а) В условиях при- 15 мера 2 нагреванием 12,9 г (0,1 М)

N-(-АЭП в 50 мл этиленгликоля и

45,4 r (0,2 M) ВИК 2 сначала при

130 С в течение 3 ч, затем с после о дующим отгоном при 180-200 С/20- 20

40 мм получено 50, 8 г (98 ) продукта (4 ) в виде густой вяз кой массы. ИК-спектр (см ): отс (NH, NH )

1670, 1675 (NHCO, NCO)

Анализ приведен в табл, 1, 25 б) В условиях примера 3 из 12,9 г (0,1 M) N-Ц-АЭП в 50 мл ксилола и

65 г (0,2 М) ВИК 3 получено 67,6 r (91X) продукта (4) в виде воскообразного вещества. ИК-спектр (см ): 30 отс, (NH, ИН ).

Анализ приведен в табл, 1, Пример 4. В реактор загружают 8,6 r (О, 1 M) пиперазина в 25 мл децилового спирта и 14,5 г ВИК 1, нагревают при 110 С 4 ч, затем темо пературу повышают и производят отгон легких веществ при 190-200 C/10о

20 мм. Получают 20,6 r (97 ) продукта (5) в виде густой массы. ИК-спектр 40 (см ): 565 (NH), 1690 (N-СО) °

Анализ приведен в табл. 1.

Пример 5, В условиях примера

4 в реактор загружают 19,4 г (0,1 M) гексагидрата пиперазина, 25 мл соль- 45 вента (смесь ксилолов) и 22,7 г (0,1 M) ВИК 2, Смесь нагревают при

130 С 3 ч, затем производят отгон

9 о легких веществ при 200 С/10 мм.

Получают 27,9 r (94,8 ) продук та (6),.

Анализ приведен в табл. 1. р 6. В условиях примера г пиперазина, 50 мп тог (0,1 M) ВИК 3 полу(92,5 ) воскообразного продукта (6). ИК-спектр (NH), 1690 (CON), Анализ приведен в табл. °

Пример 7. В описанных условиях в реактор загружают 8,6 г (О, 1 M) пиперазина, 40 мл Н O и

29 г (0,2 M) ВИК 1, нагревают при

110 С 4 ч, затем производят отгон о о легких компонентов при 195 — 200 С/1012 мм.

Получено 31,28 г (92 ) полутвердо го продукта (7). ИК-спектр (см ): отс, (NH), 1690 (CON).

Анализ приведен в табл, 1, Пример 8. В условиях примера

7 из 1 9,4 r (0,1 M) гексагидрата пипераэина в 50 мл этиленгликоля и

45,4 (0,2 M) ВИК 2 получено 46,26 г (91,8 ) продукта 8, ИК-спектр (см ): отс. (NH), 1690 (CON).

Анализ приведен в табл.1.

Пример 9 ° В условиях примера 7 из 6,6 ri пипераэина, 50 мл толуола и 65 г (0,2 М) ВИК 3 получено

62,3 г (89 ) воскообразного продукта (8). ИК-спектр (см ): отс (NH), 1690 (CÎN), Анализ приведен в табл. 1, Определение противоиэносных свойств промывочных жидкостей, Определение противоиэносных 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 элемент узла трения, при промывке рабочего элемента машины, соответствующий промывочной жидкости, при различных удельных нагрузках.

Причем, чем ниже скорость изнашивания при прочих равных условиях работы узла трения, тем выше противоизносные свойства промывочной жидкости.

Сравнительные данные, характеризующие противоиэносные свойства составов промывочной жидкости приведены в табл. 2, Необходимое количество добавки пиперазиноамидов карбоновых кислот находится в пределах 0,1-0,2 мас,X

При увеличении указанного количества пиперазиноамидов карбоновых кислот скорость изнашивания практически не изменяется °

Формула изобретения

Способ получения противоизносньтх добавок к промывочным жидкостям на

1293181 где

20

Таблица 1

Содержание свободного амина, 7.

Растворимость в 1н

Содержание

Внешний КислотИсходные соединения

Способ no приее рам ное число OH/г вид водном растворе НС1 при

50 С и кано центрация влаги, X

0,25

6,2

Полная

Жидкость 3,5 светлоN-P-АЭП с

ВИК-1 (1:1) 1а коричне" ваго цвета

0,20 Полная

6,08

1б ричневого цвета

6,6

0,29 Полная

Воскооб- 3,6 разный продукт темна-ко¹P-АЭП с

ВИК 3 (1:1) 1в ричневого цвета основе пиперазиноамидов карбоновых кислот формулБ! НЗ

I н-1 %! cHgcHg5H) coc сн сН-„н

81 I VIII

R=H ° К,=С Н ; n=0,1,2; m=1

j у

II R=H; Н! =С,! Н9, n=2-10; тп=1

СН, !

III R Ñ0-С- (СН,-CHz)„-H, !

R(R =С Н, n=0,1,2, тп=

2 5»

СН I

IV R=CO-С- (CHz-СН ) -Н; !

К,=С„Н,; =2-10, m=1

R=H; К =С Н .; п=0,1,2, m=0

UI R=H; R)=С!H9, n=2-10; m=O

N-P-АЭП с Жидкость 3,2

ВИК 2 (1:1) темно-коСН

UII R=CO-С-(СН -СН )„-Н;

Rg

R! =С H .; n=0,1,2; тп=0 э !

VIII R=CO-С-(СН -СН )„-Н; !

К =С Н; n=2-10; m=O

4 9 отличающийся тем, что, целью повышения качества целевого продукта; соответственно замещенный или незамещенный пиперазин подвергают взаимодействию с альфа-разветвленными монокарбоновыми кислотами формулы СН !

Н-(СН -СН ) -С-СООН

z u

К! гДе R! =С Н, Са Н9, n=0-10, в виде

3-х фракций: 1 — С вЂ” С < (ВИК-1) °

25 С!! -С (ВИК-2) 3 — С „-С „(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.

1293181

1г

N-!3-АЭП с

ВИК 1 (1: 1) То же

2,2

2а

N-P-ЛЭП с

ВИК 1

Вязкая . l 8 масса

4,6

За

N-P-АЭП с

ВИК 2 (1:1) Вязкая 1,6 масса

О, 24 Полная

4,4

Зб

11-Р-АЭП с

ВИК 3 (1:2) Воскооб- 1,9 разный продукт

О, 1 7 Полная

4,8

Пиперазин с

ВИК 1 (1: 1) Густая 3,3 масса

0,38 Полная

6,9

Пиперазин с

ВИК 2 (1: 1) Густая 3,2 масса

О, 32 Полная

6,7 темно-коричнево го цвета

Пиперазин с

ВИК 3 (1:1) 3,15

О, 30 Полная

6,3 ричневого цвета

Пиперазин с

ВИК 1 (1: 2) Полутвер- 2,1 дый про- дукт темно-коричневого

О, 18 .Полная

3,1 цвета

То же

3,05

0, 19 Полная

1,9

Пиперазин с

ВИК 2 (1:2) Твердый 1,7 продукт темно-ко2,9

0,17 Полная

Пиперазин с

ВИК 3 (1: 2) ричневого цвета

Скорость изнашивания, мм/ч при различных нагрузках, ИПа

Воскообразный продукт темно-коСостав промывочной жидкости, мас.%

Вода техническая

Вода техническая+0,1% превоцел N 12 (известный) 8

Продолжение табл.1

5 6 7

О, 18 Образует- 6, 1 ся муть

О, 22 Полная

Т а блица 2

126 155 192 350

95,2 126 170 295

10 Продолжение табл.2

1293181

Скорость изнашивания, мм/ч при различных нагрузках, МПа

Состав промывочной жидкости, мас Х

l1,3 120 12 7

l0,6

126) 1 144, 7 259

86,9

Вода + 0,1Х ВИК 1 с пиперазином (1:! ) 122, 3 140,6 243

85,8

Вода + О, IX ВИК 1 с ¹P-АЭП (2: 1) 120, 2 131, 5 239

Вода + 0,1Х ВИК 1 с пиперазином

121 5 136,7 238

79,2

Вода + 0,1Х ВИК 2 с ¹$-АЭП (1:1) 83) 3 88,6 180

Вода + 0,1Х ВИК 2 с пиперазином (1:1) 819 836 1?7

64,1

Вода + 0,1Х ВИК 3 с

N-P-АЭП (1:1) 4 е 9 56) 2 136

Вода + 0,05Х ВИК 3 с N- -АЭП (1:1) 86,5 82)9 172

133

46,5 54

46,0 53,6 . 132

41) 6

Вода + О,ЗХ ВИК 3 с пиперазином (1:1) 45 ° 7 5215 133

42,3

Вода + 0,1Х ВИК 3 с пиперазином (2: 1) 442 51 9 134

43,3

Вода + 0,2Х ВИК 3

N-P-ЛЭП (2:1) 42,4

46,1 52

129

Составитель Г. Коннова

Редактор И. Сегляник Техред В.Кадар Корректор А. Зимокосов

Заказ 344/26 Тираж 372

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

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

Вода техническая +

+0,1% ВИК 1 с

N-P-A3II (ВИК 1:N-Р-АВП=1:1) Вода + 0,2Х ВИК 3 с N-P-АЭП (1: 1).

Вода + О,ЗХ ВИК 3 с N- -АЭП (1: 1) 1