Нормальный октадециловый эфир перфторполиоксаполипропиленкарбоновой кислоты в качестве поверхностно-активного вещества и моющее средство его содержащее
Описан нормальный октадециловый эфир перфторполиоксаполипропиленкарбоновой кислоты в качестве поверхностно-активного вещества в составе моющего средства для очистки нефтеналивного оборудования от загрязнений органической и неорганической природы. Также описано моющее средство для очистки нефтеналивного оборудования от загрязнений органической и неорганической природы, включающее неонол, силикат натрия, триполифосфат натрия, поверхностно-активное вещество и воду, причем в качестве поверхностно-активного вещества оно содержит нормальный октадециловый эфир перфторполиоксаполипропиленкарбоновой кислоты при следующем содержании перечисленных компонентов, мас.%: неонол 3-5, силикат натрия 8-10, триполифосфат натрия 20-25, нормальный октадециловый эфир перфторполиоксаполипропиленкарбоновой кислоты 3-5, вода - остальное. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к получению фторсодержащих поверхностно-активных веществ и может найти применение в составе моющих средств для очистки от загрязнений органической и неорганической природы нефтеналивного оборудования любых форм и размеров.
При очистке от углеводородных загрязнений раствором моющего средства образуется неустойчивая эмульсия, разрушающаяся на водную и органическую фазу. Органическая фаза утилизируется, а водный раствор моющего средства используется повторно, что обеспечивает полную очистку.
Известны фторсодержащие ПАВ (ФС ПАВ), например препараты «хромин», «хромоксан», которые достаточно эффективны, но способ получения их многостадиен, пожаро- и взрывоопасен (Максимов Б.Н. и др. Справочник. Промышленные фтороорганические продукты. Химия, 1990, с.394-396).
Известны фторсодержащие β-кетосульфокислоты или их соли в качестве ПАВ для процессов, протекающих в водных средах, получающиеся путем взаимодействия метилполифторалкилкетона с серным ангидридом в эквимолярном соотношении при температуре 20-50°С с последующим выделением целевого продукта в свободном виде или в виде соли (Патент РФ №2005718, опубл. 1994.01.15).
Известные ФС ПАВ обладают способностью при концентрации 0,1 мас.% снижать поверхностное натяжение воды до 14-15 мН/м, что позволяет увеличить эффективность их использования при небольшой концентрации (до 5 мг/л).
Использование в качестве ФС ПАВ другого класса соединений нам не известно.
С целью расширения ассортимента предложено в качестве высокоэффективного ФС ПАВ в составе моющих средств для очистки нефтеналивного оборудования от загрязнений органической и неорганической природы использовать нормальный октадециловый эфир перфторполиоксаполипропропиленкарбоновой кислоты общей формулы
Предложенный фторированный сложный эфир получают известным путем этерификации при взаимодействии эквимолярных количеств нормального октадецилового спирта и перфторполиоксаполипропиленкарбоновой кислоты при температуре 50-60°С в среде хладона 113 (1,1,2-трифтортрипана) в присутствии каталитических количеств хлороформа. С этой целью в трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, термометром и капельной воронкой, помещают 20,3 г (0,075 моля) н-октадецилового спирта в 100 мл хладона 113, каталитическое количество хлороформа (0,45 г) и при перемешивании добавляют по каплям 100,0 г (0,075 моля) перфторполиоксаполипропиленкарбоновой кислоты.
Реакционную смесь нагревают и при 50-60°С выдерживают в течение 6 часов, после чего полученный продукт охлаждают до комнатной температуры, сушат безводным сульфатом натрия. После отделения осушителя и отгонки растворителя получают 115,5 г (97,6%) аморфного вещества желтоватого цвета.
Найдено, %: С 31,98, Н 2,37, F 56,49. C42H37F47O9.
Вычислено, %: С 31,96, Н 2,36, F 56,56.
Строение полученного продукта доказано анализом его ИК-спектра, качественный и количественный состав подтвержден элементным микроанализом. В ИК-спектре (таблетка с KBr) продукта обнаружены полосы поглощения, отвечающие валентным колебаниям связей (С-Н) в области 2900 см-1, деформационным колебаниям связей (С-Н) в области -1470 см-1, валентным колебаниям карбонильной группы в области 1710 см-1 и валентным колебаниям связей (C-F) в области 1100-1000 см-1. Полоса поглощения, отвечающая валентным колебаниям гидроксогруппы в области 3650-3200 см-1, в спектре отсутствует.
Предлагаемый ФС ПАВ обладает высокой химической и термической устойчивостью и способностью снижать поверхностное натяжение воды до 14-15 мН/м при низких концентрациях ФС ПАВ. Кроме того, он обладает антикоррозионными, антиокислительными и антиадгезионными свойствами. Заявляемое соединение было испытано на возможность его использования в качестве ПАВ в составе раствора моющего средства для очистки нефтеналивного оборудования от загрязнений органической и неорганической природы. Известны многочисленные моющие и очищающие средства для очистки от загрязнений различного происхождения с использованием ПАВ (Патенты РФ №2135304, №2170630, №2166111, №2134719, №2195479, №2236443). В качестве ПАВ используют неионогенное ПАВ, содержащее в своем составе этоксигруппы, оксиэтилированный монононилфенол, содержащий 12 молей оксирана и содержащий 9 молей оксирана, неонол, алкилбензилдиметиламмоний хлорид («Катапав»), жирные кислоты и др. (Дегтярев Г.П. Применение моющих средств (основы теории и практики). - М.: Колос, 1981 г.) Однако моющие средства с известными ПАВ, обладая хорошим очищающим действием к определенной группе загрязнений, например к маслам, оказались менее эффективны при использовании их при очистке в замкнутых системах трубопроводов или оборудования. Для улучшения очистки требуется повышение концентрации ПАВ в составе моющего средства, что приводит к повышенному пенообразованию и, как следствие, затрудняет технологические процессы.
Наиболее близким по составу к предлагаемому моющему средству является средство, содержащее, мас.%: неионогенное ПАВ 2-5, триполифосфат натрия 15-25, метасиликат натрия 10-16, сульфат натрия 12-24, сера 1-3, горчица моющая 0,5-2, сода кальцинированная до 100 (Патент РФ №2096444, опубл. 1997.11.20, прототип).
При концентрации раствора указанного моющего средства 0,2- 0,8 г/л при продолжительности обработки 5-15 мин удается очистить поверхность машин и оборудования от загрязнений растительного, минерального и животного происхождения, одновременно достичь дезинфицирующего эффекта.
Недостатком моющего средства-прототипа является невозможность повторного использования моющего средства, особенно при безразборной мойке и очистке емкостей, например железнодорожных цистерн, загрязненных нефтью или нефтепродуктами.
С целью повышения моющего действия и технологических свойств водных растворов (пенообразующая способность) и возможности повторного использования моющего средства при очистке нефтеналивного оборудования предложено в составе моющего средства, включающего известные компоненты: неонол, силикат натрия, триполифосфат натрия и ПАВ, в качестве ПАВ использовать нормальный октадециловый эфир перфторполиоксаполипропиленкарбоновой кислоты (ФС ПАВ) при следующем содержании перечисленных компонентов, мас.%: неонол 3-5, силикат натрия 8-10, триполифосфат натрия 20-25, ФС ПАВ 3-5, вода - остальное.
Моющее средство готовят путем смешения компонентов без их химического взаимодействия и последующего растворения смеси в воде. Водный раствор при температуре 20-40°С имеет рН 8,5-9,0.
Моющие способности предлагаемого средства с новым ФС ПАВ были проверены при удалении из емкостей продуктов нефтяного происхождения вначале в лабораторных условиях. В плоскодонную термостойкую колбу, установленную на электроплитке, с магнитной мешалкой и регулируемым обогревом помещают заранее отмеренное количество моющего раствора. Моющий раствор нагревают до температуры 40-50°С, включают перемешивание, после чего в колбу помещают заранее отмеренное количество загрязняющего продукта (мазута). Перемешивание продолжают в течение 15-30 минут. После окончания перемешивания образующаяся эмульсия сливается в делительную воронку для расслаивания. Окончание расслаивания фиксируется по времени. Визуально определяется степень чистоты колбы после ее обработки моющим раствором. Сопоставление качества моющих растворов производится по температуре, времени перемешивания, скорости перемешивания и объемному соотношению используемых загрязнений и моющего раствора.
Составы моющего ФС ПАВ были испытаны для очистки цистерн, загрязненных мазутом, объемом 0,5-1,0 м. На очистку было подано 2,5-4,0 м моющего раствора (количество, превышающее объем загрязнений в 3-5 раз), нагретого до температуры 30-40°С. Длительность цикла очистки составила 12-15 минут. Сепарированный моющий раствор с остаточной концентрацией углеводородов, не превышающей 0,25 мг/л, использовался повторно для очистки другой цистерны с остатками мазута. Выделенный мазут без дополнительной обработки использовался по своему назначению. Результаты, подтверждающие промышленную применимость нового моющего средства, приведены в таблице.
Использование раствора предлагаемого моющего средства с ФС ПАВ в количестве, превышающем объем углеводородных загрязнений в 2-4 раза, обеспечивает полную очистку зачищаемых поверхностей при минимальном расходе моющего средства и сокращает время ее обработки.
| Состав моющего средства | мас.% | Объем моющего раствора, мл | Объем мазута, мл | Температура, °С | Время перемешивания, мин | Время расслаивания, мин | рН |
| неонол | 3 | ||||||
| силикат натрия | 10 | ||||||
| триполифосфат натрия | 25 | 120 | 30 (4:1) | 30 | 5 | 12 | 9,0 |
| ФС ПАВ | 3 | ||||||
| вода | остальное | ||||||
| неонол | 5 | ||||||
| силикат натрия | 8 | ||||||
| триполифосфат натрия | 20 | 120 | 60 (2:1) | 40 | 5 | 15 | 8,5 |
| ФС ПАВ | 5 | ||||||
| вода | остальное | ||||||
| неонол | 4 | ||||||
| силикат натрия | 8 | ||||||
| триполифосфат натрия | 25 | 120 | 40 (3:1) | 40 | 5 | 15 | 9,0 |
| ФС ПАВ | 4 | ||||||
| вода | остальное |
1. Нормальный октадециловый эфир перфторполиоксаполипропиленкарбоновой кислоты в качестве поверхностно-активного вещества в составе моющего средства для очистки нефтеналивного оборудования от загрязнений органической и неорганической природы.
2. Моющее средство для очистки нефтеналивного оборудования от загрязнений органической и неорганической природы, включающее неонол, силикат натрия, триполифосфат натрия, поверхностно-активное вещество и воду, отличающееся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества оно содержит нормальный октадециловый эфир перфторполиоксаполипропиленкарбоновой кислоты при следующем содержании перечисленных компонентов, мас.%: неонол 3-5, силикат натрия 8-10, триполифосфат натрия 20-25, нормальный октадециловый эфир перфторполиоксаполипропиленкарбоновой кислоты 3-5, вода - остальное.
