CS264732B1 - Odpeňovač - Google Patents

Description

264732 2

Vynález sa týká odpeňovača na báze zmesi technicky dostupných organických kyslíkatýchi dusíkatých zlúčenin, připadne tiež uhlovodíkov a pomocných látok, zvlášt vhodný na odpeňo-vanie alebo zabránenie tvorby pien v celulozárenskom a papierníckom priemysle.

Známe sú odpeňovače na báze kyslíkatých organických slúčenín, obsahujúcich v molekulekarboxylové alebo hydroxylové skupiny. Takými sú aspoň parciálně esterifikované půlyoly,napr. parciálně esterifikovaný glycerol, sorbitol a pentaerytritol (USA pat. 3 235 498), Sálej odpeňovače na báze kyseliny stearovej a metakrylovej (USA pat. 3 458 567) . K technickydostupným patria aj produkty polyadície etylénoxidu s kyselinou olejovou, kyselinou abieto-vou, ako aj kyselinami získanými z talového oleja, pričom nezriedka sa kombinujú s organokre-mičitými zlúčeninami (USA pat. 2 991 248, 3 235 501 a 3 235 502). Ich nedostatkom je všakpoměrně nízká odpeňovacia účinnost a reaktivita niektorých komponentov so zložkami odpeňova-ných sústav. Významné, ale technicky nelahko dostupné sú odpeňovače na báze organokremičitých zlúčenin,ako polymetylsiloxánu, polyetylsiloxánov a iných (Tichomirov V. K,: Pěny, "Chimija", Moskva(1983)). Pre viaceré aplikácie sa však vyžadujú bezpopolné typy odpeňovačov.

Poměrně rozšířené sú odpeňovače na báze polykomponentných zmesí (USA pat. 2 923 687, 3 180 836, 3 697 438 a čs. autorské osvedčenie 183 982) , v ktorých významnými zložkami súvyššie mastné kyseliny, rastlinné i minerálně oleje a produkty polyadície alkylénoxidov navyššie mastné kyseliny. Sálej estery polyglykolov s kyselinou olejovou a v zmesi s alkoholmiC^g až Cjg. Inak nedostatkom je však potřeba širokého sortimentu látok, najmS však nižšiaodpeňovacia účinnost. Naproti tomu poměrně vysokú odpeňovaciu účinnost na pěny vytváranéhlavně neiónovými a aniónovými tenzidmi a zvlášť v hydrofóbnych sústavách má odpeňovač pozo-stávajúci z 50 až 99 % hmot. uhlovodíkov a 1 až 20 % hmot. alifatických kyselin (ěs. autor-ské osvedčenie 232 390) alebo alkanolamidov karboxylových kyselin (čs. autorské osvedčenie240 516) . Sú však značné viskózne za obvyklých aplikačných podmienok a majú nižšiu účinnostna pěny vytvárané působením katiónaktívnych tenzidov, ako aj pri likvidácii pien v hydrofil-ných sústavách.

Navýše je zapotřebí Sálej rozšířit sortiment odpeňovačov na báze netoxických komponentov,technicky lahko dostupných medziproduktov a účinných aj na odpeňovanie vodných roztokov v ce-lulozárenskom a papierníckom priemysle.

Podlá tohto vynálezu odpeňovač na báze zmesi organických kyslíkatých i dusíkatých orga-nických zlúčenin pozostáva z 90 až 99,8 % hmot. najmenej jedného produktu polyadície alkylén-oxidu C2 až C4 na jednomocný alifatický alkohol až Clg a/alebo na dvojmocný alifatickýalkohol a 0,2 až 10 % hmot. najmenej jedného monoetanolamidu karboxylovej kyseliny C^g až 02θ. Výhodou odpeňovača je synergický účinok jeho komponentov, vysoká odpeňovacia účinnostnielen na pěny vytvárané za spolupůsobenia aniónových a katiónových povrchovoaktívnych látok,ale aj neiónových. Potom odpeňovací účinok v širších teplotných hraniciach, inertnost vočikovovým materiálom a spravidla aj komponentom odpeňovaných sústav. Potom možnost emulgovaniai vo vodě a surovinová dostupnost.

Pod zložením odpeňovača podlá tohto vynálezu sa rozumie len obsah organických komponen-tov a práškových až koloidných anorganických materiálov. Odpeňovač sa totiž mňže emulgovatalebo dispergovat vo vodě i v dalších médiách a až potom aplikovat na odpeňovanie.

Ako produkty polyadície na jednomocný alifatický alkohol sa rozumejú jednotlivé alkoholy C, až C,o, ale častéjšie to bývajú zmesi najmenej dvoch alifatických alkoholov, připadne4 1 o i s prímesami za uvedených podmienok prakticky inertných látok, ako acetálov a esterov. Pri polyadícii sa aplikujú najčastejšie jednotlivé alkylénoxidy, zriedkavejšie zmesi alkylén- oxidov. Ak sa totiž polyadujú aj dva alkylénoxidy, tak sa polyadicia najčastejšie uskutočňuje najskór jedným alkylénoxidom, napr. etylénoxidom (oxiranom) a potom propylénoxidom (metyloxi- 3 264732 ranom), připadne potom dalším alkylénoxidom alebo opat etylénoxidom ap. Kombinácia polyadície viacerých alkylénoxidov sa najčastejšie aplikuje pri polyadícii na viacmocné alkoholy. K uhlovodikom podlá tohto vynálezu patria nasýtené alebo nenasýtené, hlavně alifatickéa nafténické uhlovodíky, připadne tiež s prímesami aromátov. Najčastejšie však ropné frakciea z nich najma petrolejová frakcia, frakcie lahkého i tažkého plynového oleja, zvlášť rafi-nované oleje. Potom syntetické uhlovodíky, najma však oligoméry a kooligoméry, či nízkomole-kulové polyméry a kopolyméry etylénu, propylénu, alkénov a diénov a Cg, dalej produktyvzniknuté termickým štiepením makromolekulových látok, ako aj hydrogenolýza makromolekulovýchlátok i vyšších uhlovodíkov, napr. vákuových destilátov ropy ap. Okrem toho možno využit ajhydrogenované oligoméry uvedených alkénov a diénov Cg ažCj,

Vhodným komponentom sú alifatické alkoholy Cg až C14, ako aj vedlajšie alkoholické po-dřely z výroby čistých vyšších alifatických alkoholov, ako "předkové" frakcie a destilačnýzvyšok. Takým mOže byť predný podiel a destilačný zvyšok z rektifikácie surového 2-etylhexa-nolu, pričom však destilačný zvyšok (2-EHTP) je účinnějším komponentom. Neškodí ani přítomnostacetátov, příměsi aldehydov a ketónov.

Tak destilačný zvyšok z rektifikácie surového 2-etylhexanolu obsahuje najčastejšie 26až 46 % hmot. 2-etylhexanolu, 35 až 50 % hmot. jednomocných a dvojmocných alkoholov Cg2, akoaj dvojmocných alkoholov Cg, potom acetály, aldehydy a dalšie bližšie neidentifikované kyslí-katé organické zlúčeniny. Ďalej je to predný podiel z rektifikácie 2-etylhexanolu, obsahujúci zmes izobutanolus n-butanolom v celkovom množstve zvyčajne 40 až 85 % hmot., izoamylalkoholu 3 až 7 %, 2-etyl-hexanolu 5 až 20 í, dalej příměsi ketónov a dalších, bližšie neidentifikovaných kyslíkatýchorganických zlúčenín.

Etanolamidy karboxylových kyselin C16 až C2Q sú ako komponenty omnoho účinnejšie akonenasýtených kyselin, ale aj nižších karboxylových kyselin. Přísady etanolamidov karboxylovýchkyselin v uvedených kombináciách s ostatnými komponentmi odpeňovacieho přípravku majú syner-gický účinok.

Ako pomocné látky prichádzajú do úvahy emulgačné činidlá, fungicidy, baktericídy, inhi-bitory korózie, pigmenty, farbivá, optické zjasňovače a vonné látky. Ďalšie údaje o formulácii odpeňovačov podlá tohto vynálezu, ich účinnosti, ako aj dalšievýhody sú zřejmé z príkladov. Přikladl

Odpeňovacia účinnost jednotlivých vzoriek odpeňovačov sa stanoví tak, že penivosť štan-dardnej vzorky sa porovnává s penivostou štandardnej vzorky s přidaným odpeňovačom. Tak 100 cm3 vodného roztoku štandardného laurylsíranu sodného (aniónový tenzid) o koncentrácii 0,1 % hmot.~3 (1 g.dm ) alebo polyetoxylovaných primárných alkoholov Cg2 až Cg4 s 9 mólmi etylénoxidu(neiónový tenzid) podobnej koncentrácie a napokon podobného roztoku laurylamóniumbromidu(katiónový tenzid) sa opatrné vlejú do odmerných valcov o objeme po 500 cín a uzavrú sa zábru-sovou zátkou. Štandardný roztok sa speňuje preklápaním valca o 180° a spát pSťdesiatkrátpočas 1 min pri teplote 23 ±2 °C. Meria sa výška pěny a výška nespeneného roztoku po uplynutí1 min od ukončenia speňovahia.

Potom penivosť Standardu Pš (%) sa vypočítá zo vztahu PŠ = a/b . 100, a = výška pěny (CM); b = výška nespeneného roztoku (cm). Odpeňovacia účinnost sa stanoví tým istým postupom ako štandardného roztoku, ale k 100 cm3 štandardného roztoku sa přidá 1 (0,02 g) alebo 2 kvap- ky (0,04 g) odpeňovačov a stanoví sa Ρθ (penivosť zmesi štandardného roztoku a odpeňováča).

Odpeňovacia účinnost sa napokon vyčísli z grafu závislosti penivosti (%) na odpeňovacej účin- 264732 4 nosti, pričom na os x sa nanesie odpeňovacia účinnost (%) od 100 do 0 a na os y penivost (%) štandardného roztoku. V priesečníku uhlopriečky sa odčítá % odpeňovacej účinnosti, pričom sa za konečný výsledok berie aritmetický priemer troch meraní. Formulácia odpeňovača z jednotli- vých komponentov sa robí pri teplote 30 ±5 °C,

Ako komponenty odpeňovačov sa skúšajú produkty polyadície propylénoxidu na alifatickéalkoholy C4 až Clg, zvlášť produkt polyadície 15 mólov propylénoxidu na destilačný zvyšokz rektifikácie surového 2-etylhexanolu. Tento destilačný zvyšok (pri jeho destilácii vydesti-luje 86 %'ako frakcia v rozsahu 184 až 285 °C/101 kPa) , Sálej skrátene označovaný ako 2-EHTPmá túto charakteristiku: i hmot. OH = 12,9; bromové číslo = 4,7 g Br/100 g; číslo kyslosti = = 0,9 mg KOH/g; číslo zmydelnenia = 22,1 mg KOH/g; 2-etylhexanol = 36,3 % hmot.; alkoholy,vrátane diolov C12 = 44,1 % hmot.; butyraldehyd - diizobutylacetál = 0,7 % a 7 dalších kys-líkatých organických látok o koncentrácii po 1 až 6 % hmot.; priemerná molekulová hmotnost = = 190; hustota pri 20 °C = 901,9 kg/m3; n30 = 1,4530.

Potom produkt polyadície 15 mólov propylénoxidu na 1 mol alkoholov Cg a C^2 v 2-EHTP,Sálej označovaný ako EHTP-15. Ďalej produkt kopolyadície propylénoxidu a etylénoxidu na trimetylolpropán uskutočnenýtak, že na trimetylolpropán začne najskór alkalicky katalyzovaná adícia etylénoxidu a až pospotřebovaní takmer všetkého etylénoxidu pokračuje polyadicia propylénoxidu až do vyreagova-nia prakticky všetkého propylénoxidu. Takto získaný polyéter má hydroxylové číslo = 47,34 mgKOH/g; číslo kyslosti = 0,153 mg KOH/g; obsah sodíka 5,2.10 3 % hmot. a draslíka 1,6.10 4 %hmot., pričom molekulová hmotnost je 2 700 ±400, Sálej označovaný ako Polyéter - 48. Tentopolyéter je vhodný tiež ako komponent na výrobu hlavně mákkých polyuretánových pien.

Ako komponenty uhlovodíkov sa skúmajú petrolejová frakcia, Sálej označovaný ako petrolej,potom rafinovaný alkanickonaftenický olej, tzv. biely olej a oligoméry propylénu, tzv. poly-propylénový olej K-1000 o priemernej mólovej hmotnosti 469 g/mol;. teplota tuhnutia = -25 °C,pričom na jednu molekulu připadá priemerne 1,6 dvojitej vazby. Potom oligoméry s nižšou prie-mernou molekulovou, hmotnosťou, označované ako polypropylénový olej K-300. Ďalej sú to alifatické alkoholy Cg až ako čisté, ale častéjšie ako zmesi. Takou jeuž definovaný ťažký podiel z rektifikácie surového 2-etylhexanolu, označovaný ako 2-EHTP apotom lahký podiel (2-EHLP) z rektifikácie surového 2-etylhexanolu; frakcia o t. v. 109 až182,5 °C/101 kPa, hustotě d30 =812,2 kg.m”3 a indexe lomu = 1,4088; % hmot. OH = 19,4; CHO = 0,24 % hmot; CHO viazané = 0,25 % hmot.; bromové číslo = 1,3 g Br/100 g; H2O = 0,45 %hmot.; číslo kyslosti = 1,26 mg KOH/g; číslo zmydelnenia = 2,5 mg KOH/g; obsah izobutanolu = = 20,3 % hmot.; n-butanolu s Salšou neznámou zložkou = 51,7 % hmot:; izoamylakoholu = 4,1 %hmot.; 3-heptanónu = 4,1 % hmot.; 2-etylhexanolu = 15,3 % hmot.; 2-etylhexanolu = 1,95 %hmot.; Salšie bližšie neidentifikované kyslíkaté organické zlúčeniny = 2,1 % hmot.

Potom etanolamid kyseliny stearovej CH3(CH2)16CONHCH2CH2OH (2-hydroxyetylamid kyselinystearovej).

Napokon mikrozrnný až koloidný oxid křemičitý (SiO2) a oxid horečnatý (MgO).

Zloženie jednotlivých odpeňovačov, ako aj ich odpeňovacia účinnost na pěny vytvořené zaspolupósobenia neiónových, aniónových a katiónových tenzidov, vyplývá z výsledkov shrnutýchv tab. 1. 5 264732

Tabulka 1

Zloženie odpeňovača Odpeiiovacia účinnosť (%} na pěnu vytvorenú za spolu- pósobenia tenzidu

Komponent Obsah (% hmot.) neiónového aniónového katiónového 1 kvapka 2 kvapky 1 kvapka 2 kvapky 1 kvapka 2 kvapky 1 2 3 4 5 6 7 8 Polyéter-48 100 39 46 42 46 45 47 2-EHTP 100 58 65 81 89 80 84 EHTP-15 100 56 65 90 92 71 79 EHTP-15 Monoetanolamid 99,8 83 89 97 100 87 88 kyseliny stearovej 0,2 EHTP-15 Monoetanolamid 99,0 84 89 98 100 85 87 kyseliny stearovej 1,0 EHTP-15 Monoetanolamid 98,0 80 84 95 99 84 86 kyseliny stearovej 2,0 EHTP-15 47,5 Petrolej Monoetanolamid 50 68 74 100 100 100 100 kyseliny stearovej 2,5 EHTP-15 47,5 2-EHTP 50,0 57 66 98 100 88 90 Monoetanolamidkyseliny stearovej 2,5 2-EHTP-15 49,5 Petrolej Monoetanolamid 50,0 81 86 93 95 97 100 kyseliny stearovej 0,5 EHTP-15 49,9 Petrolej Etanolamid 50,0 53 56 86 88 100 100 kyseliny stearovej 0,1 EHTP-15 19,9 Polypropylénový olej K 1000Etanolamid kyseliny 80,0 100 100 69 90 100 100 stearovej 0,1 EHTP-15 20,0 Polypropylénový olej K 1000 80,0 83 93 59 70 94 97 EHTP-15 91,9 Etanolamid kyseliny stearovej 7,4 38 47 90 93 93 99 sio2 0,7 EHTP-15 50 Petrolej Etanolamid 47,5 76 89 85 91 98 100 kyseliny stearovej 2,5 EHTP-15 40 Petrolej 57,5 71 85 84 89 98 100

Etanolamid kyseliny stearovej 2,5 264732 6

Pokračovanie tab. 1 1 2 3 4 5 6 7 8 EHTP-15 40 Petrolej Etanolamid 55 kyseliny stearovej 3,5 95 100 92 95 91 95 Si°2 1,5 EHTP-15 8 Petrolej Etanolamid kyseliny 90 98 100 94 98 99 100 stearovej 2 EHTP-15 8 Polypropylénový olej K 300Etanolamid kyseliny 90 100 100 97 98 100 100 stearovej 2 EHTP-15 7,5 2-EHTP 90,0 78 80 79 82 99 100 Etanolamid kyselinystearovej 2,5 EHTP-15 7,5 Petrolej Etanolamid kyseliny 90,0 79 82 96 98 100 100 stearovej 2,5 EHTP-15 20,0 Petrolej Etanolamid kyseliny 77,5 96 100 91 100 100 100 stearovej 2,5 EHTP-15 50,0 2-etylhexanol Etanolamid kyseliny 48,5 54 63 90 96 82 87 stearovej 1,5 EHTP-15 25,4 Biely olej Etanolamid kyseliny 72,4 82 85 97 99 100 100 stearovej 2,2 EHTP-15 7,5 Polypropylénový olej K 1000 70,0 Petrolej Etanolamid kyseliny 20,0 78 80 79 82 99 100 stearovej 2,5 Polyéter - 48 Etanolamid kyseliny 97,0 50 53 94 97 94 96 stearovej 3,0 EHTP-15 25,4 Petrolej Etanolamid kyseliny 72,4 98 100 100 100 100 100 stearovej 2,2 Produkt polyadície 6 mólovbuténoxidu na 1 mól 60 dodekanolu 2-EHTP 38,5 57 69 92 98 87 93 Etanolamid kyselinystearovej 1,5 7 264732

Pokračovanie tab. 1 1 2 3 4 5 6 7 8 EHTP-15 50 2-etylhexanol 37,5 56 64 90 95 83 88 2-propanol 10 Etanolamid kyseliny stearovej 2,5 Polyéter - 48 50,0 2-etylhexanol 49,0 41 48 83 92 81 87 Etanolamid kyseliny stearovej 1,0 Polyéter - 48 50,0 2-EHTP 46,0 Etanolamid kyseliny 49 90 84 92 80 94 stearovej 1,0 Si°2 3,0 Polyéter - 48 50 Polypropylénový olej K 1000 50 67 68 95 9.8 86 90 Polvéter - 48 24,9 Petrolej 70,9 Etanolamid kyseliny 90 96 100 100 100 100 stearovej 2,1 MgO 2,1 EHTP-15 91,9 • Etanolamid kyseliny 46 60 90 100 97 100 stearovej 0,7 Příklad 2

Formuláciou Polyéteru - 48 (30 % hmot.), EHTP-15 (40 % hmot.), 2-propanolu (28,5 % hmot.)etanolamidu kyseliny palmitovej (1,45 % hmot.) a oxidu křemičitého (0,05 % hmot.) získanýodpeňovač sa emulguje s destilovanou vodou v hmotnostnom pomere na uvedené organické kompo-nenty 1:1 a skúša sa odpeňovacia účinnost po jednej a dvoch kvapkách. Účinnost na neiónovýtenzid je 39, resp. 49 i, na aniónový tenzid 67, resp. 83 i a na katiónový tenzid 68 a 76 T. Příklad 3

Skúma sa odpeňovacia účinnost jednak samotného produktu polyadície ip i hmot. etylénoxiduna polypropylénglykol o strednej mol. hmotnosti 1800 (Kopolymér 610), jednak s prímesou 0,2 %hmot., ako aj 1 í hmot. etanolamidu kyseliny stearovej.

Samotný produkt polyadície má odpeňovaciu účinnost s jednou a dvoma kvapkami na vodnýroztok neiónového tenzidu 11, resp. 18 %, ale s obsahom 0,2 % hmot. etanolamidu kyselinystearovej 63, resp. 73 ! a s 1 S hmot. už 67, resp. 75 %. Na vodný roztok aniónového tenzidusamotný produkt polyadície má odpeňovaciu účinnost 91, resp. 96 %, s 0,2 i uvedenej přísady79, resp. 87 í a s 1 S přísady 82, resp. 93. Na roztok katiónového tenzidu má samotný produktpolyadície odpeňovaciu účinnost 66, resp. 71, s přísadou 0,2 % hmot. 89, resp. 93 i a s přísa-dou 1 % hmot. etanolamidu kyseliny stearovej 92, resp. 97 %. Přiklad 4

Skúma sa odpeňovacia účinnost nového odpeňovača (N 222) na odpadné vody z celulózky s horeč-nato-sulfitovou technológiou, tzv. MgBi výluh, zriedený s vodou o tvrdosti 3 °N 1:15, pri teplote 50 °C. Odpeňovač N 222 pozostáva z 90 % hmot. Polyéteru-48, 9,8 % hmot. EHTP-15 a3 0,2 % hmot. monoetanolamidu kyseliny stearovej. Pri navážke 5,8 mg odpeňovača 200 cm odpad-ných vód je penivost 3,03 i z penivosti bez odpeňovača; pri 11,3 mg/200 cm^ odpadných vód2,3 % a s 29 mg odpeňovača/200 cj? penivost 1,5 %.

Claims (6)

1. 264732 8 PREDMET VYNÁLEZU

   1. Odpeňovač na báze zmesi organických kyslíkatých i dusíkatých organických zlúčenín,vyznačujúci sa tým, že pozostáva z 90 až 99,8 % hmot. najmenej jedného produktu polyadíciealkylénoxidu Cg až na jednomocný alifatický alkohol až Cgg a/alebo na dvojmocný ažštvormocný alifatický alkohol a 0,2 až 10 % hmot. najmenej jedného monoetanolamidu karboxylo-ve j kyseliny Cgg až Cgg.
2. 2. Odpeňovač podlá bodu 1, vyznačujúci sa tým, že produkt polyadície alkylénoxidu s ali-fatickými alkoholmi tvoří produkt polyadície prevážne zmesi 2-etylhexanolu, dodekanolu adiolu C^2 s 3 až 20 mólmi propylénoxidu, s výhodou produktu polyadície 15 mólov propylénoxidus 1 mólom destilačného zvyšku z rektifikácie surového 2-etylhexanolu.
3. 3. Odpeňovač podlá bodu 1 a 2, vyznačujúci sa tým, že produktom polyadície s trojmocnýmaž štvormocným alifatickým alkoholom je produkt připravený polyadíciou propylénoxidu a/aleboetylénoxidu na trimetylopropán a/alebo glycerol, s výhodou propylénoxidu s etylénoxidom natrimetylpropán, na priemernú molekulovú hmotnost 200 až 3500.
4. 4. Odpeňovač podlá bodu 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že dalej obsahuje 5 až 85 % hmot.zmes uhlovodíkov o mólovej hmotnosti 130 až 1000 g.mol 1, s výhodou alkánicko-cyklánickéuhlovodíky a/alebo oligoméry alkénov Cg až Cg.
5. 5. Odpeňovač podlá bodu 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že dalej obsahuje 5 až 70 % hmot.najmenej jedného alifatického alkoholu Cg až Cg^.
6. 6. Odpeňovač podlá bodu 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že dalej obsahuje 0,05 až 5 % hmot.práškových až koloidných anorganických zlúčenín, s výhodou oxid křemičitý, oxid horečnatý,uhličitan vápenatý a trihydrogénfosforečnan vápenatý. Severografia, n. p., MOST Cena 2,40 Kčs