ES2928392T3 - Base sintética y métodos asociados - Google Patents
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Abstract
La glicina es un compuesto orgánico que se puede utilizar en la elaboración de una base sintética que evita todos los inconvenientes de las bases fuertes como el hidróxido de sodio. El nuevo compuesto se elabora disolviendo glicina en agua y añadiendo hidróxido de calcio en una proporción molar de aproximadamente 1:1. A continuación, el percarbonato de sodio se disuelve en la solución para producir el nuevo compuesto, que puede denominarse hidróxido de glicina. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Base sintética y métodos asociados
REFERENCIA CRUZADA A LA SOLICITUD RELACIONADA
[0001] Esta solicitud reivindica la prioridad de la solicitud provisional número de serie 61/921,813, presentada el 30 de diciembre de 2013.
CAMPO DE LA INVENCIÓN
[0002] La presente invención se refiere a bases sintéticas y a los usos de dichas bases sintéticas, que incluye, entre otros, la fracturación hidráulica de pozos de petróleo y gas, el ajuste del pH de los fluidos de perforación de pozos durante la exploración y extracción de petróleo y gas, y el ajuste del pH de las aguas residuales y de proceso.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
[0003] Las bases, por su propia naturaleza, pueden ser peligrosas de usar, manipular, transportar y almacenar. Además, la mayoría de las bases son peligrosas para el medio ambiente.
[0004] El hidróxido de sodio, por ejemplo, es una base fuerte altamente corrosiva que se usa en muchas aplicaciones industriales y domésticas que incluyen operaciones de limpieza y desincrustación de superficies, operaciones de ayuda para pelar, tratamientos de agua y lodo de pozos de petróleo y gas, ajustes de pH, tratamientos de agua municipal, y en la industria alimentaria. El hidróxido de sodio concentrado es corrosivo y peligroso para los tejidos vivos. CN 101993104 A describe el empleo de glicina como agente solvatante. El documento US 4830716 A describe la preparación de quelatos de aminoácidos de calidad farmacéutica que se dice que están esencialmente libres de aniones contaminantes. El documento WO 2008/034238 A1 describe un método de dos etapas para preparar quelatos de aminoácidos esencialmente puros.
[0005] Por lo tanto, existe la necesidad de una base sintética que sea menos corrosiva, más respetuosa con el medio ambiente y más segura de usar para una pluralidad de aplicaciones.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN
[0006] La presente invención se refiere a una base sintética ya los usos de dicha base, y se establece en el conjunto de reivindicaciones adjunto.
[0007] La base sintética comprende un compuesto de glicina conocido como hidróxido de glicina que se prepara mezclando glicina con hidróxido de calcio y percarbonato de sodio.
[0008] La invención se relaciona con una base sintética obtenida por un método que comprende mezclar glicina con hidróxido de calcio para producir una solución y agregar percarbonato de sodio a la solución.
[0009] En una forma de realización, la mezcla de glicina con hidróxido de calcio se realiza en una relación molar de aproximadamente 1:1.
[0010] La base sintética se puede usar en lugar de una pluralidad de bases, oxidantes y desinfectantes conocidos, tales como, pero sin limitación, hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, hidróxido de magnesio, así como hidróxido de litio.
[0011] Los usos particulares de las composiciones descritas en el presente documento incluyen, entre otros, el uso en la fabricación de compuestos de limpieza, operaciones de ayuda para el pelado de frutas y verduras, tratamientos de agua y lodo de pozos de petróleo y gas, ajustes de pH para el tratamiento del agua, sistemas de lodo a base de agua. para producir geles y polímeros, sustitución del uso convencional de hidróxido de sodio en el proceso de extracción de betún, regeneración de sistemas de resina utilizados en el proceso de drenaje por gravedad asistido por vapor (SAGD), hidratación de lodos orgánicos relacionados con sistemas de lodo utilizados en la fracturación hidráulica de roca, amortiguación de pH para sistemas de fluidos de fracturamiento, reemplazo directo de cáustica en un sistema de fluidos de fracturamiento reticulado y en aplicaciones de procesamiento de alimentos.
[0012] Las formas de realización descritas en el presente documento tienen una multiplicidad de ventajas y beneficios, uno de los cuales es que las formas de realización de las composiciones son más respetuosas con el medio ambiente que las bases típicas y, además, se consideran compuestos orgánicos. Por lo tanto, como se describió anteriormente, las formas de realización se pueden usar para reemplazar las bases tradicionales y son más seguras de usar que las bases existentes.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS FORMAS DE REALIZACIÓN
[0013] Ahora se presentará una descripción de las formas de realización preferidas de la invención: La solicitud proporciona un método para hacer una base sintética que comprende mezclar glicina con hidróxido de calcio para producir una solución y disolver además percarbonato de sodio en la solución. En una forma de realización, la glicina y el hidróxido de calcio se mezclan en una relación molar de aproximadamente 1:1.
[0014] La solicitud también proporciona un método para hacer una base sintética que comprende:
i) mezclar glicina con hidróxido de calcio con una relación molar de aproximadamente 1:1 para producir una solución; y
ii) disolver percarbonato de sodio en la solución.
[0015] La solicitud proporciona un método para mejorar la fracturación hidráulica de un pozo de petróleo o gas y ajustar el pH de los fluidos de perforación de pozos, que comprende agregar al menos uno del pozo y el fluido de perforación una cantidad efectiva de una solución de hidróxido de glicina en para ajustar el pH del mismo a un nivel deseado.
[0016] La solicitud proporciona un método para ajustar el pH de al menos una de las aguas de proceso y residuales, que comprende agregar a al menos una de las aguas de proceso y residuales una cantidad efectiva de una solución de hidróxido de glicina para ajustar el pH de la misma a un nivel deseado.
[0017] La solicitud proporciona un método para regenerar sistemas de resina utilizados en el drenaje por gravedad asistido por vapor, que comprende añadir a los sistemas de resina una cantidad eficaz de una solución de hidróxido de glicina.
[0018] La solicitud proporciona un método para hidratar lodos orgánicos, que comprende añadir a los lodos orgánicos una cantidad eficaz de una solución de hidróxido de glicina.
[0019] La glicina es un compuesto orgánico que tiene la fórmula NH2CH2COOH. La glicina es un sólido cristalino que se sabe que se usa comercialmente en aplicaciones farmacéuticas, como agente en la quelación de metales, como aditivo alimentario para animales y en cosméticos.
[0020] En el presente documento se describe un nuevo uso de la glicina en la fabricación de una base sintética que reduce sustancialmente los impactos ambientales, industriales y personales negativos asociados con el uso de bases fuertes como el hidróxido de sodio.
[0021] Una forma de realización de la base sintética descrita en el presente documento se obtiene tratando la glicina con una solución al 25 % de hidróxido de calcio, en una relación molar de aproximadamente 1:1. Se permite que la mezcla reaccione, por ejemplo, durante aproximadamente 30 minutos o hasta que la glicina se disuelva esencialmente por completo en la solución de hidróxido de calcio. En una forma de realización de la invención, se usa un eductor en línea para disminuir el tiempo requerido para que la glicina se disuelva en la solución.
[0022] En una forma de realización, una vez que se completa la disolución de la glicina en la solución de hidróxido de calcio, se disuelve percarbonato de sodio en la solución, dando como resultado una forma de realización de la base sintética, que se denominará en este documento hidróxido de glicina.
[0023] En la forma de realización descrita anteriormente, se introduce en la solución un 25 % en peso de percarbonato de sodio y se deja reaccionar hasta que se logra una disolución completa, lo que requiere aproximadamente 30 minutos adicionales. Se observa que los recipientes utilizados para la reacción son preferentemente capaces de soportar calor extremo durante períodos prolongados de tiempo ya que la reacción es bastante exotérmica, liberando así energía de la síntesis. Por lo tanto, idealmente, se debe permitir que el producto alcance la temperatura ambiente antes de transferirlo a recipientes o contenedores más pequeños.
[0024] Se ha descubierto que, no solo la base sintética descrita en este documento sirve para reemplazar las bases más utilizadas tradicionalmente, sino que se ha encontrado que las formas de realización de hidróxido de glicina como se describe en este documento son menos cáusticas que las bases fuertes típicas, así como para moderar otras bases fuertes que interactúan con sustratos. Por ejemplo, cuando se coloca hidróxido de sodio sobre un metal como el aluminio o el acero, se produce una reacción peligrosa y corrosiva. Sin embargo, cuando se añade hidróxido de glicina como se describe en el presente documento a hidróxido de sodio sobre una superficie metálica de este tipo, la reacción se minimiza sustancial e inmediatamente, y se evita esencialmente que se produzca la corrosión.
[0025] Los usos particulares no limitantes de las formas de realización descritas en este documento incluyen la fabricación de compuestos de limpieza, incluidos, entre otros, quitamanchas para alfombras, compuestos de limpieza para automóviles, barcos, trenes y otros vehículos, productos de limpieza para el hogar y otros suministros de limpieza, desengrasantes, limpiadores de tapicería, limpiadores de calzadas y eliminadores de hollín para eliminar el hollín después de un incendio u otros casos en los que es deseable eliminar el hollín.
[0026] Otros usos no limitantes de las formas de realización descritas incluyen el uso en tratamientos de agua y lodo de pozos de petróleo y gas, ajustes de pH para el tratamiento de agua, que incluyen, entre otros, plantas de tratamiento de
aguas residuales, sistemas de lodo a base de agua para producir geles y polímeros, reemplazo del uso convencional de hidróxido de sodio en el proceso de extracción de betún, regeneración de sistemas de resina utilizados en el proceso de drenaje por gravedad asistido por vapor (SAGD), hidratación y/o ajuste de pH de lodos orgánicos relacionados con sistemas de lodo utilizados en el proceso de fracturamiento hidráulico de roca antes de la recirculación en un pozo de perforación, amortiguación del pH del fluido de fracturamiento y/o reemplazo directo de la sosa cáustica en un sistema de fluido de fracturamiento reticulado o sistemas relacionados con la fracturación hidráulica de roca, y en las industrias de procesamiento de alimentos, incluidas las de frutas y operaciones de ayuda para pelar vegetales y fábricas de jugos de alimentos.
[0027] Otros usos para las formas de realización descritas en este documento incluyen el uso en la industria de fabricación de papel, incluido el ajuste del nivel de pH de los sistemas de pulpa y la limpieza de la tela utilizada durante el proceso de fabricación de papel.
[0028] Incluso otros usos para las formas de realización descritas en el presente documento incluyen la limpieza y el ajuste del pH de pozos de lavado de plantas de hormigón, el ajuste del pH de los estanques y el ajuste del pH de los sistemas de fluidos de circuito cerrado relacionados con las fábricas.
Condiciones generales
[0029] Los compuestos de la invención se pueden preparar mediante una variedad de métodos representados en las reacciones sintéticas ilustrativas descritas en este documento.
[0030] Los materiales de partida y los reactivos utilizados en la preparación de estos compuestos generalmente están disponibles en proveedores comerciales, como Aldrich Chemical Co., o se preparan mediante métodos conocidos por los expertos en la técnica siguiendo los procedimientos establecidos en referencias como Fieser and Fieser’s Reagents for Organic Synthesis; Wiley & Sons: Nueva York, 1991, Volúmenes 1-15; Rodd’s Chemistry of Carbon Compounds, Elsevier Science Publishers, 1989, Volúmenes 1-5 y suplementos; y Organic Reactions, Wiley & Sons: Nueva York, 1991, Volúmenes 1 -40, cuyo contenido se incorpora íntegramente por referencia en este documento para todos los fines. Debe apreciarse que los esquemas de reacción sintética que se muestran en la sección de Ejemplos son meramente ilustrativos de algunos métodos mediante los cuales se pueden sintetizar los compuestos de la invención, y se pueden realizar varias modificaciones a estos esquemas de reacción sintética y se sugerirán a un experto en la materia, habiéndose referido la técnica a la divulgación contenida en esta solicitud.
[0031] Los materiales de partida y los intermedios de los esquemas de reacción sintéticos se pueden aislar y purificar si se desea utilizando técnicas convencionales, que incluyen, entre otras, filtración, destilación, cristalización, cromatografía y similares. Dichos materiales se pueden caracterizar utilizando medios convencionales, incluidas las constantes físicas y los datos espectrales.
[0032] Las reacciones descritas en este documento son típicamente llevadas a cabo a presión atmosférica en un rango de temperatura de reacción de aproximadamente -78 °C a aproximadamente 150 °C, a menudo de aproximadamente 0 °C a aproximadamente 125 °C, y más a menudo y convenientemente a temperatura ambiente (o de habitación), por ejemplo, aproximadamente 20 °C. Sin embargo, se considera que otras temperaturas y presiones están dentro del alcance de la presente descripción.
[0033] Varios sustituyentes de los compuestos de la invención pueden estar presentes en los compuestos de partida, añadirse a cualquiera de los intermedios o añadirse después de la formación de los productos finales mediante métodos conocidos de sustitución o reacciones de conversión. Si los propios sustituyentes son reactivos, entonces los propios sustituyentes pueden protegerse según las técnicas conocidas en la técnica. Se conocen en la técnica una variedad de grupos protectores, y se pueden emplear. Se pueden encontrar ejemplos de muchos de los posibles grupos en " Protection Groups in Organic Synthesis” de Green et al., John Wiley and Sons, 1999. Por ejemplo, los grupos nitro se pueden agregar por nitración y el grupo nitro se puede convertir en otros grupos, tales como amino por reducción, y halógeno por diazotización del grupo amino y reemplazo del grupo diazo con halógeno. Los grupos acilo se pueden agregar por acilación de Friedel-Crafts. A continuación, los grupos acilo se pueden transformar en los grupos alquilo correspondientes mediante varios métodos, incluida la reducción de Wolff-Kishner y la reducción de Clemmenson. Los grupos amino se pueden alquilar para formar grupos mono y dialquilamino; y los grupos mercapto e hidroxi pueden alquilarse para formar los éteres correspondientes. Los alcoholes primarios pueden oxidarse mediante agentes oxidantes conocidos en la técnica para formar ácidos carboxílicos o aldehídos, y los alcoholes secundarios pueden oxidarse para formar cetonas. Por lo tanto, se pueden emplear reacciones de sustitución o alternativas para proporcionar una variedad de sustituyentes en las moléculas de los materiales de partida, los intermedios o el producto final, incluidos los productos aislados.
[0034] Las características divulgadas en la descripción anterior, o las siguientes reivindicaciones, o cualquier estructura o reacción, expresada en sus formas específicas o en términos de un medio para realizar la función divulgada, o un método o proceso para lograr el resultado divulgado, según corresponda, puede utilizarse, por separado o en cualquier combinación de dichas características, para realizar las formas de realización en diversas formas de las mismas.
[0035] La invención anterior se ha descrito con cierto detalle a modo de ilustración y ejemplo, con fines de claridad y
comprensión. Será obvio para un experto en la técnica que se pueden practicar cambios y modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Por lo tanto, debe entenderse que la descripción anterior pretende ser ilustrativa y no restrictiva. Por lo tanto, el alcance de la invención debe determinarse no con referencia a la descripción anterior, sino que debe determinarse con referencia a las siguientes reivindicaciones adjuntas, junto con el alcance completo de los equivalentes a los que tienen derecho dichas reivindicaciones.
Claims (15)
1. Una base sintética obtenida por un método que comprende: mezclar glicina con hidróxido de calcio para producir una solución; y añadiendo percarbonato de sodio a la solución.
2. La base sintética descrita en la reivindicación 1, en la que la glicina y el hidróxido de calcio se mezclan en una relación molar de aproximadamente 1:1.
3. La base sintética como se describe en la reivindicación 1, en donde el percarbonato de sodio se agrega a una concentración de aproximadamente 25 % en peso de la solución.
4. Uso de la base sintética como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en la fabricación de compuestos de limpieza.
5. El uso como se describe en la reivindicación 4, en donde los compuestos de limpieza incluyen un desengrasante.
6. El uso de la base sintética como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en operaciones de ayuda al pelado de frutas y verduras.
7. El uso de la base sintética como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en un método para ajustar el pH de un fluido, comprendiendo el método: agregar al fluido la base sintética para ajustar el pH del mismo a un nivel predeterminado.
8. El uso como se describe en la reivindicación 7, en donde el fluido comprende un fluido de perforación de pozos de petróleo; o
en donde el fluido comprende un fluido de perforación de pozos de gas; o
en donde el fluido comprende un agua de proceso; o
en donde el fluido comprende agua residual.
9. El uso de la base sintética como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en un método para tratar un sistema, comprendiendo el método agregar al sistema la base sintética.
10. El uso como se describe en la reivindicación 9, en donde el sistema comprende un sistema de resina, opcionalmente en donde el sistema de resina comprende un sistema de resina utilizado en el proceso de drenaje por gravedad asistido por vapor.
11. El uso como se describe en la reivindicación 9, en donde el sistema comprende una suspensión orgánica.
12. El uso como se describe en la reivindicación 9, en donde el sistema comprende un pozo de lavado de la planta de hormigón, o en donde el sistema comprende una planta de tratamiento de aguas residuales.
13. El uso como se describe en la reivindicación 9, en donde el sistema comprende un sistema de lodo a base de agua para producir al menos uno de un gel y un polímero.
14. El uso según se describe en la reivindicación 9, en donde el sistema comprende un sistema de extracción de betún.
15. El uso como se describe en la reivindicación 9, en donde el sistema comprende un sistema de pulpa utilizado en la fabricación de papel.
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