Способ получения полимерной защитной пленки на поверхности углеводородной жидкости

 

Изобретение относится к получению полимерных покрытий на поверхности углеводородных жидкостей с целью предотвращения их испарения. Изобретение позволяет снизить потери массы углеводородной жидкости в 85 - 95 раз за счет того, что на поверхности углеводородной жидкости наносят мономолекулярный слой производных перфторполиоксаалкилкарбоновых или - сульфокислот. 1 табл.

Изобретение относится к получению полимерных покрытий на поверхности нефти, жидких нефтепродуктов, в том числе топлив и других углеводородных жидкостей, и может быть использовано при добыче, транспортировке и хранении нефти и любых углеводородных жидкостей.

Известен способ получения полимерного защитного покрытия на поверхности жидкости путем нанесения на поверхность жидконеиспаряющегося жидкого кремнийорганического соединения (SU 500807, 1976).

Этот способ предназначен для предотвращения испарения неуглеводородных жидкостей, в частности растворов HCl.

Наиболее близким к изобретению является известный способ получения полимерного защитного покрытия на поверхности углеводородной жидкости путем нанесения на поверхность углеводородной жидкости слоя полимера-поливинилового спирта (SU 1738323, 1992).

Толщина защитного слоя составляет 0,001 - 0,003 мм, поливиниловый спирт наносят в виде 2-10%-ного раствора в метаноле.

Потеря массы нефти из-за ее испарения составляет от 0,57 до 0,83 г на 500 см³ нефти, что в 60-80 раз ниже, чем в случае без использования защитного покрытия.

Технической задачей изобретения является снижение потерь массы углеводородных жидкостей.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения полимерного защитного покрытия на поверхности углеводородной жидкости путем нанесения на поверхность углеводородной жидкости слоя полимера в качестве слоя полимера используют мономолекулярный слой производных перфторполиоксаалкилкарбоновых и -сульфокислот общей формулы: R_FQZ, где R_F-полифторуглероды от -CF₃ до -C₁₂F₂₅, или R'_FO (K-CXF-CF₂O)_n-C₂F₄ при n = 1 - 30, X=F, K=-CH₂ или -CF₂ при X= -CF₃ K - отсутствует R'_F=-CF₃, -C₂F₅,...-C₁₂F₂₅; Q=-CO- или -SO₂; L=-O-, -NH-, -CH₂-; m=2-6; R''=-CH₃, -C₂H₅...-C₅H₁₁; Y=R'''_FCOO, R'''_F-SO₃, R'''_F-SO₃, когда X - отсутствует и
Y=-CH₃ + -C₁₂H₂₅ при X=Cl, Br, J, F;
Y=-(C₂H₄O)_gH при g = 1-25, когда X, R'' - отсутствуют
R'''_F =-CF₃ + -C₁₂F₂₅
Слой указанного полимера предпочтительно наносить в виде водной пены или ламинарным наливом. Причем в случае нанесения слоя полимера в виде водной пены ее целесообразно подавать снизу под толщу углеводородной жидкости. Предпочтительная концентрация водного раствора 0,01-6,00 мас.%. Возможно нанесение слоя полимера в смеси с загустителями-стабилизаторами. Последние выбирают из полиэтиленгликоля с молекулярной массой (мол. м.) до 90000, полиакриламида, полиакриловой кислоты, лапрола, высших жирных спиртов. Концентрация их в смеси 20 мас.%.

Производные перфторполиоксаалкилкарбоновых кислот, перфторалкилсульфо-, перфтороксаалкилсульфокислот общей формулы R_FQZ получают следующим образом. Исходные соединения R_FCOF получают электрохимическим фторированием теломерных спиртов H(CF₂CF₂)_nCH₂OH; - и олигомеризацией окиси гексафторпропилена; H₂NC₃H₆N(CH₃)₂ - получают присоединением диметиламина к акрилонитрилу с получением (CH₃)₂N(CH₂)₂CN и последующим его гидрированием.

Затем к фторангидриду соответствующей кислоты, например перфторпеларгоновой, при охлаждении добавляется диметилпропандиамин при перемешивании в течение 1 ч, затем добавляется пропансультон. и смесь нагревается в течение 0,5 ч при 80^oC. Получается соединение формулы

Взаимодействием 1 моля амидоамина соответствующей кислоты, например перфторэнактовой, с 1,1 молем CH₃J при нагревании в течение 5 ч при температуре 44^oC с последующим вакуумированием получают соединение формулы
R_FCONHC₃H₆N(CH₃)₃J
Взаимодействием 1 моля перфторундекановой кислоты с 1,05 молем лауриламина в течение 1,5 ч при 50^oC получают R_FCOONH₃C₁₂H₂₅.

Реакцией соответствующей кислоты, например перфторкаприловой, с 26-27 молями окиси этилена в автоклаве в присутствии 0,001 моля щелочи (KOH) в течение 40 мин, при температуре 20^oC и давлении 0,4-0,5 атм получают соединение формулы
R_FCOO(CH₂CH₂O)₂₅H
Продукты реакций выделяли традиционными способами, полученные соединения представляют собой бесцветные или слегка желтоватые жидкости, обладающие свойствами ПАВ. Строение соединений подтверждено данными ИК-спектроскопии, ЯМР¹⁹F и элементного анализа.

Изобретение иллюстрируют примерами 1-6, условия и результаты которых представлены в таблице.

Во всех примерах конкретного осуществления изобретения два стакана диаметром 120 мм заполняют нефтью объемом 500 см и взвешивают. Стакан имеет патрубок для введения водной пены снизу.

На поверхность первого стакана любым из вышеуказанных методов наносят мономолекулярный слой производных перфторполиоксаалкилкарбоновых или -сульфокислот. Стаканы помещают в термостат (25^oC) и выдерживают 2-е суток, затем производят взвешивание стаканов и определяют потерю массы нефти.

Формула изобретения

1. Способ получения полимерного защитного покрытия на поверхности углеводородной жидкости путем нанесения на поверхность углеводородной жидкости слоя полимера, отличающийся тем, что в качестве слоя полимера используют мономолекулярный слой производных перфторполиоксаалкилкарбоновых или сульфокислот общей формулы
R_FQZ,
где R_F - полифторуглероды от -CF₃ до -C₁₂F₂₅ или
R'_FO(K-CXF-CF₂O)_n - C₂F₄
при n = 1 - 30, X = F, K = -CH₂ или -CF₂, при X = -CF₃ K - отсутствует;
R'_F = -CF₃, -C₂F₅, ... -C₁₂F₂₅;
Q = -CO - или -SO₂;

L = -O-, -NH-, -CH₂-; m = 2 - 6;
R'' = -CH₃, -C₂H₅ ... -C₅H₁₁;
Y = R'''_F COO, R'''_F - SO₃, R'''_F - SO₃, когда X - отсутствует и
Y = -CH₃ ... -C₁₂H₂₅ при X = Cl, Br, J, F;
Y = -(C₂H₄O)_gH при g = 1 - 25, когда X, R'' отсутствуют
R'''_F = -CF₃ ... -C₁₂F₂₅.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что слой полимера наносят на поверхность углеводородной жидкости в виде водной пены или ламинарным наливом водного раствора полимера концентрацией 0,01 - 6 мас.%.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что слой полимера наносят на поверхность путем подачи водной пены снизу под толщу углеводородной жидкости.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что слой полимера наносят в смеси с загустителями-стабилизаторами, выбранными из группы, включающей полиэтиленгликоль с молекулярной массой до 90000, полиакриламид, полиакриловую кислоту, лапрол и высшие жирные спирты, вводимые в количестве до 20 мас.% на 100 мас. % смеси.

РИСУНКИ

Рисунок 1