FI69860C - FOERFARANDE FOER TAETNING AV EN ZON KRING ETT GEOLOGISKT BORRHAOL GENOM ANVAENDNING AV EN CEMENTBLANDNING INNEHAOLLANDE ENETARDERINGSMEDELSKOMPOSITION - Google Patents
FOERFARANDE FOER TAETNING AV EN ZON KRING ETT GEOLOGISKT BORRHAOL GENOM ANVAENDNING AV EN CEMENTBLANDNING INNEHAOLLANDE ENETARDERINGSMEDELSKOMPOSITION Download PDFInfo
- Publication number
- FI69860C FI69860C FI802639A FI802639A FI69860C FI 69860 C FI69860 C FI 69860C FI 802639 A FI802639 A FI 802639A FI 802639 A FI802639 A FI 802639A FI 69860 C FI69860 C FI 69860C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- lignosulfonate
- acid
- reaction
- weight
- resulfonated
- Prior art date
Links
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 claims description 60
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 29
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 18
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 claims description 17
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 16
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 16
- 150000003977 halocarboxylic acids Chemical class 0.000 claims description 16
- 238000005869 desulfonation reaction Methods 0.000 claims description 10
- 230000006326 desulfonation Effects 0.000 claims description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 8
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 8
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 8
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 7
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 5
- XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N Cyanide Chemical compound N#[C-] XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000011396 hydraulic cement Substances 0.000 claims description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 3
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 claims 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 38
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 35
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 30
- 239000000047 product Substances 0.000 description 30
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 28
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 20
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 17
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 14
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 14
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 12
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 11
- FOCAUTSVDIKZOP-UHFFFAOYSA-N chloroacetic acid Chemical compound OC(=O)CCl FOCAUTSVDIKZOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 9
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 7
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 7
- 238000006277 sulfonation reaction Methods 0.000 description 7
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 6
- 229940106681 chloroacetic acid Drugs 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 6
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M Sodium bisulfite Chemical compound [Na+].OS([O-])=O DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- -1 alkali metal salts Chemical class 0.000 description 5
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 5
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 5
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002585 base Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 4
- 235000010267 sodium hydrogen sulphite Nutrition 0.000 description 4
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L sulfite Chemical compound [O-]S([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PHOQVHQSTUBQQK-SQOUGZDYSA-N D-glucono-1,5-lactone Chemical compound OC[C@H]1OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O PHOQVHQSTUBQQK-SQOUGZDYSA-N 0.000 description 3
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 3
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 3
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 3
- 229960003681 gluconolactone Drugs 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 3
- 150000003457 sulfones Chemical group 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- MWOOGOJBHIARFG-UHFFFAOYSA-N vanillin Chemical compound COC1=CC(C=O)=CC=C1O MWOOGOJBHIARFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FGQOOHJZONJGDT-UHFFFAOYSA-N vanillin Natural products COC1=CC(O)=CC(C=O)=C1 FGQOOHJZONJGDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000012141 vanillin Nutrition 0.000 description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 239000004117 Lignosulphonate Substances 0.000 description 2
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- JQYCSHXHVCKLGB-UHFFFAOYSA-N S.OS(O)=O Chemical compound S.OS(O)=O JQYCSHXHVCKLGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 239000007859 condensation product Substances 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 235000012209 glucono delta-lactone Nutrition 0.000 description 2
- 239000000182 glucono-delta-lactone Substances 0.000 description 2
- 150000002402 hexoses Chemical class 0.000 description 2
- 235000019357 lignosulphonate Nutrition 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 2
- 125000000956 methoxy group Chemical group [H]C([H])([H])O* 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 150000002972 pentoses Chemical class 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 2
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005552 sodium lignosulfonate Polymers 0.000 description 2
- 239000011122 softwood Substances 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- YALHCTUQSQRCSX-UHFFFAOYSA-N sulfane sulfuric acid Chemical compound S.OS(O)(=O)=O YALHCTUQSQRCSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GEUAWNMVARSYHO-UHFFFAOYSA-N 1-(6-hydroxy-4,7-dimethoxy-1-benzofuran-5-yl)ethanone Chemical compound COC1=C(O)C(C(C)=O)=C(OC)C2=C1OC=C2 GEUAWNMVARSYHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GAWAYYRQGQZKCR-UHFFFAOYSA-N 2-chloropropionic acid Chemical compound CC(Cl)C(O)=O GAWAYYRQGQZKCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FOGYNLXERPKEGN-UHFFFAOYSA-N 3-(2-hydroxy-3-methoxyphenyl)-2-[2-methoxy-4-(3-sulfopropyl)phenoxy]propane-1-sulfonic acid Chemical compound COC1=CC=CC(CC(CS(O)(=O)=O)OC=2C(=CC(CCCS(O)(=O)=O)=CC=2)OC)=C1O FOGYNLXERPKEGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XPWNHYONHSIHBG-UHFFFAOYSA-N 4-bromooctanoic acid Chemical compound CCCCC(Br)CCC(O)=O XPWNHYONHSIHBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BKYXJMPZIUFVJA-UHFFFAOYSA-N 5-chlorohexanoic acid Chemical compound CC(Cl)CCCC(O)=O BKYXJMPZIUFVJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical class OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 238000007259 addition reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 229920001448 anionic polyelectrolyte Polymers 0.000 description 1
- RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L barium dihydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[Ba+2] RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- KXZJHVJKXJLBKO-UHFFFAOYSA-N chembl1408157 Chemical compound N=1C2=CC=CC=C2C(C(=O)O)=CC=1C1=CC=C(O)C=C1 KXZJHVJKXJLBKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000017858 demethylation Effects 0.000 description 1
- 238000010520 demethylation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 230000015784 hyperosmotic salinity response Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 description 1
- 125000000686 lactone group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 description 1
- 210000000582 semen Anatomy 0.000 description 1
- 235000014347 soups Nutrition 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004964 sulfoalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000001273 sulfonato group Chemical group [O-]S(*)(=O)=O 0.000 description 1
- 125000001174 sulfone group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 230000006103 sulfonylation Effects 0.000 description 1
- 238000005694 sulfonylation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003463 sulfur Chemical class 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 1
- YNJBWRMUSHSURL-UHFFFAOYSA-N trichloroacetic acid Chemical compound OC(=O)C(Cl)(Cl)Cl YNJBWRMUSHSURL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005199 ultracentrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
[77^71 ΓΒ1 m KUULUTUSJULKAISU .Qp[77 ^ 71 ΓΒ1 m ADVERTISEMENT .Qp
LBJ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 070 OULBJ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 070 OU
β®^Λ« C (45) Patentti rr/tunettyβ® ^ Λ «C (45) Patent rr / known
Patent ne 3:1 elät 20.5.COPatent them 3: 1 you live 20.5.CO
v' (51) Kv.lk.*/lnt.CI.4 C 09 K 7/02, C B 2A/18, E 21 B 33/13 SUOMI —FINLAND (21) Patenttihakemus — Patentansöknlng 802639 (22) Hakemispäivä - Ansökningsdag 21 .08.80 (Fl) (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 1 4.1 1 . 78 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 21.08.80v '(51) Kv.lk. * / lnt.CI.4 C 09 K 7/02, CB 2A / 18, E 21 B 33/13 FINLAND —FINLAND (21) Patent application - Patentansöknlng 802639 (22) Application date - Ansökningsdag 21 .08.80 (Fl) (23) Starting date - Giltighetsdag 1 4.1 1. 78 (41) Has become public - Blivit offentlig 21.08.80
Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm. —National Board of Patents and Registration Date of publication and publication. -
Patent- och registerstyrelsen ' ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad 31 .12.85 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet 09.02.78 USA(US) 876327 (71) American Can Company, American Lane, Greenwich, Connecticut 06830, USA(US) (72) William John Detroit, Schofield, Wisconsin, USA(US) [Jk) Berggren Oy Ab [Sk) Menetelmä geologisen porausreiän ympärillä olevan vyöhykkeen tiivistämiseksi käyttämällä hidastinaineseosta sisältävää sementtiseos La -Förfarande för tätning av en zon kring ett geologiskt borrhäl genom användning av en cementb1andning innehällande en retarderingsmedels-kompos itiön (62) Jakamalla erotettu hakemuksesta 783^*83 (patentti 63^32) -Avdelad frln ansökan 783^83 (patent 63^32) Tämä keksintö koskee menetelmää sellaisen vyöhykkeen tiivistämiseksi, joka on geologiseen maanalaiseen muodostumaan tunkeutuvan porausreiän ympärillä ruiskuttamalla siihen sementointi-tarkoituksessa hidastinaineseosta sisältävää hydraulista sementtiseosta.Patent- och registrstyrelsen '' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad 31 .12.85 (32) (33) (31) Privilege claimed - Begärd priority 09.02.78 USA (US) 876327 (71) American Can Company, American Lane, Greenwich, Connecticut 06830, USA (72) William John Detroit, Schofield, Wisconsin, USA [Jk) Berggren Oy Ab [Sk) Method for compacting the zone around a geological borehole using a cement mixture containing a retardant mixture La -Förfarande för tätning av en zon The present invention relates to a process for the determination of such a zone. The present invention relates to a process for the determination of such a zone. The present invention relates to a process for the determination of such a zone. for compaction around a borehole penetrating the geological underground by injecting a hydraulic cement mixture containing a retardant mixture for cementation purposes.
Maanalaiset geologiset muodostumat, joita maaöljyn ja kaasun tuottamiseen tarkoitetut porausreiät läpäisevät, ovat olleet yhä suuremmissa syvyyksissä, jolloin prosessissa on kohdattu yhä ankarampia olosuhteita, kuten merkittävästi korkeampia lämpötiloja. Lisäksi kasvava määrä sementointia vaativia öljynporausreikiä sijaitsee myös merellä suolavesiympäristöis-sä niin, että sementointiseosten on osoitettava yhteensopivuutta suolan kanssa tai sen sietokykyä.The underground geological formations, which are penetrated by boreholes for the production of petroleum and gas, have been at ever greater depths, with increasingly harsh conditions in the process, such as significantly higher temperatures. In addition, an increasing number of oil wells requiring cementation are also located at sea in saltwater environments, so that cementation mixtures must demonstrate compatibility with or tolerance to salt.
Sementointiseoksia käytetään erityisesti porausreiässä olevan rengasmaisen tilan tiivistämiseen tai sementoimiseen porausreiän vaipan ja vaippaa ympäröivän muodostelman välissä. Käytännössä sementointiseoksesta muodostetaan liete käyttäen edullisesti, kun merellä olevaa porausreikää sementoidaan, 2 69860 merivettä lietteen muodostamiseen. Liete pumpataan alas porausreiän vaipan läpi geologiseen muodostumaan ja ylös vaipan ulkopuolta pitkin tarvittavan sulun aikaansaamiseksi.Cementing mixtures are used in particular to compact or cement the annular space in a borehole between the wellbore casing and the formation surrounding the casing. In practice, the cementation mixture is formed into a slurry, preferably, when the borehole at sea is cemented, 2,69860 of seawater to form the slurry. The slurry is pumped down through the borehole casing to form a geological formation and up along the outside of the casing to provide the required seal.
Kun kohdataan ankarampia olosuhteita, lisääntyy parannettujen lisäaineiden tarve sementtilietteen ennenaikaisen kovettumisen estämiseksi. Tällöin pyritään erityisesti eliminoimaan sementtiseoksen ja sen hidastavien lisäaineiden näennäiskovet-tuminen tai geelittyminen, jossa tilassa sementti saavuttaa sellaisen viskositeetin, että sen pumppaaminen on vaikea tai mahdoton suorittaa.When more severe conditions are encountered, the need for improved additives to prevent premature curing of the cement slurry increases. In this case, the aim is in particular to eliminate the apparent hardening or gelation of the cement mixture and its retarding additives, in which state the cement reaches a viscosity which makes it difficult or impossible to pump it.
Porausreiän sementointiin liittyviä seikkoja ja tällä alalla tähän saakka hyväksikäytettyjä menetelmiä kuvataan selonteossa, jonka on valmistanut komitea nimellä The API Mid-Continent District Study Committee of Cementing Practices and Testing of Oil-Well Cements ja jonka on julkaissut American Petroleum Institute ("API"), Division of Production, Dallas, Texas 75201 julkaisuna API Bulletin D-4, korjattu painos, maaliskuu 1963, otsikolla "The Effects of Drilling-Mud Additives On Oil-Well Cements"; "API Specification For Oil-Well Cements and Cement Additives", (API Std 10A, 14. painos, päivätty huhtikuussa 1969) ja "API Recommended Practice For Testing Oil-Well Cements And Cement Additives" (API RP 10 B, 16. painos, päivätty huhtikuussa 1969).The issues related to borehole cementation and the methods used so far in this field are described in a report prepared by the Committee called The API Mid-Continent District Study Committee of Cementing Practices and Testing of Oil-Well Cements and published by the American Petroleum Institute ("API"). Division of Production, Dallas, Texas 75201 as API Bulletin D-4, revised edition, March 1963, entitled "The Effects of Drilling-Mud Additives On Oil-Well Cements"; "API Specification For Oil-Well Cements and Cement Additives", (API Std 10A, 14th edition, dated April 1969) and "API Recommended Practice For Testing Oil-Well Cements And Cement Additives" (API RP 10 B, 16th edition , dated April 1969).
Lukuisia ligniinivalmisteita on ehdotettu tähän saakka käytettäväksi hidastimina porausreiän sementointiseoksissa ja -toimenpiteissä ja niitä kuvataan esimerkiksi US-patenteissa 2 880 102, 2 491 832 ja 4 065 318. Näitä ovat alkalisesti hapetetut, hydrolysoidut ja osittain desulfonoidut lignosulfaatit, jotka on sen jälkeen uudelleen sulfonoitu ja joiden on havaittu muodostavan tehokkaita, lämpöstabiileja ja toiminnaltaan ennakoitavia hidastimia, jotka vähentävät tai poistavat monien sementtiseosten epämieluisan geelittymisen monissa niistä ankarammista ympäristöistä, joihin ne joutuvat.Numerous lignin preparations have heretofore been proposed for use as retarders in borehole cementation mixtures and operations and are described, for example, in U.S. Patents 2,880,102, 2,491,832 and 4,065,318. These include alkali oxidized, hydrolyzed and partially desulfonated lignosulfates which have subsequently been resulfonated. which have been found to form effective, thermally stable, and predictable retarders that reduce or eliminate the undesirable gelation of many cement mixtures in many of the more severe environments to which they are exposed.
Kuitenkin koska yhä ankarammissa ympäristöissä etsitään maa- 69860 öljyä ja luonnonkaasua, lisäparannukset porausreikien sementti-lietteiden ennustettavuuden, lämpöstabiilisuuden ja näennäis-kovettumisen vastustuskyvyn yhteydessä käyvät välttämättömiksi; ja jos oleellisia parannuksia näissä ominaisuuksissa voitaisiin saavuttaa ylläpitäen muut ominaisuudet, kuten suolakestokykv ja yhteensopivuus suuren joukon kanssa muita komponentteja ja sementtejä, merkittävä edistysaskel alan tilanteeseen olisi saavutettu.However, as earth and natural gas are being explored in increasingly harsh environments, further improvements in the predictability, thermal stability, and pseudo-cure resistance of borehole cement slurries are necessary; and if substantial improvements in these properties could be achieved while maintaining other properties such as salt resistance and compatibility with a large number of other components and cements, a significant advance in the situation in the industry would have been achieved.
Tämä keksintö koskee näin ollen menetelmää sellaisen vyöhykkeen tiivistämiseksi, joka on geologiseen maanalaiseen muodostumaan tunkeutuvan porausreiän ympärillä ruiskuttamalla siihen semen-tointitarkoituksessa hydraulista semenettiseosta, joka sisältää n. 0,05-3 paino-% saadun seoksen painosta laskettuna hidastus-aineseosta, joka muodostuu lignosulfonaatista tai sen alkali-metalli johdannaisesta , joka on saatu sulfiittijäteliemestä, jolle on suoritettu alkalinen hapetus, hydrolyysi ja osittainen desulfonointi ja sen jälkeen uudelleensulfonointi, jolle menetelmälle on tunnusomaista se, että uudelleensulfonoidun ligno-sulfonaatin on sen jälkeen annettu reagoida: (a) halokarboksyylihapon kanssa; (b) halokarboksyylihapon ja hydroksisubstituoidun laktonin kanssa; (c) edellä mainitun hydroksisubstituoidun laktonin kanssa; (d) halokarboksyylihapon ja sen jälkeen sen sokerihappoa sisältävän sulfiittijäteliemen johdannaisen kanssa, joka on saatu sulfiittijäteliemen reaktiolla syanidin kanssa, jota seuraa saadun reaktiotuotteen hydrolyysi, tai (e) sanotun sokerihappoa sisältävän sulfiittijäteliemen johdannaisen kanssa.The present invention therefore relates to a process for compacting a zone around a borehole penetrating a geological underground formation by injecting it for hydraulic purposes with a hydraulic semen mixture containing about 0.05-3% by weight of the resulting mixture of a retardant mixture consisting of lignosulfonates. an alkali metal derivative thereof obtained from a sulphite waste liquor which has been subjected to alkaline oxidation, hydrolysis and partial desulphonation followed by resulphonation, the process being characterized by reacting the resulphonated lignosulphonate with: (a) a halocarboxylic acid; (b) with a halocarboxylic acid and a hydroxy-substituted lactone; (c) with said hydroxy-substituted lactone; (d) a halocarboxylic acid followed by a derivative of a sugar-containing sulfite waste liquor obtained by the reaction of a sulfite waste liquor with cyanide followed by hydrolysis of the obtained reaction product, or (e) a derivative of said sugar-containing sulfite waste liquor.
Keksinnön mukaisesti on havaittu, että käyttämällä uusia lignosulfonaattiadditio- ja kaksoishajaantumistuotteita ja niiden alkalimetallisuoloja, jotka ovat peräisin sulfiittijäte-liemestä, jolla on suoritettu alkalinen hapetus, hydrolyysi ja osittainen desulfonointi ja sen jälkeen uudelleensulfonointi ja edellä mainittu reaktio, aikaansaadaan parantunut lämpö-stabiilisuus, porausreikäsementtien erinomainen geelihallinta ja ennustettavuus sekä sementin kovettumisen hidastus.According to the invention, it has been found that the use of novel lignosulfonate addition and double decomposition products and their alkali metal salts derived from sulfite waste liquor subjected to alkaline oxidation, hydrolysis and partial desulfonation followed by resulfonation and the above-mentioned reaction results in improved heat stabilization gel control and predictability and retardation of cement hardening.
6986069860
Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävät lignosulfonaatit on johdettu alkalisesti hapetetuista, hydrolysoiduista, desulfonoi- duista ja sen jälkeen uudelleensulfonoiduista 1ignosulfonaateista, jossa uudelleensulfonoituihin lignosulfonaatteihin on substituoitu uudelleensulfonointiyksikköinä osia, joilla on kaava: (-CXH2X) S03H' jossa x:llä on lukuarvo 0-3, jolloin se käsittää sulfoalkyyliryhmät, joilla on kaava - (C H~ )SO-,H, jossa y:llä on arvo 1-3, sekä sulfo-The lignosulfonates used in the process of the invention are derived from alkali oxidized, hydrolyzed, desulfonated and subsequently resulfonated 1ignosulfonates, wherein the resulfonated lignosulfonates are substituted with x 3 as X: it comprises sulfoalkyl groups of the formula - (CH-) SO-, H where y has a value of 1-3, and sulfo-
y *Y Jy * Y J
nyyliradikaalit (-SO^H); ja niiden alkalimetallisuolajohdannaisista. Näin muodostettu uudelleensulfonoitu lignosulfonaatti sisältää yhteensä n. 1/2-15 paino-% rikkiä yhdistyneessä orgaanisessa sulfo-nisulfonaattimuodossa, jolloin lignosulfonaatin suhteellinen molekyylikoko ennen uudelleensulfonointia on oleellisesti 1000-20 000.nyl radicals (-SO 2 H); and alkali metal salt derivatives thereof. The resulfonated lignosulfonate thus formed contains a total of about 1/2 to 15% by weight of sulfur in the Combined Organic Sulfonisulfonate Form, with the relative molecular size of the lignosulfonate prior to resulfonation being substantially 1000-20,000.
Yllä esitetyissä kohdissa (a) - (e) mainitut reaktiokomponentit ovat edullisesti: (a) halokarboksyylihappo, jolla on kaava Mp(cnH2n^COOH, jossa M on bromi- tai mieluummin klooriatorni; p:llä on arvo 1-3 ja mieluummin 1 ja n:llä on arvo 1-7, esimerkiksi 5-kloorikapronihappo, 3-bromivoihappo, 2-klooripropionihappo, 4-bromikapryylihappo, tri-kloorietikkahappo tai mieluummin monokloorietikkahappo tai myös vastaavat jodi- ja fluoriyhdisteet; (b) edellä mainittu halokarboksyylihappo ja hydroksisubstituoitu γ- tai 3-laktoni, joka sisältää 4-5 hiiliatomia ja mieluummin poly- hydroksisubstituoitu laktoni, jolla on molekyylikaavat C^H^O^;The reaction components mentioned in (a) to (e) above are preferably: (a) a halocarboxylic acid of the formula Mp (cnH2n ^ COOH, wherein M is a bromine or, preferably, a chlorine tower; p has a value of 1-3 and preferably 1 and n has a value of 1 to 7, for example 5-chlorocaproic acid, 3-bromobutyric acid, 2-chloropropionic acid, 4-bromocaprylic acid, trichloroacetic acid or, preferably, monochloroacetic acid or also the corresponding iodine and fluorine compounds; or a 3-lactone containing 4 to 5 carbon atoms and preferably a polyhydroxy-substituted lactone having the molecular formulas C 1 H 2 O 2;
CcHo0,- tai tai niiden seokset; bob b 1U b (c) edellä mainittu laktoni; (d) edellä mainittu halokarboksyylihappo ja sokerihappoa sisältävän sulfiittijäteliemen johdannainen, joka on saatu sulfiittijäteliemen reaktiolla alkalimetalli- ja mieluummin natriumsyanidin kanssa läsnäolevien pelkistävien sokerien syanohydriinin muodostamiseksi, jota seuraa saadun reaktiotuotteen hydrolyysi; ja (e) edellä mainittu sulfiittijäteliemen johdannainen.CcHo0, - or mixtures thereof; bob b 1U b (c) the aforementioned lactone; (d) the aforementioned halocarboxylic acid and a derivative of a sulfite waste liquor containing sugar acid obtained by reacting a sulfite waste liquor with an alkali metal and preferably sodium cyanide to form cyanohydrin of the reducing sugars present, followed by hydrolysis of the obtained reaction product; and (e) the aforementioned sulfite waste liquor derivative.
Uudelleen sulfonoitujen, hapetettujen lignosulfaattien, joita kuvataan tarkemmin jäljempänä ja jotka on aikaisemmin desulfonoitu, reaktio halokarboksyylihapon kanssa suoritetaan vesipitoisessa alka-lisessa väliaineessa, jonka pH on mieluummin vähintään 8. Alkalinen väliaine on varustettu ammonium-, alkalimetalli- tai maa-alkali-metalliemäksellä tai niiden seoksilla mukaanluettuna esimerkiksi karbonaatit, bikarbonaatit tai kun käytetyn kationin suhteen sopii, amiinit. Suositeltavia ovat kationien natrium, litium, kalium ja kalsium sekä, mutta vähemmän toivotusti strontium ja barium hydroksidit. Reaktio tapahtuu toivotusti lämpötilassa välillä 20-110°C ja ympäristön paineessa 2-6 tunhin aikana; ja kaikkein mieluimmin n. 80-100°C:n lämpötilassa n. 5 tunnin aikana. Ajan, 69860 lämpötilan ja paineen parametrit eivät kuitenkaan ole kovin kriittisiä.The reaction of the resulfonated oxidized lignosulfates, described in more detail below and previously desulfonated, with a halocarboxylic acid is carried out in an aqueous alkaline medium, preferably having a pH of at least 8. The alkaline medium is provided with an ammonium, alkali metal or alkaline earth metal base or mixtures including, for example, carbonates, bicarbonates or, where appropriate for the cation used, amines. Sodium, lithium, potassium and calcium as well as, but less desirably, strontium and barium hydroxides are preferred. The reaction is desirably carried out at a temperature between 20-110 ° C and at ambient pressure for 2-6 hours; and most preferably at a temperature of about 80-100 ° C for about 5 hours. However, the parameters of time, temperature and pressure of 69860 are not very critical.
Erityisen suositeltavassa toteutusmuodossa kuitenkin edellä olevan valmistetun karboksialkyloidun tuotteen (ja toivotuimmin karboksi-metyloidun johdannaisen) annetaan edelleen reagoida yhden tai useampien edellä mainittujen hydroksisubstituoitujen laktonien ja mieluummin glukonodeltalaktonin kanssa, sanotun laktonin määrän ollessa 5-20 paino-% ja mieluummin n. 7,5 % koko lignosulfonaatti-halokarboksyylihapporeaktiotuotteesta jatkotuotteen aikaansaamiseksi, jonka uskotaan olevan laktonin ja aikaisemman vaiheen konden-saatioreaktiotuotteen additioreaktiotuote; tuotteen, jolle yllättäen on luonteenomaista kyky antaa hydraulisille sementeille vieläkin merkittävämmin parantunut lämpötila- ja painestabiilisuus, ennustettavuus, suolansietokyky ja geelittymisen vastustuskyky yhdistettynä sen ajanjakson pitenemiseen, jossa sementin kovettuminen tapahtuu jopa äärimmäisen korkeissa lämpötiloissa, joita tavataan porausrei'issä n. 3000 tai 5000 metrin tai suuremmissa syvyyksissä. Laktoni on helppo syöttää lignosulfonaatin ja halo-karboksyylihapon reaktiotuoteseokseen.However, in a particularly preferred embodiment, the carboxyalkylated product (and most preferably the carboxymethylated derivative) prepared above is further reacted with one or more of the aforementioned hydroxy-substituted lactones and preferably gluconodeltalactone, said lactone amounting to 5-20% by weight and preferably n% to 5% by weight. the entire lignosulfonate-halocarboxylic acid reaction product to provide a further product believed to be an addition reaction product of the lactone and the previous stage condensation reaction product; a product which is surprisingly characterized by the ability to give hydraulic cements even more significantly improved temperature and pressure stability, predictability, salt resistance and gelation resistance combined with an extension of the period during which the cement hardens even at extremely high temperatures or 3,000. at greater depths. The lactone is easily fed into the reaction product mixture of lignosulfonate and halo-carboxylic acid.
Hydroksyloitujen laktonien annetaan samalla tavoin reagoida ligno-sulfonaattilähtöaineiden kanssa ilman välissä olevaa reaktiota halokarboksyylihapon kanssa toisessa toteutusmuodossa, jossa kuitenkin saatu tuote, vaikka onkin parempi kuin lignosulfonaatti-lähtöaine sementin hidastusaineena, on joka tapauksessa tehottomampi varmistamaan sementin hidastuksen suurella suolansietoky-vyllä kuin kloori- tai bromikarboksyylihappo-lignosulfonaattikon-densaatiotuote ja merkittävästi tehottomampi kuin happokondensaatio-laktonireaktiotuote.Hydroxylated lactones are similarly reacted with lignosulfonate starting materials without intermediate reaction with a halocarboxylic acid in another embodiment, however, the product obtained, although better than the lignosulfonate starting material as cement retardant, is in any case less effective at ensuring high deceleration -lignosulfonate condensation product and significantly less effective than the acid condensation lactone reaction product.
Lisättiinpä laktoni uudelleen sulfonoituun lignosulfonaattiin, joka ei ole reagoinut halokarboksyylihapon kanssa tai syötettiin happokondensaation reaktiotuoteseokseen, reaktio menee loppuun suhteellisen lyhyessä 0,5-1,5 tunnin ajassa ja mieluummin n. 0,5 tunnissa ja suoritetaan mieluummin ympäristön paineessa lämpötila-alueella 75-100°C ja mieluummin välillä 80-85°C.Whether the lactone is re-added to the sulfonated lignosulfonate which has not reacted with the halocarboxylic acid or fed to the acid condensation reaction product mixture, the reaction is completed in a relatively short time of 0.5-1.5 hours and preferably about 0.5 hours and is preferably performed at ambient pressure in the range of 75-100 ° C and preferably between 80-85 ° C.
Vaikka tarkoituksena ei ole rajoittua mihinkään kyseisen reaktio-prosessin teoreettisiin tarkasteluihin, uskotaan, että laktonit 69860 ·· .: yf '---· reagoivat lignosulfonaattireagenssin aktiivisten vetykohtien kanssa ja erityisesti fenoliryhmän hapen kanssa muodostaen kumpiakin sidoksia ja samanaikaisesti tämän kanssa sulfoniryhmiä, joiden kanssa laktonien uskotaan muodostavan estereitä.Although not intended to be limited to any theoretical consideration of this reaction process, it is believed that the lactones 69860 ··.: Yf '--- · react with the active hydrogen sites of the lignosulfonate reagent and in particular with the oxygen of the phenol group to form both bonds and simultaneously sulfone groups with lactone groups. believed to form esters.
Kuten yllä mainittiin uusia ja parannettuja sementin hidastus-aineita valmistetaan myös lignosulfonaattilähtöaineiden tai niiden halokarboksyylihappokondensaatio-reaktiotuotteiden reaktiolla sulfiittijäteliemen johdannaisen kanssa, joka on saatu läsnäolevien pelkistävien sokerien reagoidessa syanidin kanssa syanohyd-riinin muodostamiseksi, ja hydrolyysillä; ja vielä paremmin syanidin reaktiolla stökiömetrisissä suhteissa laskettuna glukoosi-pitoisuuden perusteella kaikille läsnä oleville pelkistäville sokereille, kuten klassillisen Killiani-Fischer-syanohydriini-synteesin käytössä. Tarkasteltaessa edellä olevaa syano-hydriini-reaktiota käytetty sulfiittijäteliemireagenssi modifioidaan ensin lisäämällä pelkistäviä sokereita riittävä määrä, jotta siihen saataisiin pelkistävien sokereiden pitoisuudeksi n. 25 paino-%. Tästä sokeripitoisuudesta 18-20 % koostuu mieluummin pentooseista ja 20-25 % heksooseista. Reaktiosarja, joka edelleen heijastaa Killiani-syanohydriinisvnteesin käyttöä, päättyy saadun syano-hydriinin hydrolyysiin vastaavaksi sokerihapoksi. Tämän reaktion tuloksena on lisähiilen liittyminen jokaiseen sokerimolekyyliin. Näin ollen saadaan lignosulfaatti, jossa pelkistävän sokerin pi- . toisuus, joka on yhteensä n. 25 % sen kiinteiden aineiden pitoisuudesta, konvertoidaan oleellisesti sokerihapoiksi, joiden kokonaismäärä on yli 25 % ja korkeintaan n. 32 paino-% lignosulfonaa-tin kuiva-ainepitoisuudesta sen pentoosi- ja heksoosisisällön konvertoituessa vastaaviksi painoväkevyyksiksi kokonaissokeri-happosisällöstä, ts. n. 18-20 %:ksi 6-jäsenisiä sokerihappoja ja 20-25 %:ksi 7-jäsenisiä sokerihappoja. Hydrolyysi toteutetaan sopivasti syöttämällä syanohydriini alkaliseen vesiliuokseen, jonka pH on n. 10, n. 1 tunnin aikana 70-80°C:n lämpötilassa normaalipaineessa edellä olevan Killiani-svnteesin mukaisesti.As mentioned above, new and improved cement retardants are also prepared by reacting lignosulfonate starting materials or their halocarboxylic acid condensation reaction products with a sulfite waste liquor derivative obtained by reacting the reducing sugars present with cyanide to form cyanohydrin, and and even better by the reaction of cyanide in stoichiometric ratios based on glucose content for all reducing sugars present, such as in the use of Classical Killian-Fischer cyanohydrin synthesis. Considering the above cyanohydrin reaction, the sulfite waste liquor reagent used is first modified by the addition of a sufficient amount of reducing sugars to give a reducing sugar content of about 25% by weight. Of this sugar content, 18-20% preferably consists of pentoses and 20-25% hexoses. The series of reactions, which further reflects the use of Killian cyanohydrin synthesis, results in the hydrolysis of the resulting cyanohydrin to the corresponding sugar acid. This reaction results in the incorporation of additional carbon into each sugar molecule. Thus, a lignosulfate is obtained in which the reducing sugar pi-. a total of about 25% of its solids content is converted substantially to sugar acids with a total content of more than 25% and not more than about 32% by weight of the dry matter content of the lignosulfonate as its pentose and hexose content is converted to the corresponding weight concentrations of total sugar acid, i.e., about 18-20% of 6-membered sugar acids and 20-25% of 7-membered sugar acids. The hydrolysis is conveniently carried out by feeding the cyanohydrin to an alkaline aqueous solution having a pH of about 10 for about 1 hour at a temperature of 70-80 ° C under normal pressure according to the Killian synthesis above.
Viimemainitun pitoisuuden on havaittu olevan erityisen tehokas aikaansaamaan toivottavan korkeaa lämpötilaa ja korkeaa painetta kestäviä hidastuslisäaineita. Todellisuudessa ligno-sulfonaattituote, joka on saatu reaktiosta sulfiittijäteliemen kanssa, joka puolestaan on peräisin syanohydriinireaktiosarjasta, f:' ·. 7';'·· '· ·' ·''· ' 69860 jossa tämä sulfiittijäteliemituote, josta käytetään jäljempänä mukavuussyistä nimitystä KELIG 32, sisältää 7-jäsenisen sokeri-hapon pitoisuuksia, jotka ovat selvästi yli 20 %, ts. 20-75 % tai enemmänkin läsnä olevasta kokonaissokerihappopitoisuudesta, saa aikaan erittäin toivottavia sementin hidastimia. Nämä jälkimmäiset lignosulfonaatit ovat erityisen hyödyllisiä, kun niille on suoritettu reaktio uudelleensulfonoitujen, desulfonoitujen lignosulfonaattien ja halokarboksyylihapon, erityisesti kloori-etikkahapon reaktiotuotteen kanssa, joka antaa näille sementeille erinomaisen termisen sementin hidastinkyvyn.The latter concentration has been found to be particularly effective in providing the desired high temperature and high pressure resistant retardation additives. In fact, the ligno-sulfonate product obtained from the reaction with sulfite waste liquor, which in turn is derived from a series of cyanohydrin reactions, f: '·. 7 ';' ·· '· ·' · '' · '69860 wherein this sulphite waste liquor product, hereinafter referred to as KELIG 32 for convenience, contains concentrations of 7-membered sugar acid which are well above 20%, i.e. 20-75% or more of the total sugar acid content present, provides highly desirable cement retarders. These latter lignosulfonates are particularly useful when reacted with the reaction product of resulfonated, desulfonated lignosulfonates and a halocarboxylic acid, especially chloroacetic acid, which gives these cements an excellent thermal cement retarder.
Suoritettiinpa syöttö uudelleensulfonoituun lignosulfaattiin, joka ei ole reagoinut halokarboksyylihapon kanssa tai lisättiin happokondensaation tuoteseokseen reaktio menee loppuun suhteellisen lyhyessä 0,5-1,5 tunnin ajassa ja mieluummin n. 0,5 tunnissa, kuten laktonilisäyksenkin tapauksessa ja se suoritetaan ympäristön paineessa mieluummin lämpötila-alueella n. 50-100°C ja mieluummin välillä 60-90°C. Saadun syanohydriinin hydrolyysi suoritetaan helposti standardimenetelmin.Whether fed to resulfonated lignosulphate which has not reacted with the halocarboxylic acid or added to the acid condensation product mixture, the reaction is completed in a relatively short time of 0.5-1.5 hours and preferably in about 0.5 hours, as in the case of lactone addition and preferably at ambient pressure. about 50-100 ° C and preferably between 60-90 ° C. The hydrolysis of the resulting cyanohydrin is readily performed by standard methods.
Tässä käytettäväksi tarkoitetun reagenssijohdannaisen muodostuksessa sulfiittijäteliemi on se, joka on saatu standardi happamasta sulfiittikeittoprosessista käyttäen mieluummin lehtipuu- tai havupuumassaa. Sulfiittijäteliemi on mieluummin väkevöity keit-timestä saadusta laimeasta n. 14 %:n kuiva-ainepitoisuudesta mieluummin n. 45 %:n kuiva-ainepitoisuuteen. Tämä väkevöinti varmistetaan haihduttamalla tavanomaisessa sulfiittijäteliemen haihduttimessa, esim. standardi Triple Effect Rosenblad-haihdut-timessa.In forming the reagent derivative for use herein, the sulfite waste liquor is that obtained from a standard acid sulfite cooking process, preferably using hardwood or softwood pulp. The sulfite waste liquor is preferably concentrated from a dilute solids content of about 14% obtained from the digester to a dry matter content of about 45%. This concentration is ensured by evaporation in a conventional sulfite waste liquor evaporator, e.g. a standard Triple Effect Rosenblad evaporator.
Kuten yllä mainittiin reagoivina lähtöaineina käytetyt lignosulfonaatit ovat hapetetun, osittain de-sulfonoidun lignosulfonaatin johdannaisia, jotka on saatu hapetetussa jäteliemessä laimealla vanilliinilla hapetetusta havupuun tai, vaikkakaan ei yhtä mielellään lehtipuun sulfiittijäte-liemestä hapottamalla ennen vanilliinin uuttoa orgaanisella liuottimena, kuten on esitetty US-patentissa n:o 2 491 832; ja kun suhteellisen yhtenäinen molekyylikoko on varmistettu, käsitellään desulfonoituja lignosulfonaattimolekyvlejä edelleen esimerkiksi natriumbisulfiiti 11a ja aldehydillä, mieluummin ' ' -: ’ 8·' ·· 69860 formaldehydillä korotetussa lämpötilassa esim. 160°C:ssa ja paineessa (1000 kPa) sulfoalkylaatiksi ja mieluummin sulfomety-laatiksi US-patentissa n:o 4 069 217 kuvatulla tavalla.As mentioned above, the lignosulfonates used as reactive starting materials are derivatives of oxidized, partially de-sulfonated lignosulfonate obtained in oxidized waste liquor by oxidizing dilute vanillin in softwood or, although less favorably in deciduous sulfite waste liquor, by acidification prior to vanillin extraction. : o 2 491 832; and when the relatively uniform molecular size is ensured, the desulfonated lignosulfonate molecules are further treated with, for example, sodium bisulfite 11a and aldehyde, preferably '8 -' ·· 69860 formaldehyde at elevated temperature e.g. 160 ° C and pressure (1000 kPa) sulfoalky as described in U.S. Patent No. 4,069,217.
Käyttäen US-patentin n:o 2 49.1 832 menetelmää toteutunut de-sulfonoitumisaste riippuu reaktioon syötetystä emäsmäärästä; toteutetun hapetuksen voimakkuudesta (so. käytetyn ilman tai hapen suhteellinen määrä, välttäen huolellisesti sellaisia ankaria hapetusolosuhteita, jotka saattaisivat aiheuttaa de-metylaatiota); noudatetuista reaktioaika- ja lämpötila-aikatauluista ja käsiteltävän lignosulfonaattia sisältävän sulfiit-tijäteliemen kiinteiden aineiden laimennuksesta, johon yleensä käytetään vettä (voimakkaampien laimennusolosuhteiden pyrkiessä johtamaan laajempaan desulfonointiin todennäköisesti seurauksena käytetyn hapettavan vaikutuksen aiheuttamasta reagoivien molekyylien kasvaneesta saatavuudesta).Using the process of U.S. Patent No. 2 49.1,832, the degree of de-sulfonation achieved depends on the amount of base introduced into the reaction; the intensity of the oxidation carried out (i.e., the relative amount of air or oxygen used, carefully avoiding severe oxidation conditions that could cause demethylation); the reaction time and temperature schedules followed and the dilution of the solids of the lignosulphonate-containing sulphite waste liquor to be treated, usually using water (with higher dilution conditions tending to lead to wider desulphonation likely due to increased availability of reactive molecules).
Vaikka erittäin toivottavia osittain desulfonoituja lignosulfo-naattimateriaaleja valmistetaan alkalisella hapetuksella, joka suoritetaan käyttäen sulfiittijätelientä, joka sisältää n.Although highly desirable partially desulfonated lignosulfonate materials are prepared by alkaline oxidation performed using sulfite waste broth containing n.
30-35 paino-% liuenneita kuiva-aineita, jäteliemissä, joita keitetään desulfonointiprosessissa, voi olla vain 14-10 % tai jopa 40 % kuiva-aineita edullisten desulfonoitujen tuotteiden saamiseksi.30-35% by weight of dissolved solids, the waste liquors boiled in the desulfonation process may contain only 14-10% or even 40% solids to obtain the preferred desulfonated products.
Käytännössä lähes mitä tahansa alkalihydroksidiliuosta voidaan käyttää osittaisen desulfonointireaktion suorittamiseen, vaikka heikompi alkalisuus johtaa yleensä pienempään desulfonointiin. Enemmän emästä tai hydroksidia (NaOH) vaaditaan, kun sokereita ja muita sakkarideja on läsnä (ja niitä on tavallisesti läsnä muuten käsittelemättömissä sulfiittijäteliemissä) huomattavampia määriä, sakkaridien hajaantumisen aikaansaamiseksi. Tavallisesti erittäin hyvät tulokset saavutetaan, kun riittävää hydroksidiväkevyyttä ylläpidetään koko desulfonointikeiton ajan reaktiomassan pitämiseksi suhteellisen korkealla pH-alueella välillä n. 10,5-11. Esimerkiksi tyydyttävään ligno-sulfonaatin kuiva-aineiden ja reaktiomassassa käytetyn hydroksidin väliseen suhteeseen liittyy lignosulfonaatin vesiliuoksen 69 8 60 käyttö, jonka väkevyys on n. 31-32 paino-%, jonka ominaispaino on n. 1,22-1,24 ja joka sisältää liuoksessa hydroksidiväkevyy-den n. 140 g NaOH/1.Virtually any alkali hydroxide solution can be used to perform a partial desulfonation reaction, although poorer alkalinity generally results in less desulfonation. More base or hydroxide (NaOH) is required when sugars and other saccharides are present (and are usually present in otherwise untreated sulfite waste liquors) in substantial amounts, to effect disintegration of saccharides. Generally, very good results are obtained when a sufficient hydroxide concentration is maintained throughout the desulfonation cooking to keep the reaction mass in a relatively high pH range of about 10.5-11. For example, a satisfactory ratio between the solids of the lignosulfonate and the hydroxide used in the reaction mass involves the use of an aqueous solution of lignosulfonate 69 8 60 having a concentration of about 31-32% by weight, a specific gravity of about 1.22-1.24 and containing in solution hydroxide concentration of about 140 g NaOH / l.
Riittävät hapetusolosuhteet sulfiittijäteliemessä olevan lig-nosulfonaatin haluttujen desulfonointialueiden saavuttamiseksi voidaan saada aikaan syöttämällä lähes riippumatta siitä johdetaanko ilmaa vai happea keitettävän reaktiomassan läpi, n. 20-25 grammasta n. 40-50 grammaan alkuainehappea (so. 02) jokaista 100 grammaa kohti desulfonoitavassa lignosulfonaattimateriaa-lissa olevaa ligniiniä. Todellisessa käytännössä usein toi-votumman osittain desulfonoidun materiaalin alueen saamiseksi käytetään n. 27-35 g 02 yhtä grammaa kohti ligniiniä.Sufficient oxidation conditions to achieve the desired desulfonation ranges of the ligosulfonate in the sulfite waste liquor can be achieved by feeding almost regardless of whether air or oxygen is passed through the boiling reaction mass, from about 20-25 grams to about 40-50 grams of elemental oxygen (i.e., 02) per 100 grams per desulfonation. lignin. In actual practice, about 27-35 g O 2 per gram of lignin is often used to obtain a more desirable range of partially desulfonated material.
Vaikka vaihteluita saattaa esiintyä, lämpötiloja alueella n. 140-170°C ja edullisesti n. 165°C käytetään tavallisesti kaikkein mieluimmin. Luonnollisesti reaktiomassaa keitetään, kunnes haluttu desulfonointiaste (tai kun vanilliini-sivutuote on tärkeä, sen haluttu saanto) on saavutettu. Tavallisesti ja 165°C:n tasolla keittoaika on luokkaa n. 45 minuuttia; käytettävä opti-miaika, kuten alaan perehtyneet voivat arvioida, riippuu reaktio-olosuhteista ja kulloisestakin desulfonointiasteesta, joka halutaan saadulle osittain desulfonoidulle lignosulfonaatti-materiaalille. Useimmiten on edullisinta (ellei kirjaimellisesti välttämätöntä materiaalin käsittelytarkoituksia varten) lopettaa keitto, kun jonkin verran vapaata hydroksidia vielä on jäljellä reaktiomassassa. Tä.llä pyritään estämään emulgoitu-misongelmat myöhemmin osittain desulfonoidun lignosulfonaatin talteenoton aikana. Edullisesti ja mainittua tarkoitusta varten reaktio voidaan tämän mukaisesti lopettaa, kun esim. n. 4-5 g/1 vapaata NaOH:a havaitaan olevan jäljellä reaktiomassassa.Although variations may occur, temperatures in the range of about 140-170 ° C, and preferably about 165 ° C, are usually most preferably used. Naturally, the reaction mass is boiled until the desired degree of desulfonation (or when the vanillin by-product is important, its desired yield) is achieved. Usually, and at the 165 ° C level, the cooking time is of the order of about 45 minutes; the optimum time to be used, as will be appreciated by those skilled in the art, will depend on the reaction conditions and the degree of desulfonation desired for the partially desulfonated lignosulfonate material obtained. In most cases, it is most preferred (unless literally necessary for material handling purposes) to stop cooking while some free hydroxide is still present in the reaction mass. The aim is to prevent emulsification problems later during the recovery of the partially desulfonated lignosulfonate. Preferably and for said purpose, the reaction can accordingly be stopped when, for example, about 4-5 g / l of free NaOH are found to remain in the reaction mass.
US-patentin n:o 2 491 832 menetelmän toteuttaminen tuottaa täten hapetettua jätelientä, joka sisältää osittain desulfo-noituja, yleensä happoon liukenemattomia kemiallisesti muutettuja orgaanisia ligniiniaineita. Nämä yleensä eristetään tai vaihtoehtoisesti fraktioidaan happosaostuksella käyttäen mieluimmin rikkihappoa, joka poistaa erilaiset niissä olevat lietettä tuottavat, enimmäkseen kalsiumpohjäiset aineosat.The implementation of the process of U.S. Patent No. 2,491,832 thus produces an oxidized waste liquor containing partially desulfonated, generally acid-insoluble, chemically modified organic lignin substances. These are generally isolated or alternatively fractionated by acid precipitation, preferably with sulfuric acid, which removes the various sludge-producing, mostly calcium-based constituents therein.
: . 10 ' 69860:. 10 '69860
Saostuksen jälkeen puhdistettu osittain desulfonoitu lignosul-fonaattimateriaali yleensä liuotetaan hydroksidiin natriumsuolan saamiseksi.After precipitation, the purified partially desulfonated lignosulfonate material is generally dissolved in hydroxide to give the sodium salt.
Näin saatu osittain desulfonoitu lignosulfonaattimateriaali ei selvästikään ole aikaansaatavissa alkuperäisistä sulfiittijäte-liemistä, kuten niinkutsutut "lignosulfonaatit" ("vesiliukoinen" kalsium- tai vastaava lignosulfonaattisuola tai lignosulfonihap-po, jota on kuvattu esimerkiksi US-patentissa n:o 2 880 102). Päinvastoin kun osittain desulfonoidut lignosulfonaatit eristetään tavanomaisin keinoin, kuten happosaostuksella tai ultra-sentrifugoinnilla, ne ovat poikkeuksellisen puhtaita materiaaleja, jotka eivät sisällä oleellisesti lainkaan sokereita tai polysakkarideja ja joissa on vain häviäviä jälkiä, jos lainkaan, yhdistynyttä rikkiä sulfiittimuodossa. Edelleen näillä lignosulf onaateilla on suhteellisen yhtenäiset ja oleellisesti muuttumattomat suhteelliset molekyylikoko-cminaisuudet samoin kuin muitakin ominaisia ja selvästi erottuvia ominaisuuksia.The partially desulfonated lignosulfonate material thus obtained is clearly not obtainable from the original sulfite waste liquors, such as the so-called "lignosulfonates" ("water-soluble" calcium or equivalent lignosulfonate salt or lignosulfonic acid) described in, for example, U.S. Patent No. 8: In contrast, when partially desulfonated lignosulfonates are isolated by conventional means, such as acid precipitation or ultracentrifugation, they are exceptionally pure materials that contain substantially no sugars or polysaccharides and have only vanishing traces, if any, of combined sulfur. Furthermore, these lignosulfonates have relatively uniform and substantially unchanged relative molecular size properties as well as other characteristic and distinct properties.
Vaikka sokeria ja sakkaridia sisältävä sulfiittijäteliemi on myös hyödyllinen lähtöaineena osittain desulfonoitujen ligno-Sulfonaattien valmistukseen joista tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä hidastimina käytetyt uudelleen sulfonoidut seokset on johdettu, muulla tavoin käsiteltyjä sulfiittijäteliemiä voidaan yhtä hyvin käyttää. Näitä voivat esimerkiksi olla ne, joita on aikaisemmin käsitelty erilaisilla tavoilla ja muihin alkuperäisiin konversiotarkoituksiin, joissa sokereita ja/tai sakkarideja käytetään ja kulutetaan, kuten hiivan tai alkoholin esivalmis-tuksessa raa'asta sulfiittijäteliemestä, tai muulla tavoin, jotka antavat vähemmän sokeria ja/tai sakkaridia sisältävää tai sak-karidivapaata sulfiittijätelientä.Although sugar- and saccharide-containing sulfite waste liquor is also useful as a starting material for the preparation of partially desulfonated ligno-sulfonates from which the resulfonated mixtures used as retarders in the process of this invention are derived, otherwise treated sulfite waste liquors may equally be used. These may be, for example, those previously treated in various ways and for other original conversion purposes where sugars and / or saccharides are used and consumed, such as in the preparation of yeast or alcohol from crude sulphite waste liquor, or in other ways that give less sugar and / or saccharide-containing or saccharide-free sulfite waste broth.
Alkalisesti hapetetuilla, osittain desulfonoiduilla lignosulfonaa-teilla, jotka ovat anionisia polyelektrolyyttejä, joiden molekyyli- 69860 η koot ovat tavallisesti luokkaa 1000-20 000 ja joista kyseessä olevan käytännön mukaisesti sementin hidastimina käytetyt uudelleen sulfo-noidut tuotteet saadaan, on yleensä orgaanisen sullonirikin, so. -SO3, pitoisuus, joka laskettuna rikin painoprosenttina on laajasti välillä n. 1/2 - 5 paino-%. Edullisemmin moniin tarkoituksiin tämä rikkialue on välillä n. 1 3/4 - 3 1/4 paino-?,, vaikka melko usein on suositeltavaa, että osittain desulfonoitu 1ignosulfonaatti sisältää n. 2,2 - 2,8 paino-% yhdistynyttä rikkiä sulfonimuodossa.Alkali-oxidized, partially desulfonated lignosulfonates, which are anionic polyelectrolytes with molecular sizes in the range of 69860 η and usually of the order of 1000-20,000 and from which the resulfonated products used as cement retarders in accordance with the present practice are obtained, generally have organic sulfonic sulfur, -SO3, a content which, calculated as a percentage by weight of sulfur, is broadly in the range from about 1/2 to 5% by weight. More preferably, for many purposes, this sulfur range is from about 1 3/4 to 3 1/4 by weight, although it is quite often preferred that the partially desulfonated lignosulfonate contains about 2.2 to 2.8 weight percent of combined sulfur in sulfone form.
Kaupallisesti saatava tuote "MARASPERSE CB" (TM), jota valmistaa AMERICAN CAN COMPANY, on esimerkki alkalisesti hapetetusta, hydrolysoidusta, osittain desulfonoidusta lignosulfonaattimateriaalista, joka on hyödyllinen lähtöaineena, josta voidaan johtaa tämän keksinnön liukoiseksi tehdyistä uudelleensulfonoiduista lignosulfonaateis-ta koostuvat sementin hidastuslisäaineet.The commercially available product "MARASPERSE CB" (TM), manufactured by AMERICAN CAN COMPANY, is an example of an alkaline oxidized, hydrolyzed, partially desulfonated lignosulfonate material useful as a starting material from which the solubilized resulfonated lignosulfonate-cemented hydronylated compounds of this invention can be derived.
"MARASPERSE CB"- valmisteella sen tavallisesti saatavassa muodossa on yleensä seuraavat tyypilliset analyysiparametrit ja fysikaaliset ominaispiirteet:"MARASPERSE CB" in its normally available form usually has the following typical analytical parameters and physical characteristics:
Tyypilliset analyysit (kosteusvapaana ja painoprosentteina): pH - 3 % liuos 8,5 - 9,2Typical analyzes (moisture free and percentage by weight): pH - 3% solution 8.5 - 9.2
Kokonaisrikki S:nä, % 2,5 - 2,9Total sulfur as S,% 2.5 - 2.9
Sulfaattirikki S:nä, % 0,1 - 0,25Sulfate sulfur as S,% 0.1-0.25
Sulfiittirikki S:nä, % 0 - 0,05Sulfite sulfur as S,% 0 to 0.05
CaO, % 0,02- 0,05CaO,% 0.02-0.05
MgO» % jälkiä - 0,03MgO »% traces - 0.03
Na20, % 9,4 - 9,9Na 2 O,% 9.4 - 9.9
Pelkistäviä sokereita, % 0 OCII3, % 12,4-12,9Reducing sugars,% 0 OCII3,% 12.4-12.9
Natriumlignosulfonaattia, % 99 - 99,6Sodium lignosulfonate,% 99-99.6
Kiinteitä aineita, % 92-94 UItraviolottianaiyysit (K-arvo edustaa perusviivaa)Solids,% 92-94 UItraviolet analyzes (K-value represents baseline)
Ylä-UV: K kiinteitä maksimissa (275 m^,u) 29 - 30,5 K OCH3 maksimissa - 225 -250 12Upper UV: K solids at maximum (275 m ^, u) 29 - 30.5 K OCH3 at maximum - 225 -250 12
Dif f erentiaali-UV: 69860Differential UV: 69860
Maks ran 250-252 K kiinteitä maksimissa 10 - 11,3 K OCH3 maksimissa 82 - 88Max
Perusviiva K kiinteitä 9,5 - 10,5Baseline K solid 9.5 to 10.5
Fenoli -OH, % 1,8 - 2,1 OH/OCH3 0,26- 0,30Phenol -OH,% 1.8-2.1 OH / OCH 3 0.26-0.30
Fysikaaliset ominaisuudetPhysical properties
Tavallinen muoto jauheThe usual form of powder
Kosteuspitoisuus (maks, % H2O) 8,0 Väri mustaMoisture content (max,% H2O) 8.0 Color black
Irtopainotiheys (g/cm^) 0,69 - 0,75Bulk density (g / cm 2) 0.69 to 0.75
Liukoisuus veteen (%) 100Solubility in water (%) 100
Liukoisuus öljyihin ja useimpiin orgaanisiin liuottimiin (%) 0Solubility in oils and most organic solvents (%) 0
Pintajännitys, 1 % liuos (N/m) n. 51,4 x 10-^Surface tension, 1% solution (N / m) ca. 51.4 x 10- ^
Vaikka tunnettuja alkalisesti hapetettuja, hydrolysoituja, osittain desulfonoituja lignosulfonaatteja, kuten "MARASPERSE CB"-tuotteita on pidetty toivottavina pinta-aktiivisina, dispergoivina ja pesuai-nevalmisteina, jotka ovat hyödyllisiä sementtiä hidastavina lisäaineina monissa olosuhteissa, niillä samoin kuin niiden uudelleensul-fonoiduilla seuraajatuotteilla on havaittu olevan tiettyjä luontaisia rajoituksia kriittisissä porausreikien sementointisovellutuksis-sa ja laajaan käyttöön tällä alalla. Huomionarvoisia näistä vaikeuksista mitä tulee erityisesti osittain desulfonoituihin lignosulfo-naatteihin, ovat niiden suhteellisen rajoitettu liukoisuus suola-vesiliuoksiin ja niiden epätyydyttävä luotettavuus ja ennustettavuus mitä tulee geelin hallintaan ja sementin kovettumisen hidastus— aikaan, kun niitä käytetään porausreikien sementtilietteissä ja -pastoissa, joihin ne on liitetty.Although known alkaline oxidized, hydrolyzed, partially desulfonated lignosulfonates, such as "MARASPERSE CB" products, have been considered desirable surfactants, dispersants, and detergent compositions useful as cement retardant additives under many conditions, as well as there are certain inherent limitations in critical borehole cementation applications and widespread use in this field. Notable of these difficulties, especially for partially desulfonated lignosulfonates, are their relatively limited solubility in aqueous saline solutions and their unsatisfactory reliability and predictability in terms of gel control and retardation of cement hardening time when used in borehole cement slurries and joints. .
Uudelleensulfonoidut 1ignosulfonaatit, jotka on johdettu edellä mainituista osittain desulfonoiduista liynosulfonaateista, saadaan, kuten tässä esityksessä muualla on mainittu, helposti mainitun alkalisesti hapetetun, hydrolysoidun, osittain desu1 fono idun iigno-sulfonaattilähtöaineen suoralla sulfonoinnilla tai sulfoalkyloinnil-la. Tavallisesti ja vaivattomimmin tämä tehdään sopivilla sulfonoin-tireagensseilla lähtöaineen vesiliuoksessa, edullisesti käyttäen sekoitusta reaktion aikana (jota on sitä parempi mitä voimakkaampi 13 69860 se on ja voidaan toteuttaa mekaanisella sekoituksella tai hämmennyksellä tai lisäksi sen höyryn sekoitusvaikutuksella, jota puristetaan reaktlomassaan, kun höyryä käytetään kuumennukseen) missä tahansa halutussa sopivassa lämpötilassa. Yleensä reaktio voidaan suorittaa lämpötila-alueella n. 50-200°C, vaikka on tavallisesti toivottavaa ajaa vähintään kiehumislämpötilassa (esim. vähintään 100°C:ssa ja jopa 175°C:ssa) tarpeettoman pitkien reaktioaikojen välttämiseksi. Tavallisesti lämpötila luokkaa 160°C on tyydyttävä useimpiin uudel-leensulfonomtivaiheisiin. Reaktio toteutetaan luonnollisesti vastaavassa paineessa, ts. välillä n. 360-1400 kPa ja mieluummin n.The resulfonated lignosulfonates derived from the aforementioned partially desulfonated lysosulfonates are obtained, as mentioned elsewhere in this specification, by direct sulfonylation or sulfoalkylation of said alkali oxidized, hydrolyzed, partially desulfonated lignosulfonate starting material. Usually and most easily this is done with suitable sulfonating reagents in an aqueous solution of the starting material, preferably using stirring during the reaction (which is better the stronger it is and can be accomplished by mechanical stirring or stirring or in addition by the stirring effect of steam pressed into the reaction pulp). at any desired suitable temperature. In general, the reaction can be carried out at a temperature in the range of about 50 to 200 ° C, although it is usually desirable to run at a minimum boiling point (e.g., at least 100 ° C and up to 175 ° C) to avoid unnecessarily long reaction times. Usually a temperature of the order of 160 ° C is satisfactory for most re-sulfonation steps. The reaction is, of course, carried out at a corresponding pressure, i.e. between about 360-1400 kPa and preferably approx.
1000 kPa: 4l paineessa, kun käytetään kiehumispisteen ylittäviä lämpötiloja. Reaktioaika vaihtelee yleensä asiaan kuuluvan lämpötilan mukaan, alempien lämpötilojen vaatiessa pitempiä aikoja. Korkeammissa lämpötiloissa uudelleensulfonointi voidaan saattaa päätökseen vain n. 1/2 tunnissa, kun taas asteikon alapään lämpötilat saattavat vaatia jopa 16 tuntia tai enemmänkin reaktion loppuunsaattamiseksi. Suoritettaessa uudelleensulfonointikeitto n. 160°C:ssa se saadaan loppuunsuoritetuksi n. yhdessä tunnissa.1000 kPa: at a pressure of 4 l when temperatures above the boiling point are used. The reaction time will generally vary with the temperature involved, with lower temperatures requiring longer times. At higher temperatures, resulfonation can be completed in only about 1/2 hour, while temperatures at the lower end of the scale may require up to 16 hours or more to complete the reaction. When the resulfonation soup is performed at about 160 ° C, it is completed in about one hour.
Mitä tahansa sopivia sulfonointireagensseja voidaan käyttää uudelleen-sulfonointireaktioon. Kun suoraa sulfonointia halutaan vastakohtana sulfoalkyloinniole, se voidaan edullisesti toteuttaa alkalimetalli-(kuten natrium-) bisulfiitilla tai rikkidioksidilla. Sulfoalkyloin-ti, jota usein suositellaan, suoritetaan sopivan alemman alkyylial-dehydin ja bisulfiitin seoksilla. Itse sulfonaattiryhmä, joka kiinnitetään suorassa sulfonoinnissa, on luonnollisesti -SO3H. Sulfo-alkylaatit, joihin tavallisesti liittyy 1-3 hiiliatomin alkyyliyksi-köitä, ovat rakennetta -(0χΗ2χ)-SO3H, jossa x on tavallisesti kokonaisluku 1-3 ja kun x on yli 1, alkyyliyksikkö voi olla kiinnitykseltään lineaarinen tai, kuten todennäköisesti useimmiten on asia, sisältää lyhyen sivuketjun. Yhteisviittauksen sulfonointiin (so. S03H-ryhmien liittämiseen) ja sulfoalkylointiin kattaa kaava: (CyH jossa y:llä on arvo 0-3 molemmat mukaanluettuina.Any suitable sulfonation reagents can be used for the resulfonation reaction. When direct sulfonation is desired as opposed to sulfoalkylinol, it can be preferably carried out with an alkali metal (such as sodium) bisulfite or sulfur dioxide. The sulfoalkylation, which is often recommended, is performed with mixtures of the appropriate lower alkyl aldehyde and bisulfite. The sulfonate group itself, which is attached in the direct sulfonation, is, of course, -SO 3 H. Sulfoalkylates, which usually have alkyl units of 1 to 3 carbon atoms, have the structure - (O 2 O) -SO 3 H, where x is usually an integer from 1 to 3, and when x is greater than 1, the alkyl unit may be linear in attachment or, as is likely most often, thing, includes a short side chain. The common reference to sulfonation (i.e., attachment of SO 3 H groups) and sulfoalkylation is encompassed by the formula: (CyH wherein y has a value of 0-3 inclusive.
Aldehydillä, jota käytetään ainakin suunnilleen stökiömetrisissä suhteissa bisulfiitin kanssa sulfoalkyioinneissa, joita suoritetaan uudelleensulfonointia varten, on yleensä rakenne: RCH:0, jossa R on vetyatomi tai 1-2 hiiliatomia sisältävä alkyy1iryhmä. On selvää, että haluttaessa voidaan käyttää seka—aldehydireaktiosysteemejä, vaikkakaan tästä ei tavallisesti ole mitään erityistä etua. Tavaili- 1-1 69860 sesti on erittäin toivottavaa suorittaa uude l Lecnsulfonointi sulfo-metv loi nti reaktio 11a käyttäen roagensseinä formaldehydiä (CH-^OJ ja natriumbisulfiittia (NaHS03) suIfometyyli-(-C»2S03H) kiinnitysten aikaansaamiseksi uudelleensulfonoituihin tuotteisiin.The aldehyde used in at least approximately stoichiometric proportions with the bisulfite in sulfoalkylations performed for resulfonation generally has the structure: RCH: 0, wherein R is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms. It will be appreciated that mixed aldehyde reaction systems may be used if desired, although there is usually no particular advantage in this. Conventionally, it is highly desirable to perform a new sulfonation of the sulfomethylation reaction 11a using formaldehyde (CH 2 Cl 2 and sodium bisulfite (NaHSO 3)) as roagents to provide attachments to the resulfonated products.
Kuten mainittiin suunnilleen stökiömetrisiä suhteellisia määriä al-dehyöi- ja bisulfiittireagensseja käytetään uudelleensulfonointiin; ja näitä käytetään määrät, joiden on laskettu aikaansaavan halutussa laajuudessa tai määrin sulfonihappoyksiköitä lopullisesti saatuun uudel leensul fono ituun tuotteeseen. Itse asiassa ± 20 %:n vaihtelu tarkoista stökiömetrisistä suhteista on hyväksyttävissä. Sulfome-tylointireaktioissa käytetyn formaldehydin määrä voi vaihdella välillä n. 1 1/2 - 12 paino-% uudelleensulfonoitavasta desulfonoi-dusta lähtöaineesta, kun taas bisulfiittia voidaan vastaavasti käyttää n. 5-40 paino-%:n määrät. Erityisen toivottava uudelleensulfo-metyloitu tuote, joka sisältää n. 5 1/2 paino-% rikkiä orgaanisessa sulfonisulfonaattimuodossa, saadaan antamalla kuvaculla tavalla MARASPERSE CB tuotteen tai sitä vastaavan aineen, joka tunnetaan kauppanimellä OPCOLOG A-lignosulfonaatti, valmistaja Ontario Paper Company, Thoreau, Ontario, Kanada, reagoida n. 15 paino-%:n kanssa natriumbisulfiittia ja 4 1/2 paino-%:nkanssa formaldehydiä laskettuna "MARASPERSE CB"-tuotteen painosta, keitettynä tunnin ajan 160° C:ssa.As mentioned, approximately stoichiometric relative amounts of aldehyde and bisulfite reagents are used for resulfonation; and these are used in amounts calculated to provide the desired amount or amount of sulfonic acid units in the final sulfonated product finally obtained. In fact, a ± 20% variation in exact stoichiometric ratios is acceptable. The amount of formaldehyde used in the sulfomethylation reactions can range from about 1 1/2 to 12% by weight of the resulfonated desulfonated starting material, while bisulfite can be used in amounts of about 5-40% by weight, respectively. A particularly desirable resulfonylated product containing about 5 1/2% by weight of sulfur in the organic sulfonesulfonate form is obtained by administering as described MARASPERSE CB or a similar substance known under the trade name OPCOLOG A lignosulfonate, manufactured by Ontario Paper Company, Thoreau, Ontario , Canada, react with about 15% by weight of sodium bisulfite and 4 1/2% by weight of formaldehyde, based on the weight of "MARASPERSE CB", boiled for one hour at 160 ° C.
Tämän keksinnön toteutuksessa lähtöaineina käytettävät uudelleensul-fonoidut tuotteet voivat haluttaessa sisältää minkä tahansa määrän välixlä n. 1 1/2 - 14 tai 15 paino-% rikkiä yhteensä yhdistyneessä orgaanisessa sulfonisulfonaattimuodossa. Edullisesti tällaisen rikin määrä on välillä n. 2 3/4 - 10 paino-% ja useimmiten suurempi toivottavuus saavutetaan rikin painoprosenttimäärällä n. 4 1/2 -6 1/2 paino-%.The resulfonated products used as starting materials in the practice of this invention may, if desired, contain any amount of intermediate from about 1 1/2 to 14 or 15% by weight of total sulfur in the United Organic Sulfonulfonate Form. Preferably, the amount of such sulfur is between about 2 3/4 and 10% by weight, and in most cases greater desirability is achieved with a weight percentage of sulfur of about 4 1/2 to 6 1/2% by weight.
Vaikka ei ole tarkoitus sitoutua millinkään määrättyyn teoriaan, uskotaan että lähtöaineena käytetyssä alkalisosti hapetetussa, hydrolysoidussa, osittain desuIfonoidussa lignosulfonaatissa (joka on saatu noudattaen US-patontin n:o 2 491 832 menettelyjä) ovat sulfo-nihapporyhmäkiinnittymät ainakin oleellisesti ellei pääasiassa tai täysin 1igniinimolekyylien sivuketjuissa, ja tavallisesti niissä sivuketjun hiilissä, jotka ovat alfa-asemassa renkaaseen nähden ja siirtyvät pois alkuperäisistä substituoinneista, jotka on tehty 69860 ensimmäisten sulfiittikeittoprosessien aikana. Toisaalta uskotaan, että tämän keksinnön toteutuksessa valmistetut sulfonaatti- ja sul-foalkyyliyksiköt ovat oleellisesti elleivät pääasiassa tai kokonaan sijoittuneet ligniinimolekyylien aromaattisissa renkaissa orto- ja parasubstituointeihin. Näin ollen tämän keksinnön toteutuksessa hyvänä sementtilisäaineena käytetty uudelleensulfonoitu tuote on aivan ilmeisesti pohjimmiltaan erilainen ja poikkeava lignosulfonaat-ti verrattuna lignosulfonaattimateriaaliin, jota tavataan käytetyistä sulfiittilipeistä, joista saadaan lähtölignosulfonaatit, jotka sulfonoidaan uudelleen kyseisessä käytännössä.Although not intended to be bound by any particular theory, it is believed that the alkali-oxidized, hydrolyzed, partially desulfonated lignosulfonate (obtained following the procedures of U.S. Pat. and usually on those side chain carbons that are in the alpha position relative to the ring and move away from the original substitutions made during the first 69860 sulfite cooking processes. On the other hand, it is believed that the sulfonate and sulphoalkyl units prepared in the practice of this invention are substantially, if not predominantly or completely located in the aromatic rings of the lignin molecules in ortho and para substitutions. Thus, the resulfonated product used as a good cement admixture in the practice of this invention is quite obviously a fundamentally different and different lignosulfonate from the lignosulfonate material found in spent sulfite lyes to give the starting lignosulfonates which are resulfonated in that practice.
Tyypillinen uudelleensulfonointireaktio tässä käytettyjen lähtöaineiden valmistamiseksi, joka liitetään viitteenä tähän esitykseen, on se jota kuvataan US-patentissa n:o 4 065 313.A typical resulfonation reaction for preparing the starting materials used herein, which is incorporated herein by reference, is that described in U.S. Patent No. 4,065,313.
Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävän hidastinaineen lähtöaineilla on, kuten mainittu, suhteellisen kapea ja yhtenäinen molekyylikoko vastakohtana muille lignosulfonaateille niin, että näillä lähtöaineilla on missä tahansa erikoistapauksessa n. 10-20 prosentin kokoalue (mitattuna diffuusiomenetelmällä yllä kuvatun suhteellisen molekyylikoon määrittämiseksi). Tyypilliset uudelleen-sulfonoidut, desulfonoidut lignosulfonaatit, jotka sopivat tämän keksinnön toteutukseen määritettynä tällä standardi diffuusiomenetelmällä, osuvat alueelle 2500-4500, tyypillisesti arvoihin 2900, 3500 ja 4200; suhteellista molekyylikokoa, jonka nämä lignosulfonaatit ylläpitävät koko sen ajanjakson, joka on varattu täydelliseen suodattimen läpäisyyn diffuusion avulla.The retarder starting materials used in the process of the invention have, as mentioned, a relatively narrow and uniform molecular size as opposed to other lignosulfonates, so that in any special case these starting materials have a size range of about 10-20% (measured by diffusion to determine the relative molecular size described above). Typical re-sulfonated, desulfonated lignosulfonates suitable for the practice of this invention, as determined by this standard diffusion method, fall in the range of 2500-4500, typically 2900, 3500 and 4200; the relative molecular size maintained by these lignosulfonates throughout the period of time required for complete filter permeation by diffusion.
Kuten aikaisemmin mainittiin laajempi alue lignosulfonaattilähtöai-neiden suhteellisessa molekyylikoossa on n. 1000-20 000; alue, joka on vastakohtana tavanomaisten 1ignosulfonaattien alueelle, joka mitattuna edellä mainitulla diffuusiomenetelmällä, osoittaa suhteellista molekyylikokoa, joka ulottuu diffuusiojakson aikana arvosta n. 1000 arvoon 100 000.As previously mentioned, the wider range in relative molecular size of the lignosulfonate starting materials is about 1000-20,000; the region, as opposed to the region of conventional 1ignosulfonates measured by the above-mentioned diffusion method, shows a relative molecular size ranging from about 1,000 to 100,000 during the diffusion period.
Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettyjä uudelleensulfo-noituja, alkalisesti hapetettuja, hydrolysoituja, osittain desul-fonoituja happokondensaatiolla saatuja ja/tai laktonin tai syano-hydriinin kanssa reagoineita lignosulfonaattipohjäisiä porausrei-kien sementti- (tai sementointipasta-) lisäaineita käytetään yleensä n. 0,05-3 paino-%:n määrä laskettuna saadusta seoksen kokonaispainosta. Useammin käytetty lisäainepitoisuus on n. 0,2-1,5 paino-%, kun taas usein toivotuin alue on välillä n. 0,3-1 paino-%.The resulfonated, alkali oxidized, hydrolyzed, partially desulfonated acid condensation and / or lactone or cyanohydrin-reacted lignosulfonate-based borehole cement paste (or cementation paste) used in the process of this invention is generally used. 3% by weight based on the total weight of the mixture obtained. The more frequently used additive content is about 0.2-1.5% by weight, while often the most desirable range is between about 0.3-1% by weight.
16 6986016 69860
Kulloinkin käytettävä lisäainemäärä riippuu suuressa määrin noudatettavasta sementin kovettumisaLkataulusta (API-arvosteluperustei-den mukaisesti) ja lämpötilasta, joka esiintyy semcnttiseoksen varsinaisen kovettumisen aikana. Tavallisesti suhteellisesti enemmän hidastinlisMainetta tarvitaan, kun kohdalle sattuvat korkeamman ko-vettumislämpötilan olosuhteet.The amount of additive used in each case depends to a large extent on the cement curing schedule to be followed (according to API criteria) and on the temperature present during the actual curing of the cementitious mixture. Usually, relatively more retarder is required when higher cure temperature conditions occur.
Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettäville lignosulfonaattilisäaineil-le on näin ollen luonteenomaista niiden kyky antaa sementtiseoksille, joihin ne on liitetty, erinomainen sietokyky ja kestävyys ennenaikaista kovettumista ja geelittymistä vastaan, kun ne saatetaan alttiiksi erittäin voimakkaille suolaympäristöille, jollaisia usein tavataan monissa poraus-rei'issa johtuen luonnon suolavesien (merivesi mukaanluettuna) läsnäolosta niissä suotautumisen ja tihkumisen seurauksena. Niillä on myös taipumus varmistaa harvinainen ja epätavallisen tarkka ennustettavuus mitä tulee sementin kovettumisaikaan ja -luonteeseen seoksissa millä tahansa annetulla kovettumislämpötilalla, paineella ja aikataululla, ja erityisesti odottamattomasta parantunut terminen stabiilisuus.The lignosulfonate additives used in the process of this invention are thus characterized by their ability to impart excellent resistance and resistance to premature curing and gelation to the cementitious compositions to which they are incorporated when exposed to very strong salt environments, such as are often found in many drilling rigs. the presence of natural saline waters (including seawater) as a result of seepage and seepage. They also tend to ensure a rare and unusually accurate predictability of the curing time and nature of the cement in mixtures at any given curing temperature, pressure and schedule, and in particular unexpectedly improved thermal stability.
Tuotelisäaineilla on, kuten mainittu kapea tai samansuuruinen suhteellinen molekyylikoko kuin yllä kuvatuilla uudelleensulfonoiduil-la, desulfonoiduilla lähtöaineilla.The product additives have, as mentioned, a narrow or equal relative molecular size to the resulfonated starting materials described above.
Esimerkki 1Example 1
Kaupallisesti saatava tuote MARASPERSE CBO, josta toisinaan käytetään nimeä OPCOLIC A, jota valmistaa American Can Company, muodostaa alkalisesti hapetetun, hydrolysoidun, osittain desulfonoidun lignosulfonaattimateriaalin, joka on hyödyllinen tämän keksinnön toteutuksessa. MARASPERSE CBO-tuotteella, sellaisena kuin se tavalli-. sesti on saatavana, on yleensä seuraavat tyypilliset analyysi- ja fysikaaliset ominaispiirteet: 69860The commercially available product MARASPERSE CBO, sometimes referred to as OPCOLIC A, manufactured by American Can Company, forms an alkaline oxidized, hydrolyzed, partially desulfonated lignosulfonate material useful in the practice of this invention. MARASPERSE CBO product, as usual. is generally available, has the following typical analytical and physical characteristics: 69860
Tyypillinen analyysi (kosteusvapaana laskettuna) pH-3 % liuos 8,5 - 9,5Typical analysis (calculated on a moisture-free basis) pH-3% solution 8.5 to 9.5
Kokonaisrikki 1,0 - 1,5Total sulfur 1.0 to 1.5
Sulfaattirikki S:nä, % 0,1 - 0,25Sulfate sulfur as S,% 0.1-0.25
Sulfiittirikki S:nä, % 0,05Sulfite sulfur as S,% 0.05
Sulfonirikki, S:nä, % 0,85- 1,2Sulfone sulfur, as S,% 0.85-1.2
CaO, % 0,02- 0,05CaO,% 0.02-0.05
MgO, % jälkiä - 0,03MgO,% traces - 0.03
Na % 6,3-7,5Na% 6.3-7.5
Pelkistäviä sokereita 0 OCH3 12,4-13,0Reducing sugars 0 OCH3 12.4-13.0
Natriumlignosulfonaattia 99 -99,5Sodium lignosulfonate 99-99.5
Fysikaaliset ominaispiirteetPhysical characteristics
Tavallinen muoto jauheThe usual form of powder
Kosteuspitoisuus (maks) % 8,0 Väri tummanruskea - mustaMoisture content (max)% 8.0 Color dark brown - black
Irtopainotiheys (g/cm3) 0,69- 0,75Bulk density (g / cm 3) 0.69-0.75
Liukoisuus veteen % 100Solubility in water% 100
Liukoisuus öljyyn ja useimpiin orgaanisiin liuottimiin 0Solubility in oil and most organic solvents 0
Pintajännitys, 1 % liuos (U/m) 51,4 x 10”3 (a) Uudelleen sulfonoituja johdannaisia, jotka sisältävät n. 5,2 paino-% orgaanista sulfonirikkiä (laskettuna seoksen painosta), joka on tarpeen tämän keksinnön toteutuksessa, valmistetaan suuren mittakaavan valmisteina sulfometyloimalla edellä mainittuja hapetettuja, hydrolysoituja, desulfonoituja lignosulfonaatteja MARASPERSE CBO, jotka on saatu menetelmällä, jota on kuvattu US-patentissä n:o 2 491 832, joka liitetään viitteenä tähän esitykseen.Surface tension, 1% solution (U / m) 51.4 x 10 ”3 (a) Resulfonated derivatives containing about 5.2% by weight of organic sulfone sulfur (based on the weight of the mixture) required to practice this invention are prepared as large scale preparations by sulfomethylation of the aforementioned oxidized, hydrolyzed, desulfonated lignosulfonates MARASPERSE CBO obtained by the method described in U.S. Patent No. 2,491,832, which is incorporated herein by reference.
Edellä mainittu lignosulfonaattilähtöaine, MARASPERSE CBO-lipeä, sulfometyloitiin seuraavan menettelyn mukaisesti, jossa seuraavia komponentteja käytetään mainittuina väkevyyksinä: 69860 18The above-mentioned lignosulfonate starting material, MARASPERSE CBO lye, was sulfomethylated according to the following procedure, in which the following components are used at the indicated concentrations: 69860 18
Perusta: 100 Porusta: noin 22700 1 kg lopputuotetta -1-Λ ^-n0s --,--- kg Kuiva- Kuiva- kg kuiva-ainetta litraa nestettä ainetta ainetta kg/1 kgBase: 100 Drill: approx. 22700 1 kg of finished product -1-Λ ^ -n0s -, --- kg Dry- Dry- kg of dry matter liters of liquid substance of substance kg / 1 kg
Marasperse CB 0-lipeä 71,29 21 300 24 270 0,30 6540Marasperse CB 0-lye 71.29 21 300 24 270 0.30 6540
Natriumhydroksidi 2,97 400 590 0,68 270Sodium hydroxide 2.97 400 590 0.68 270
Formaldehydi, (molek.Formaldehyde, (Mol.
paino 38) 1 530 1 660 0,40 610weight 38) 1,530 1,660 0.40 610
Natriumbisulfiitti (molek.paino 104) 22,28 - 2 040 - 2040Sodium bisulfite (molecular weight 104) 22.28 - 2,040 - 2040
Yhteensä 103,22 24 330 28 560 0,39 9470Total 103.22 24 330 28 560 0.39 9470
Lopullinen tuote 100 16 090 20 380 0,57 9170Final product 100 16 090 20 380 0.57 9170
Lignosulfonaattilähtöaineeseen lisättiin NaOH:a pK-arvoon 10,5 + 0,2 saakka? 9 % formaldehydiä laskettuna lipeästä ja NaOH:n kokonaiskui-va-ainemäärästä; ja hitaasti samalla sekoittaen 30 % natriumbisul-fiittie laskettuna lipeästä ja NaOII: n kokonaiskuiva—ainemäärästä. Sekoitusta jatkettiin 30 minuuttia; ja reaktioseosta keitettiin kolme tuntia 170°C:ssa 690 kPa:n paineessa.NaOH was added to the lignosulfonate starting material up to a pK of 10.5 ± 0.2? 9% formaldehyde based on lye and total dry matter of NaOH; and slowly stirring 30% sodium bisulfite based on the lye and the total dry matter of NaOII. Stirring was continued for 30 minutes; and the reaction mixture is boiled for three hours at 170 ° C under a pressure of 690 kPa.
(b) Näin saatuun sulfometyloituun tuotteeseen lisättiin hitaasti samalla sekoittaen 10 paino~% kloorietikkahappoa laskettuna sulfo-metyloidun tuotteen kuiva-aineesta, n. 77°C:ssa. Sekoitusta ja lämmitystä käytettiin 20 minuutin ajan, minkä jälkeen 11 % NaOH laskettuna sulfometyloidun lähtöaineen kuiva-aineista, lisättiin. Reak-tioseos lämmitettiin 90°C:en ja sen annettiin reagoida vielä 5 tunnin ajan tässä lämpötilassa.(b) To the sulfomethylated product thus obtained was slowly added with stirring 10% by weight of chloroacetic acid, based on the dry matter of the sulfomethylated product, at about 77 ° C. Stirring and heating were used for 20 minutes, after which 11% NaOH, based on the solids of the sulfomethylated starting material, was added. The reaction mixture was warmed to 90 ° C and allowed to react for an additional 5 hours at this temperature.
(c) Glukono-3-laktonia 14 prosentin pitoisuudeksi laskettuna sulfomety loiduista lähtöaineista, lisättiin reaktioseokseen ja reaktiota jatkettiin 30 minuutin ajan 80-85°C:ssa.(c) Glucono-3-lactone to a concentration of 14% from the sulfomethylated starting materials was added to the reaction mixture and the reaction was continued for 30 minutes at 80-85 ° C.
(d) Valmistettiin keksinnön tuote, johon lisättiin NaOH:a riittävästi pH-arvon 9,0-9,5 saavuttamiseksi. Tuote spray-kuivattiin 48-50 prosentin kuiva-ainepitoisuuteen (ja oli erittäin juokseva kuumana) jauheen saamiseksi tai siitä valmistetaan neste lisäämällä vettä tuotteen aikaansaamiseksi, jonka kuiva-ainepitoisuus on 40 Z.(d) A product of the invention was prepared to which sufficient NaOH was added to achieve a pH of 9.0-9.5. The product was spray-dried to a dry matter content of 48-50% (and was very fluid when hot) to obtain a powder or made into a liquid by adding water to obtain a product with a dry matter content of 40 Z.
Esimerkki 2Example 2
Sulfometyloidun tuotteen natriumsuolan vesiliuosta (1111 g) joka oli valmistettu esimerkissä 1 (a) kuvatulla tavalla ja joka sisälsi 500 g kuiva-ainetta, säädettiin vesiliuoksessa 40 7:n kuiva-ainepitoisuu- 69860 teen. Mekaanisesti sekoitettu systeemi lämmitettiin 80°C:en ja sitä käsiteltiin 20 g:lla natriumhydroksidia (50 ?>) ja 50 g: 11a kloori-etikkahappoa. Reaktion annettiin mennä loppuun 5 tunnin aikana 80-90°C:ssa. Saadun kloorietikkahapporeaktiotuotteen pH oli 8,2 ja siinä oli 42,4 % kuiva-aineita.An aqueous solution of the sodium salt of the sulfomethylated product (1111 g) prepared as described in Example 1 (a) and containing 500 g of dry matter was adjusted to an dry matter content of 69,860 in aqueous solution. The mechanically stirred system was heated to 80 ° C and treated with 20 g of sodium hydroxide (50?) And 50 g of chloroacetic acid. The reaction was allowed to complete in 5 hours at 80-90 ° C. The chloroacetic acid reaction product obtained had a pH of 8.2 and a solids content of 42.4%.
Jako-osan (353,8 g) uudelleensulfonoidun 1ignosulfonaatin ja mono-kloorietikkahapon reaktiotuotteen vesiliuoksesta, joka tuote tunnetaan nimellä MARASPERSE CBO S-5CAA, valmistettua 42,4 paino-%:n (150 g) kuivapainepitoisuuteen, annettiin reagoida edelleen 7,5 pai-no--i:n kanssa glukono-delta-laktonia (11,25 g) laskettuna kuiva-aineista mekaanisesti sekoitetussa laitteessa. Reaktioväljaineen lämpötilaa pidettiin vähintään 60°C:ssa ainakin 30 minuuttia.A portion (353.8 g) of an aqueous solution of the reaction product of resulfonated 1ignosulfonate and monochloroacetic acid, known as MARASPERSE CBO S-5CAA, prepared to a dry pressure content of 42.4% by weight (150 g) was further reacted at 7.5%. -no - i with glucono-delta-lactone (11.25 g) calculated on the dry matter in a mechanically mixed device. The temperature of the reaction medium was maintained at at least 60 ° C for at least 30 minutes.
Saatu tuotteen 365,05 gramman saalis vesiliuoksena sisälsi 44,17 paino-3 kuiva-aineita, jossa kiinteät aineet (161,25 g) muodosti, kuten esimerkissä 1 delta-glukonolaktonin ja kloorietikkahapon sul-fometyloidun reaktiotuotteen natriumsuola. Lopullinen tuote laimennettiin 40 paino-?»:n kuiva-ainepitoisuuteen ja sille annettiin nimi MARASPERSE CBO S-5CAA-lakkoni arviointikokeita varten.A yield of 365.05 grams of the product obtained as an aqueous solution contained 44.17 wt.% Of solids in which solids (161.25 g) formed, as in Example 1, the sodium salt of the sulfomethylated reaction product of delta-gluconolactone and chloroacetic acid. The final product was diluted to a dry matter content of 40% by weight and named MARASPERSE CBO S-5CAA Lacquer for evaluation experiments.
Esimerkki 3Example 3
Toisen tasajakeen (353,8 g) sen reaktiotuotteen vesiliuoksesta, joka tunnetaan nimellä MARASPERSE CBO S-5CAA-lignosulfonaatti ja joka on valmistettu kuten esimerkissä 2 (ennen reaktiota 3-laktonin kanssa) 42.4 paino-%:n (150 g) kuiva-ainepitoisuuteen, annettiin edelleen reagoida 15 painot:n kanssa KELIG 32-tuotetta laskettuna MARASPERSE CBO S-5CAA-kuiva-aineista. KELIG 32, vesiliuos (39,8 g) lisättiin 56.4 paino-%:n . (22,5 g) kuiva-ainepitoisuutena MARASPERSE CBO S-5CAA-tuotteeseen mekaanisesti sekoitetussa laitteessa. Reaktioväliaineen lämpötila pidettiin vähintään 60°C:ssa ainakin 30 minuuttia.A second aliquot (353.8 g) of an aqueous solution of the reaction product known as MARASPERSE CBO S-5CAA lignosulfonate prepared as in Example 2 (before reaction with 3-lactone) to a dry matter content of 42.4% by weight (150 g) , was further reacted with 15 weights of KELIG 32 based on MARASPERSE CBO S-5CAA solids. KELIG 32, aqueous solution (39.8 g) was added at 56.4% by weight. (22.5 g) as a dry matter content of MARASPERSE CBO S-5CAA in a mechanically stirred device. The temperature of the reaction medium was maintained at at least 60 ° C for at least 30 minutes.
Saatu tuottaen 393,6 gramman saalis vesiliuoksena sisälsi 43,83 paino-3 kuiva-aineita, jossa kiinteät aineet (172,5 g) muodosti KELIG 32- ja MARASPERSE CBO S-5CAA-valinisteen kemiallisen reaktio-tuotteen natriumsuola. Lopullinen vesiliuos laimennettiin 40 paino-%:n kuiva-ainepitoisuuteen ja sille .annettiin nimi MARASPERSE CBOThe yield obtained, yielding 393.6 grams as an aqueous solution, contained 43.83 wt.% Of solids in which the solids (172.5 g) formed the sodium salt of the chemical reaction product of KELIG 32 and MARASPERSE CBO S-5CAA. The final aqueous solution was diluted to a dry matter content of 40% by weight and named MARASPERSE CBO.
S-5CAA KELIG arviointikokeita varten.S-5CAA KELIG for evaluation tests.
Esimerkki 4Example 4
Edellä olevien esimerkkien 1, 2 ja 3 näytteet testattiin suolansie- 20 69860 tokyvyn suhteen, joka on tuotteiden käyttökelpoisuuden mitta ö.ljyn-porausreiän sementin hidastimessa, kun toimitaan voimakkaissa suolaliuoksissa, kuten Pohjanmeren vedessä. Koeliuos oli vesipitoinen systeemi, joka jäljittely "Pohjanmeren vettä" ja sisälsi 30 g/1 natriumkloridia, 1,16 g/1 kalsiumkloridia ja 5,54 g/i magnesiumklo-ridia (joka merkitsi näiden suolojen liuennutta kokonaispitoisuutta 36,70 g/1).The samples of Examples 1, 2 and 3 above were tested for salt permeability, a measure of the utility of the products in the oil-borehole cement retarder when operating in strong saline solutions such as North Sea water. The test solution was an aqueous system mimicking "North Sea water" and contained 30 g / l sodium chloride, 1.16 g / l calcium chloride and 5.54 g / l magnesium chloride (which represented a total dissolved content of these salts of 36.70 g / l). .
Noin 0,50 g kuiva-aineita 40 paino-%:sena vesiliuoksena esimerkin 2 ja 3 lignosulfonaattipohjaisia tuotteita, samoin kuin sulfometyloi-matonta MARASPERSE CBO-tuotetta, sulfometyloitua MARASPERSE CBO S-5-tuotetta ja sulfometyloitua, kloorietikkahapon kanssa reagoinutta välituotetta, MARASPERSE CBO S-5CAA, asetettiin 50 millilitraan (mi) Pohjanmeren vettä 60 ml:n tölkkeihin, joita ravisteltiin 1 tunti mekaanisesti. 10 ml:n tasajakeita kutakin näytettä sentrifugoitiin De Laval-sentrifugilla 20 000 kierroksella minuutissa 2 minuutin ajan. Lietteen tilavuusprosentti reskisteröitiin ja esitetään seu-raavassa taulukossa.Approximately 0.50 g of solids as a 40% by weight aqueous solution of the lignosulfonate-based products of Examples 2 and 3, as well as sulfomethylated MARASPERSE CBO, sulfomethylated MARASPERSE CBO S-5, and sulfomethylated intermediate reacted with chloroacetic acid, S-5CAA, was placed in 50 ml (ml) of North Sea water in 60 ml cans which were shaken mechanically for 1 hour. 10 ml aliquots of each sample were centrifuged in a De Laval centrifuge at 20,000 rpm for 2 minutes. The volume percentage of the slurry was recorded and is shown in the following table.
Lietteen tilavuus-SSludge volume-S
Näyte "Pohjanmeren vedessä" (37 g/1) MARASPERSE CBO 2,0 (Opcolig A) MARASPERSE CBO S-5 CAA 0,02 MARASPERSE CBO S-5 CAA laktoni 0,02 (esimerkeistä 1 ja 2) MARASPERSE CBO S-5 CAA KELIG 0,019Sample in "North Sea water" (37 g / l) MARASPERSE CBO 2.0 (Opcolig A) MARASPERSE CBO S-5 CAA 0.02 MARASPERSE CBO S-5 CAA lactone 0.02 (from Examples 1 and 2) MARASPERSE CBO S-5 CAA KELIG 0.019
Kaikissa tapauksissa kaikki tuotteet osoittivat uudelleensulfonoin-nin tai sulfometyloinnin jälkeen erinomaista suolansietokykyä alkuperä isyhdisteeseen ja lähtöaineeseen MARASPERSE CBO (Opcolig A) nähden.In all cases, all products after resulfonation or sulfomethylation showed excellent salt tolerance to the parent compound and the starting material MARASPERSE CBO (Opcolig A).
On selvää, että käytettyjä termejä ja ilmaisuja on käytetty kuvaavina eikä rajoittavina termeinä. Näiden termien ja ilmaisujen käytössä ei ole tarkoituksena sulkea pois esitettyjen ja kuvattujen piirteiden tai niiden osien vastaavuuksia ja todetaan, että erilaiset muunnokset ovat mahdollisia patentoitavaksi vaaditun keksinnön suoja-piirissä.It is clear that the terms and expressions used have been used as descriptive rather than restrictive terms. The use of these terms and expressions is not intended to exclude the equivalence of the features and parts thereof shown and described, and it is stated that various modifications are possible within the scope of the claimed invention.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/876,327 US4219471A (en) | 1978-02-09 | 1978-02-09 | Lignosulfonate derivatives |
| US87632778 | 1978-02-09 | ||
| FI783483 | 1978-11-14 | ||
| FI783483A FI63432C (en) | 1978-02-09 | 1978-11-14 | PREPARAT BESTAOENDE AV LIGNOSULFONATER |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI802639A7 FI802639A7 (en) | 1980-08-21 |
| FI69860B FI69860B (en) | 1985-12-31 |
| FI69860C true FI69860C (en) | 1986-05-26 |
Family
ID=26156992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI802639A FI69860C (en) | 1978-02-09 | 1980-08-21 | FOERFARANDE FOER TAETNING AV EN ZON KRING ETT GEOLOGISKT BORRHAOL GENOM ANVAENDNING AV EN CEMENTBLANDNING INNEHAOLLANDE ENETARDERINGSMEDELSKOMPOSITION |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FI (1) | FI69860C (en) |
-
1980
- 1980-08-21 FI FI802639A patent/FI69860C/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI802639A7 (en) | 1980-08-21 |
| FI69860B (en) | 1985-12-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI63432B (en) | PREPARAT BESTAOENDE AV LIGNOSULFONATER | |
| FI62675C (en) | PREPARAT BESTAOENDE AV LIGNOSULFONATER OCH ETT FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV DETSAMMA | |
| US6019835A (en) | Cement compositions and biodegradable dispersants therefor | |
| CA1287348C (en) | Surfactants from lignin | |
| US3234154A (en) | Cement composition | |
| RU2490294C2 (en) | Borehole cementing additive | |
| US4142582A (en) | Chrome lignosulfonates as additives in oil recovery processes involving chemical recovery agents | |
| US6681856B1 (en) | Methods of cementing in subterranean zones penetrated by well bores using biodegradable dispersants | |
| EP0163459A1 (en) | Oil field cements | |
| US4293342A (en) | Lignosulfonate derivatives | |
| NO145879B (en) | PROCEDURE AND PREPARATION FOR CEMENTATION AT INCREASED TEMPERATURE OF A ZONE IN A BROWN DRILL | |
| US6840319B1 (en) | Methods, compositions and biodegradable fluid loss control additives for cementing subterranean zones | |
| NO177001B (en) | Salt-saturated cement slurries with low fluid loss and method of cementing a pipe in a wellbore | |
| US4447339A (en) | Oil well drilling clay conditioners and method of their preparation | |
| FI84611C (en) | METALLFOERENINGAR AV KETON -ALDEHYDKONDENSATIONSPRODUKTER ELLER -SAMKONDENSATIONSPRODUKTER MED SYRAGRUPPER, FOERFARANDE FOER DERAS FRAMSTAELLNING OCH DERAS ANVAENDNING. | |
| US4110226A (en) | Stabilized aqueous gels and uses thereof | |
| BRPI0719979A2 (en) | USING A POLYVINYL ALCOHOL BASED COMPOSITION | |
| US4846888A (en) | Oil well drilling cement dispersant | |
| FI69860C (en) | FOERFARANDE FOER TAETNING AV EN ZON KRING ETT GEOLOGISKT BORRHAOL GENOM ANVAENDNING AV EN CEMENTBLANDNING INNEHAOLLANDE ENETARDERINGSMEDELSKOMPOSITION | |
| FI61861B (en) | CEMENTBLANDNING OCH FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV DENSAMMA | |
| US4926944A (en) | Lignin-based cement fluid loss control additive | |
| US3325426A (en) | Oxidized product of sulfonated lignin material reacted with an alkylolphenol | |
| US4296813A (en) | Well cementing | |
| RU2017936C1 (en) | Isolating compound | |
| US3388061A (en) | Drilling mud |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM | Patent lapsed |
Owner name: AMERICAN CAN COMPANY |