NO159383B - Fremgangsmaate for fremstilling av nye lignosulfonsyrederivater og anvendelse av dem som additiver. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører nye lignosulfonsyrederivater, fremgangsmåte for fremstilling og bruk av disse for anvendelse som borre- eller pakkslam.

US patent nr. 3 087 923 beskriver en fremgangsmåte for om-dannelse av lignosulfonat på en slik måte at man får produktet som kan brukes som tilsetningsmidler for borreslam. Det er deri nevnt at forskjellige oksydasjonsmidler og brede operasjonsbetingelser kunne brukes selv om de erholdte produkter i praksis alltid var krom- eller jernsalter (eller flere generelt flerverdige metaller) for hvilke metalliske derivater spiller en avgjørende rolle i oksydasjonsprosessen.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse for fremstilling av oksyderte lignosulfonsyrederivater ved omsetning av lignosulfonsyre med et oksydasjonsmiddel er kjennetegnet ved at man i en lukket beholder som er trykkbestandig og korrosjonsbestandig i løpet av et tidsrom på 1 - 30 minutter ved en temperatur på 115-160°C oppvarmer en blanding av en vandig lignosulfonsyreoppløsning som har en pH-verdi lavere enn 3, og som inneholder 100-600 g syre pr. liter, og et oksydas]onsmiddel som utgjøres av hydrogenoksyd, ozonisert syre, et alkalimetallkloritt eller et alkalimetallhypokloritt som gir 0,5 - 2 g syre pr. 100 g lignosulfonsyre, at man nøytraliserer den erholdte reaksjonsblanding med en oppløsning av et jordalkalimetall til en pH-verdi på minst 5, og at man enten direkte anvender den erholdte omdannede lignosulfonsyre eller konsentrerer eller tørker denne til et pulver.

Utgangsmaterialet for foreliggende oppfinnelse er en ligno-sulf onsyre med en pH lavere enn 3. Denne syren blir dannet av en blanding av syrer, produkter fra surgjøringen av lignosulfonatet som stammer fra svartluten i papirfremstillings-prosessen som kalles bisulfittprosessen.

Surgjøringen kan utføres med alle kjente midler såsom på-virkning av en sterk syre som gir et uløselig salt, f.eks. svovelsyre i tilfelle av kalsiumlignosulfonat, eller ved å føre produktet gjennom en ionebytterharpiks.

Lignosulfonsyren brukes i form av en vandig løsning inneholdende 100 g til 600 g syre pr. liter løsning, og pH-verdien av en slik løsning er lavere enn 3 og ofte lavere enn 1.

Løsningen settes til et ikke-metallisk oksydasjonsmiddel som

i

gir mellom 0,5 og 2 g oksygen pr. 100 g lignosulfonsyre.

Blandingen bringes til en temperatur i området fra 115 til 160°C i en trykk- og korrosjonsbestandig lukket beholder.

Reaksjonen utføres kontinuerlig eller satsvis i løpet av 1 til 30 minutter avhengig av temperaturen, konsentrasjonen av reaktantene og de ønskede egenskaper hos reaksjonsproduktet. Varigheten av reaksjonen varierer som invers funksjon av temperatur og/eller konsentrasjon av reaktantene - alle andre parametere er like.

Hvis temperaturene er for høye er det erholdte produkt etter kjøling en fast gel som bare er lite løselig i vann. Det

i

som ovenfor kalles reaksjonens varighet ved en gitt temperatur er tidsrommet hvorunder blandingen har denne temperatur, og i betraktning av oppvarmingens varighet utføres denne oppvarmingen fortrinnsvis temmelig raskt, uten at det tas hensyn til varigheten av kjølingen som utføres ved sirkula-sjon av en kjølevæske gjennom reaktoren.

På slutten av reaksjonen og etter kjøling nøytraliseres løs-ningen i det minste delvis, idet hensikten med denne nøytra-lisering er å bringe pH fra under 1 til minst 3,5. Denne nøytraliseringen utføres ved bruk av en base såsom NaOH,

KOH eller i visse spesielle tilfeller kalsium eller magnes-iumoksyd.

Produktet kan eventuelt tørkes, og det har utseende av et mørkt farget pulver. De erholdte produkter såsom beskrevet ovenfor kan brukes f.eks. som tilsetningsmidler for borre-og avsluthingsvæsker, enten i form av den erholdte vandige løsning, eller i form av et tørt pulver. Det er den viktige fordel overfor vanlig kjente lignosulfonat baserte produkter at de er fri for tunge flerverdige metaller og med hensyn til de andre ønskede egenskaper: - Reduksjon av tilsynelatende og plastisk viskositet hos slammene,

- Reduksjon av tiksotropi,

- økning av vannretensjonskapasitet,

produktene er minst så effektive som kjente produkter samtidig som de er mer temperaturbestandige.

De følgende eksempler er gitt for å illustrere oppfinnelsen uten å begrense rammen av denne: Eksempel 1 til 4 illustrerer lignosulfonsyrer modifisert ved hydrogenperoksyd.

Lignosulfonsyren som brukes i form av en vandig løsning inneholder 100 g til 600 g syre pr. liter løsning, og pH av en slik løsning er ca. 1 eller lavere.

Løsningen settes til hydrogenperoksydet som generelt brukes

i form av en 100 volumers løsning (en slik løsning at ved spaltning dannes 110 normal-liter gassformig oksygen pr. liter løsning). 5 til 30 g hydrogenperoksyd ved 110 volumer (eller en ekvivalent mengde oksygen ved 110 volumer når hydrogenperoksyd forekommer i andre konsentrasjoner) brukes for 100 g lignosulfonsyre i løsningen.

EKSEMPEL 1

Utgangsmaterialet var et ammoniumlignosulfonat som ble be-handlet med en ionebytterharpiks hvilket ga en lignosulfon-syreløsning med en pH lik 0,7. Denne løsningen\inneholdt 3 60 g syre pr. kilogram løsning. 54 g hydrogenperoksyd ved

110 volumer tilsettes og autoklaven lukkes.

Autoklaven oppvarmes så med en hastighet på 4°C pr. minutt inntil temperaturen T er nådd, denne temperaturen holdes over et tidsrom på 1 minutt og autoklaven avkjøles så til rom-

temperatur.

Produktet har et omdannet lignosulfonsyreinnhold på 3 4 vekt-%,og denne løsningen har en viskositet som er angitt i tabell I i det følgende.

BKSEMPEL 2

Det ovenfor aigitte eksempel gjentas ved en temperatur T på 135°C under reaksjonens varighet.

De erholdte løsninger har viskositeter som er angitt i tabell II i det følgende.

EKSEMPEL 3

De erholdte løsninger i eksempel 1 og 2 nøytraliserer til pH 5 ved bruk av en vandig NaOH løsning. Løsningene kan brukes i denne form, konsentreres ved inndampning eller tørkes ved kjente metoder og spesielt ved pulverisering i en varmluft-

strøm.

EKSEMPEL 4

•Bruk av modifiserte lignosulfonater for fremstilling av borreslam - ,

Det omdannede lignosulfonat som brukes i dette eksempel er det som erholdeé .i eksempel .1 ved en temperatur på 135°C, hvilket ble nøytralisert med NaOH og tørket for å gi et pulver.

Dette omformede lignosulfonatet ble prøvet som tilsetningsmiddel til borreslam ifølge API standard, og således ble tilsynelatende viskositet (AV), plastisk viskositet (PV), Utbytteverdi (Yv), gel 0, gel 10 og ikke-korrigert 30 minut-ters API-filtrat målt i den følgende oppslemming:

De oppnådde resultater er, oppført i tabell III. ;

De samme trinn som utført foran ble foretatt på følgende oppslemming:

De oppnådde resultater er oppført i den etterfølgende tabell IV.

i

EKSEMPEL 5

Et utgangsprodukt bestående av ammoniumlignosulfonat behan-dles med en ionebytterharpiks hvilket gir en lignosulfonsyre-løsning med pH 0,7. Denne løsningen inneholder 3 60 g syre pr. kg løsning.

Autoklaven lukkes og oppvarmes så med en hastighet på 4°C pr. minutt inntil man får en temperatur T°C, hvorpå 22 g ozonisert oksygen innblåses. De samme betingelser opprettholdes i 1 minutt og autoklaven avkjøles så til romtemperatur.

Den erholdte løsning har et innhold av omdannet lignosulfonsyre på 35,5 vekt-% med en viskositet som angitt i tabell V forut. Det bemerkes at den omdannede lignosulfonsyre har et høyere innhold av mineralsk svovel enn den opprinnelige lig-nosulf onsyre som man kan se i tabell VI forut.

EKSEMPEL 6

Eksempel V gjentas under forskjellig varighet av reaksjons-temperaturen T på 13 5°C.

Tabell VII i det følgende angir viskositetene til de erholdte løsninger.

EKSEMPEL 7

De erholdte løsninger i eksempel 5 og 6 nøytraliseres til pH 5 med en vandig NaOH løsning. De kan nøytraliseres i denne formen eller konsentreres ved inndampning, eller even tuelt tørkes på kjente måter og spesielt ved pulverisering i en varmluftstrøm.

EKSEMPEL 8

De modifiserte lignosulfonater som fremstilles ifølge me-todene i de foregående eksempler brukes meget virkningsfullt for fremstilling av borrevæsker.

Det omformede lignosulfonat fra eksempel 6, nøytralisert med NaOH og tørket til et pulver undersøkes med hensyn til dets kapasitet ved bruk som additiv til borreslami angitt ved

API standard. Således foretas målinger av den tilsynelatende viskositet (AV), plastisk viskositet (PV), Utbytteverdi (Yv) (således det dobbelte av forskjellen mellom AV og PV), gel 0 , gel 10 og det ikke-korrigerte 30 minutter API filtrat på følgende oppslemming:

De oppnådde resultater er angitt i tabell VIII ovenfor.

EKSEMPEL 9

Forsøkene fra eksempel 8 gjentas på en oppslemning med føl-gende sammensetning:

De oppnådde resultater er angitt i tabell IX ovenfor.

EKSEMPEL 10

Før autoklaven ble lukket ble 45 g natriumhypokloritt tilsatt utgangsmaterialet fra eksempel 5, og operasjonsbetingelsene er identiske med dem i eksempel 5.

Den fremstilte løsning har et innhold av omformet lignosulfonsyre og 34,5 vekt-% og en viskositet som vist i tabell X

i

forut.

Den omformede lignosulfonsyre har et mineralskt svovelinn-hold høyere enn lignosulfonsyréutgangsmaterlalet som er vist i tabell XI ovenfor.

EKSEMPEL 11

Operasjonstrinnene fra eksempel 10 gjentas med varierende reaksjonstid ved temperatur T på 135°C.

Tabell XII ovenfor angir viskositetene til de erholdte løs-ninger .

De erholdte løsningene i eksemplene 10 og 11 kan nøytrali-seres ved bruk av en vandig alkalisk løsning, alkali- eller jordalkalihydroksyd, alkali- eller jordalkalikarbonater, opptil pH 5> og brukes som additiver i den form, eller konsentreres ved inndampning eller tørkes ved kjente metoder og spesielt ved pulverisering i en varmluftstrøm.

EKSEMPEL 12

Bruk av det transformerte lignosulfonat erholdt ifølge eksempel 6 og tørket til pulver som et additiv i bløtt vann-oppslemming såsom angitt i eksempel 8.

Prøvene utføres under betingelsene fra eksempel 8 og gir resultatene som er oppstilt i tabell XIII i det følgende.

EKSEMPEL 13

Det oppnådde produkt fra eksempel 12 prøves på en sjøvanns-oppslemming som angitt i tabell IX og under identiske betingelser .

De oppnådde resultater er vist i tabell XIV forut.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av et oksydert lignosulfonsyrederivat ved omsetning av lignosulfonsyre med et oksydas]onsmiddel, karakterisert vedat man i en lukket beholder som er trykkbestandig og korrosjonsbestandig, i løpet av et tidsrom på 1 til 30 minutter ved en temperatur på 115-160°C oppvarmer en blanding av en vandig lignosulfon-syreoppløsning som har en pH-verdi lavere enn 3, og som inneholder 100-600 g syre pr. liter, og et oksydasjonsmiddel som utgjøres av hydrogenperoksyd, ozonisert]syre, et alkalimetallkloritt eller et alkalimetallhypokloritt som gir 0,5 - 2 g syre pr. 100 g lignosulfonsyre, at man neutraliserer den erholdte reaksjonsblanding med en oppløsning av et hydroksyd eller et karbonat av et alkalimetall eller et jordalkalimetall til en pH-verdi på minst 5; og at man enten direkte anvender den erholdte omdannete lignosulfonsyre eller konsentrerer eller tørker denne til et pulver.

2.Anvendelse av et lignosulfonsyrederiivat fremstilt ved fremgangsmåten i henhold til hrav 1 som tilsetningsmiddel til boreslam.