PL249840B1 - Kompozycja dyspergująca, sposób jej otrzymywania, jej zastosowanie oraz sposób dyspergowania plam olejowych poprzez zastosowanie tej kompozycji - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest kompozycja dyspergująca przeznaczona do plam olejowych na akwenach otwartych zawierająca: a) co najmniej jeden środek powierzchniowo czynny, b) co najmniej jeden glikol, c) wodę, charakteryzująca się tym, że zawiera d) aminę oraz e) wodorotlenek, oraz przy czym środek powierzchniowo czynny jest wybrany z grupy obejmującej niejonowe środki powierzchniowo czynne. Przedmiotem zgłoszenia jest także sposób wytwarzania kompozycji, jej zastosowanie jako dyspergatora oraz sposób dyspergowania plam olejowych za pomocą kompozycji.

Description

Opis wynalazku

Dziedzina wynalazku

Wynalazek dotyczy kompozycji dyspergującej, sposobu wytwarzania takiej kompozycji, jej zastosowania oraz sposobu dyspergowania plam olejowych na akwenach otwartych z zastosowaniem wspomnianej kompozycji.

Stan techniki

Źródła ropy naftowej czyli jednego z najważniejszych surowców energetycznych, są rozproszone na Ziemi w sposób nierównomierny. Z tego powodu już od XIX wieku zauważalna była znaczna intensyfikacja handlu ropą, co zmuszało do bezprecedensowego rozwoju transportu morskiego tej kopaliny. Wraz ze wzrostem ilości tego surowca na pokładach tankowców całego świata, rosło prawdopodobieństwo awarii i wycieków oleju bezpośrednio do mórz i oceanów, co epizodycznie ma miejsce również w obecnych czasach.

Ropa naftowa jest mieszaniną węglowodorów, które z wyjątkiem ciężkich związków stałych takich jak bitum, są lżejsze od wody przez co utrzymują się na jej powierzchni. Taka plama olejowa może stanowić zagrożenie dla wszelkich morskich organizmów, bardzo mocno wpływając na cały wodny ekosystem. Kolejnym niebezpieczeństwem jest ryzyko zniesienia takiej mieszaniny węglowodorów przez wiatr i prądy morskie w kierunku linii brzegowej, która jest gęsto zasiedlona przez niezwykle wrażliwą faunę i florę. W związku z tym, w przypadku bardzo dużych wycieków oleju, by powstrzymać wysoce niekorzystne skutki środowiskowe, koniecznym staje się zdyspergowanie go z wykorzystaniem środków chemicznych i sił mechanicznych. Rozbite w ten sposób plamy na bardzo małe krople, są następnie mocno rozpraszane przez co znacznie łatwiejsza staje się ich biodegradacja. Dyspergatory chemiczne, po które sięga się w tego typu sytuacjach także nie są środowiskowo obojętne, ale ich działanie zapobiega bezpośredniemu narażeniu życia organizmów wodnych i przybrzeżnych.

Głównym składnikiem takich mieszanin dyspergujących są związki powierzchniowo czynne (surfaktanty), czyli związki zdolne do adsorpcji na granicy faz pomiędzy, w tym przypadku, ropą naftową, a wodą i zmniejszenia napięcia międzyfazowego. W stanie techniki ujawniono sposoby dyspergowania plam ropopochodnych oparte na surfaktantach lub mieszaninach zawierających surfaktanty.

Patent US9797109B2 dotyczy sposobu zmniejszania powierzchni plam ropopochodnych na powierzchni wody z użyciem zapory oraz surfaktantu niejonowego. W patencie tym ujawnione jest użycie do takich zastosowań związków powierzchniowo czynnych o składzie CH3(CH2)nO(CH2CH2O)yH, przy czym 8 < n < 10 oraz y wynosi średnio 8,3.

Podobnie w EP2940114B1 ujawniono kompozycję, opartą na etoksylowanych alkoholach C9-11 z 4-6 jednostkami tlenku etylenu (EO) oraz alkilopoliglukozydach, służącą do usuwania zanieczyszczeń olejowych z różnych powierzchni.

Zgłoszenie patentowe CN104962239A zawiera opis kompozycji dyspergującej plamy olejowe na wodzie. Kompozycja charakteryzuje się obecnością biosurfaktantów takich jak soforolipid czy ramnolipid, a rozpuszczalnik organiczny w postaci 2-butoksyetanolu jest stosowany dodatkowo.

Zgłoszenie patentowe US3625857A odnosi się do sposobu usuwania plam olejowych za pomocą kompozycji składającej się z surfaktantu anionowego i surfaktantu niejonowego. Surfaktant niejonowy w tej kompozycji jest oparty na estrze fosforowym alkoholu tłuszczowego o długości łańcucha węglowego od 10 do 20 oraz ilości tlenku etylenu tj. od 2 do 4 moli tlenku etylenu. Tak mała zawartość tlenku etylenu, a przez to duży stosunek części hydrofobowej do hydrofilowej powoduje, że dany surfaktant nie jest rozpuszczalny w wodzie, a przez to gromadząc się na granicy faz utrudnia wymianę substancji w fazie gazowej pomiędzy morzem/oceanem, a atmosferą.

Także w zgłoszeniu patentowym US20140110344A1 jest opis kompozycji dyspergującej plamy olejowe i zawierającej surfaktanty wybrane spośród etoksylowanych olejów i polimerów glikozydowych.

W stanie techniki istnieją rozwiązania dotyczące usuwania plam, wycieków olejowych różnego pochodzenia (w tym ropopochodnych) za pomocą etoksylowanych związków, jednak są one ograniczone do kompozycji zawierających szereg składników, takich jak fosforany, etoksylowane oleje, związki glikozydowe, biosurfaktanty itp. Brakuje dobrych rozwiązań opartych na kompozycjach prostych, ekologicznych, o odpowiednim stopniu dyspergowalności i krytycznym stężeniu micelizacji. W przypadku stosowanych etoksylowanych alkoholi jako środków powierzchniowo czynnych mają one wady w postaci złej równowagi hydofilowo-lipofilowej, co prowadzi do nieodpowiedniej rozpuszczalności w wodzie, a zatem słabej dyspergowalności.

Nieoczekiwanie okazało się, że te wszystkie wady można wyeliminować poprzez zastosowanie kompozycji uzyskanych zgodnie z wynalazkiem. Takie kompozycje wykazują ulepszone właściwości dyspergujące, wynikające z ich wyjątkowego stopnia dyspergowalności oraz krytycznego stężenia micelizacji, oraz są ekologiczne ze względu na źródło pochodzenia.

Istota wynalazku

W pierwszym aspekcie przedmiotem wynalazku jest kompozycja dyspergująca przeznaczona do plam olejowych na akwenach otwartych zawierająca:

co najmniej jeden środek powierzchniowo czynny w ilości 5-15% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji, co najmniej jeden glikol wybrany z grupy obejmującej glikol etylenowy, glikol propylenowy, glikol heksylenowy, butylodiglikol, butyloglikol i ich mieszaniny, w ilości 1-6% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji, wodę w ilości 50-90% wagowych w stosunku do masy całej kompozycji, charakteryzująca się tym, że zawiera hydroksyaminę zawierającą od 2 do 6 atomów węgla w ilości 0,5-2% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji, oraz wodorotlenek kationów jednowartościowych w ilości 1-10% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji oraz przy czym środek powierzchniowo czynny jest wybrany z grupy obejmującej niejonowe środki powierzchniowo czynne o wzorze 1:

R(OCH2CH2)yOH (1) gdzie:

R - oznacza liniowy i/lub rozgałęziony łańcuch węglowodorowy o średniej zawartości węgla wynoszącej od 8 do 14 atomów węgla, y - oznacza średnią ilość moli tlenku etylenu mieszczącą się w zakresie od 5 do 12 mola względem całej cząsteczki środka powierzchniowo czynnego.

Korzystnie kompozycja charakteryzuje się tym, że R zawiera od 9 do 12 atomów węgla.

Korzystnie kompozycja charakteryzuje się tym, że y mieści się w zakresie od 6,5 do 7,4 mola względem całej cząsteczki środka powierzchniowo czynnego.

Korzystnie kompozycja charakteryzuje się tym, że glikol jest w zakresie od 4% do 6% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji.

Korzystnie kompozycja charakteryzuje się tym, że wodorotlenek jest wodorotlenkiem sodu.

Korzystnie kompozycja charakteryzuje się tym, że krytyczne stężenie micelizacji środka powierzchniowo czynnego wynosi poniżej 0,3 g/l.

Korzystnie kompozycja charakteryzuje się tym, że stopień dyspergowalności wynosi od 14 do 30, przy czym korzystnie stopień dyspergowalności jest wyznaczony zgodnie z normą ASTM F3251-21.

W kolejnym aspekcie przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kompozycji określonej powyżej charakteryzujący się tym, że obejmuje etapy:

a) wprowadzenie wody do pierwszego pojemnika w ilości 50-90% wagowych w stosunku do masy całej kompozycji;

b) dodanie niejonowego związku powierzchniowo czynnego w ilości 5-15% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji;

c) dodanie glikolu wybranego z grupy obejmującej glikol etylenowy, glikol propylenowy, glikol heksylenowy, butylodiglikol, butyloglikol i ich mieszaniny w ilości 1 -6% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji;

d) dodanie hydroksyaminy zawierającej od 2 do 6 atomów węgla w ilości 0,5-2% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji;

e) mieszanie przez 10-30 minut w temperaturze nieprzekraczającej 40°C, korzystnie w temperaturze pokojowej;

f) wprowadzenie wody do drugiego pojemnika zanurzonego w łaźni lodowej w ilości 10-30% wagowych w stosunku do całej kompozycji, a następnie dodanie wodorotlenku sodu w ilości 1-10% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji oraz mieszanie przez 50-70 minut;

g) roztwór wodorotlenku sodu uzyskany w etapie f) dodano następnie do wcześniej utworzonej mieszaniny;

h) mieszanie roztworu przez 50-70 minut i pozostawienie do klarowania; oraz opcjonalnie

i) ponowne mieszanie przez 50-70 minut.

przy czym środek powierzchniowo czynny jest wybrany z grupy obejmującej niejonowe środki powierzchniowo czynne o wzorze 1:

R(OCH2CH2)yOH (1) gdzie:

R - oznacza liniowy i/lub rozgałęziony łańcuch węglowodorowy o średniej zawartości węgla wynoszącej od 8 do 14 atomów węgla, y - oznacza średnią ilość moli tlenku etylenu mieszczącą się w zakresie od 5 do 12 mola względem całej cząsteczki środka powierzchniowo czynnego.

W kolejnym aspekcie przedmiotem wynalazku jest zastosowanie kompozycji określonej powyżej jako dyspergatora do plam olejowych na otwartych akwenach wodnych.

W kolejnym aspekcie przedmiotem wynalazku jest sposób dyspergowania plam olejowych na akwenach otwartych charakteryzujący się tym, że obejmuje etap nakładania kompozycji, określonej powyżej, polegający na jej rozproszeniu poprzez rozpylenie lub rozlanie na plamę olejową.

Zalety wynalazku

Dodatek środka dyspergującego sprzyja rozszczepianiu się plamy olejowej na znacznie mniejsze krople co ułatwia jej biodegradowalność. Przeprowadzone testy zgodnie ze standaryzową normą (ASTM F3251-21) - metodą „kolby z przegrodami” („Baffled flask test”), dowodzą, że kompozycja według wynalazku posiada właściwości dyspergujące plamy ropopochodne na obszarach wodnych. Ponadto w kompozycji będącej przedmiotem wynalazku zastosowano ściśle określone etoksylowane alkohole tłuszczowe. Etoksylowane alkohole o podanym powyżej łańcuchu wodorowęglowym i stopniu etoksylacji są co prawda bardzo dobrze znane wśród dotychczasowych osiągnięć nauki, ale najszerzej rozpowszechnione są w środkach czyszczących i kosmetycznych do otrzymywania mieszanin fizycznych o wysokiej skuteczności detergencyjnej. Wykorzystanie ich jako substratów w mieszaninie dyspergującej plamy ropopochodne na obszarach wodnych jest podejściem niekonwencjonalnym, stanowiącym element innowacyjności i nieoczywistości niniejszego wynalazku.

W stanie techniki znane jest zastosowanie surfaktantów innych niż etoksylowane alkohole tłuszczowe, a jeśli takie są używane, to stosuje się związki o krótszym łańcuchu wodorowęglowym. Łańcuch wodorowęglowy to hydrofobowa część cząsteczki surfaktantu, wpływa więc na jego wartość HLB (równowaga hydofilowo-lipofilowa). HLB najprostszym ujęciu jest obliczana na podstawie procentu wagowego części hydrofilowej do części hydrofobowej w cząsteczce. Cechująca się wartościami od 1 do 20 jest często używana do opisu właściwości surf aktantów. Ponadto rodzaj utworzonej emulsji (O/W lub W/O) zależy głównie od zastosowanego środka powierzchniowo czynnego. Środki powierzchniowo czynne o wartości HLB między 3-6 sprzyjają tworzeniu się emulsji W/O. Środki powierzchniowo czynne o wartościach HLB między 8-16 mają tendencję do tworzenia emulsji typu O/W. W tym wypadku konieczne było otrzymanie emulsji O/W, dlatego też zastosowany surfaktant cechuje się HLB o wartości w zakresie 12-13.

Długość łańcucha hydrofobowego w związkach powierzchniowo czynnych determinuje szereg ich właściwości. Dłuższy łańcuch wodorowęglowy pozwala na upakowanie cząsteczek surfaktantu bliżej siebie w obszarze międzyfazowym, co zwiększa tam koncentrację tego związku, a przez to wpływa na większą skuteczność działania. Dłuższy łańcuch to także większa tendencja związku do adsorpcji na granicy faz oraz tworzenia miceli. Większa adsorpcja na granicy faz jest tożsama ze zwiększeniem tendencji do zmiany energii swobodnej. Także większe nasycenie micel wpływa na obniżenie napięcia międzyfazowego, co - ponownie - poprawia skuteczność działania takiej kompozycji dyspergującej. Wartość krytycznego stężenia micelizacji (CMC) wskazuje ilość surfaktantu wymaganą do tego, by osiągnąć maksymalne obniżenie napięcia powierzchniowego. Wartości wyrażone w mg substancji aktywnej na litr roztworu pokazują, że im niższe CMC, tym mniej związku powierzchniowo czynnego wymaganego do skutecznego emulgowania, solubilizacji i dyspersji plam olejowych na powierzchni hydrofilowej. Badania aplikacyjne krytycznego stężenia micelizacji dla użytego w tym przypadku surfaktantu w po

PL 249840 Β1 równaniu z surfaktantami standardowo wykorzystywanymi w aplikacjach tego typu dowodzą, iż potrzebne jest kilkudziesięciokrotnie mniejsze stężenie surfaktantu do otrzymania takich samych właściwości powierzchniowych.

Tabela 1 Wyniki krytycznego stężenia micelizacji dla wybranych związków powierzchniowo czynnych

Rodzaj surfaktantu	CMC(mg/l)
Etoksylowane (7EO) alkohole tłuszczowe C12-C14	8
Etoksylowane (6EO) alkohole tłuszczowe C9-C11	187
Etoksylowane (8EO) alkohole tłuszczowe C9-C11	292

Kolejna zaleta tego wynalazku opiera się na pochodzeniu surowca użytego do produkcji surfaktantu. Obecnie około 50% surfaktantów pochodzi z obróbki paliw kopalnych, a są to źródła nieodnawialne. Skłoniło to całą branżę do poszukiwania bardziej ekologicznych alternatyw. Coraz więcej związków powierzchniowo czynnych pochodzi z źródeł pochodzenia naturalnego, a w omawianym przypadku bezpośrednim źródłem alkoholu tłuszczowego użytego do etoksylacji jest olej z ziaren palmowca. Ma to oczywiście wpływ na ideę zrównoważonego rozwoju - jeden z najważniejszych trendów we współczesnym biznesie, szczególnie widoczny w przypadku wielkotonażowej produkcji chemicznej. Zrównoważony rozwój jest składową ograniczenia zużycia surowców nieodnawialnych oraz ograniczenia wykorzystania w produkcji materiałów niepodlegających recyklingowi. W przypadku kompozycji dyspergatora zastosowany surfaktant bazuje ponadto na oleju certyfikowanym przez RSPO czyli organizację kontrolującą światowe standardy zrównoważonej produkcji oleju palmowego. RSPO jest stowarzyszeniem, które zdefiniowało wymogi środowiskowe i społeczne, jakim muszą sprostać producenci chcący wytwarzać Certyfikowany Zrównoważony Olej Palmowy (Certified Sustainable Palm Oil). Właściwe zaimplementowanie tych kryteriów w praktyce pozwoli przynajmniej częściowo wyhamować zgubny wpływ upraw oleju palmowego na różne ekosystemy oraz społeczeństwo. W celu pozyskania odpowiedniego certyfikatu, firmy zajmujące się przetwórstwem oleju palmowego muszą spełnić serię rygorystycznych wymogów RSPO, co sprawdzane jest przez akredytowane, zewnętrzne jednostki certyfikujące.

Szczegółowy opis wynalazku

W pierwszym aspekcie przedmiotem wynalazku jest kompozycja dyspergująca przeznaczona do plam olejowych na akwenach otwartych zawierająca:

co najmniej jeden środek powierzchniowo czynny w ilości 5-15% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji, co najmniej jeden glikol wybrany z grupy obejmującej glikol etylenowy, glikol propylenowy, glikol heksylenowy, butylodiglikol, butyloglikol i ich mieszaniny, w ilości 1-6% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji, wodę w ilości 50-90% wagowych w stosunku do masy całej kompozycji, charakteryzująca się tym, że zawiera hydroksyaminę zawierającą od 2 do 6 atomów węgla w ilości 0,5-2% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji, oraz wodorotlenek kationów jednowartościowych w ilości 1-10% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji oraz przy czym środek powierzchniowo czynny jest wybrany z grupy obejmującej niejonowe środki powierzchniowo czynne o wzorze 1:

R(OCH₂CH₂)_yOH (1) gdzie:

R - oznacza liniowy i/lub rozgałęziony łańcuch węglowodorowy o średniej zawartości węgla wynoszącej od 8 do 14 atomów węgla, y - oznacza średnią ilość moli tlenku etylenu mieszczącą się w zakresie od 5 do 12 mola względem całej cząsteczki środka powierzchniowo czynnego.

Korzystnie kompozycja charakteryzuje się tym, że R zawiera od 9 do 12 atomów węgla.

Korzystnie kompozycja charakteryzuje się tym, że y mieści się w zakresie od 6,5 do 7,4 mola względem całej cząsteczki środka powierzchniowo czynnego.

Korzystnie kompozycja charakteryzuje się tym, że glikol jest w zakresie od 4% do 6% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji.

Korzystnie kompozycja charakteryzuje się tym, że wodorotlenek jest wodorotlenkiem sodu.

Korzystnie kompozycja charakteryzuje się tym, że krytyczne stężenie micelizacji środka powierzchniowo czynnego wynosi poniżej 0,3 g/l.

Korzystnie kompozycja charakteryzuje się tym, że stopień dyspergowalności wynosi od 14 do 30, przy czym korzystnie stopień dyspergowalności jest wyznaczony zgodnie z normą ASTM F3251-21.

W kolejnym aspekcie przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kompozycji określonej powyżej charakteryzujący się tym, że obejmuje etapy:

a) wprowadzenie wody do pierwszego pojemnika w ilości 50-90% wagowych w stosunku do masy całej kompozycji;

b) dodanie niejonowego związku powierzchniowo czynnego w ilości 5-15% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji;

c) dodanie glikolu wybranego z grupy obejmującej glikol etylenowy, glikol propylenowy, glikol heksylenowy, butylodiglikol, butyloglikol i ich mieszaniny w ilości 1 -6% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji;

d) dodanie hydroksyaminy zawierającej od 2 do 6 atomów węgla w ilości 0,5-2% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji;

e) mieszanie przez 10-30 minut w temperaturze nieprzekraczającej 40°C, korzystnie w temperaturze pokojowej;

f) wprowadzenie wody do drugiego pojemnika zanurzonego w łaźni lodowej w ilości 10-30% wagowych w stosunku do całej kompozycji, a następnie dodanie wodorotlenku sodu w ilości 1-10% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji oraz mieszanie przez 50-70 minut;

g) roztwór wodorotlenku sodu uzyskany w etapie f) dodano następnie do wcześniej utworzonej mieszaniny;

h) mieszanie roztworu przez 50-70 minut i pozostawienie do klarowania;

oraz opcjonalnie

i) ponowne mieszanie przez 50-70 minut.

przy czym środek powierzchniowo czynny jest wybrany z grupy obejmującej niejonowe środki powierzchniowo czynne o wzorze 1:

R(OCH2CH2)yOH (1) gdzie:

R - oznacza liniowy i/lub rozgałęziony łańcuch węglowodorowy o średniej zawartości węgla wynoszącej od 8 do 14 atomów węgla, y - oznacza średnią ilość moli tlenku etylenu mieszczącą się w zakresie od 5 do 12 mola względem całej cząsteczki środka powierzchniowo czynnego.

W kolejnym aspekcie przedmiotem wynalazku jest zastosowanie kompozycji określonej powyżej jako dyspergatora do plam olejowych na otwartych akwenach wodnych.

W kolejnym aspekcie przedmiotem wynalazku jest sposób dyspergowania plam olejowych na akwenach otwartych charakteryzujący się tym, że obejmuje etap nakładania kompozycji, określonej powyżej, polegający na jej rozproszeniu poprzez rozpylenie lub rozlanie na plamę olejową.

W korzystnym przykładzie wykonania kompozycja charakteryzuje się tym, że R zawiera od 9 do 12 atomów węgla.

Korzystnie kompozycja charakteryzuje się tym, że y mieści się w zakresie od 6,5 do 7,4 m ola względem całej cząsteczki środka powierzchniowo czynnego.

Korzystnie kompozycja charakteryzuje się tym, że środek powierzchniowo czynny jest w ilości od 5 do 15% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji.

Określenie „w zakresie” stosowane w odniesieniu do ilości jednostek tlenku etylenu, czy atomów węgla w przypadku podstawnika R wynika z charakteru zastosowanych składników kompozycji według wynalazku. Środek powierzchniowo czynny stosowany w kompozycji według przedmiotowego wyna lazku jest związkiem polimerowym, a więc w praktyce stanowi mieszaninę polimerów o podobnej strukturze, ale różniących się w pewnym wąskim zakresie zawartością wspomnianych ugrupowań. W przypadku tego typu składników trudno jest zatem podać ścisły skład ilościowy.

Korzystnie kompozycja charakteryzuje się tym, że amina jest w ilości w zakresie 0,5-2% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji. Korzystnie kompozycja charakteryzuje się tym, że amina jest wybrana z hydroksyamin i korzystnie zawiera od 2 do 6 atomów węgla.

Korzystnie kompozycja charakteryzuje się tym, że glikol jest w zakresie 1-6% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji, korzystnie od 4% do 6% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji.

Korzystnie kompozycja charakteryzuje się tym, że glikol oznacza związek wybrany z grupy obejmującej glikole alkilenowe, etery alkilenoglikoli i polialkilenoglikoli, pochodne tych związków oraz ich mieszaniny.

Korzystnie kompozycja charakteryzuje się tym, że glikol wybrany jest z grupy obejmującej glikol etylenowy, glikol propylenowy, glikol heksylenowy, butylodiglikol, butyloglikol i ich mieszaniny.

Korzystnie kompozycja charakteryzuje się tym, że wodorotlenek jest wybrany z grupy obejmującej wodorotlenki kationów jednowartościowych, korzystnie kationów sodowych.

Korzystnie kompozycja charakteryzuje się tym, że wodorotlenek jest w zakresie 1-10% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji.

W drugim aspekcie przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kompozycji według wynalazku charakteryzujący się tym, że składniki kompozycji miesza się ze sobą w czasie 1-4 godzin. Sposób wytwarzania obejmuje wprowadzenie wspomnianych powyżej składników kompozycji dyspergującej do naczynia o odpowiednio dobranej objętości, a następnie ich mieszanie aż do uzyskania jednorodnej kompozycji. Takie mieszanie może być przeprowadzone przykładowo za pomocą mieszadła mechanicznego, takiego jak mieszadło mechaniczne z końcówką śmigłową. Korzystnie temperatura mieszania odpowiada temperaturze pokojowej (około 25°C), a temperatura maksymalna przy wytwarzaniu kompozycji nie może przekraczać około 40°C.

W korzystnym przykładzie wykonania sposób charakteryzuje się tym, że obejmuje etapy:

a) wprowadzenie wody do pierwszego pojemnika w ilości 50-90% wagowych w stosunku do masy całej kompozycji;

b) dodanie niejonowego związku powierzchniowo czynnego w ilości 5-15% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji;

c) dodanie glikolu w ilości 1-6% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji;

d) dodanie aminy w ilości 0,5-2% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji;

e) mieszanie przez 10-30 minut w temperaturze pokojowej;

f) wprowadzenie wody do drugiego pojemnika zanurzonego w łaźni lodowej w ilości 10-30% wagowych w stosunku do całej kompozycji, a następnie dodanie wodorotlenku w ilości 1-10% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji oraz mieszanie przez 50-70 minut;

g) roztwór wodorotlenku sodu dodano następnie do wcześniej utworzonej mieszaniny;

h) mieszanie roztworu przez 50-70 minut i pozostawienie do klarowania;

oraz opcjonalnie

i) ponowne mieszanie przez 50-70 minut.

W trzecim aspekcie przedmiotem wynalazku jest zastosowanie kompozycji według wynalazku albo otrzymanej sposobem według wynalazku charakteryzujące się tym, że kompozycja jest stosowana jako dyspergator do plam olejowych na otwartych akwenach wodnych. Dla znawcy z dziedziny otwarty akwen oznacza dowolny zbiornik wodny, włączając staw, jezioro, morze, ocean, basen, rzekę, strumień.

W czwartym aspekcie przedmiotem wynalazku jest sposób dyspergowania plam olejowych na akwenach otwartych polegający na tym, że nakłada się kompozycję, według wynalazku albo otrzymaną sposobem według wynalazku. Nałożenie kompozycji polega na jej rozproszeniu poprzez rozpylenie, rozlanie lub inny dowolny sposób znany z dziedziny.

Wynalazek zostanie przedstawiony szczegółowo za pomocą poniższych przykładów wykonania.

Przykłady

Przykład 1

Kompozycję wytworzono w następujący sposób:

a) do zlewki o objętości 1 L wprowadzono wodę w ilości 70% wagowych w stosunku do masy całej kompozycji

b) dodano 2-(2-butoksyetoksy)etanol w ilości 5% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji

c) dodano monoetanoloaminę w ilości 1 % wagowego w stosunku do całkowitej masy kompozycji d) wszystkie substraty mieszano przez 20 minut w temperaturze pokojowej za pomocą mieszadła mechanicznego z końcówką śmigłową.

e) do osobnej zlewki o objętości 500 ml zanurzonej w łaźni lodowej wprowadzono wodę w ilości 20% wagowych w stosunku do całej kompozycji, a następnie dodano NaOH w ilości 4% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji; całość mieszano przez 60 min za pomocą mieszadła mechanicznego z końcówką śmigłową.

f) roztwór wodorotlenku sodu dodano następnie do wcześniej utworzonej mieszaniny.

g) mieszano roztwór przez 1 h; początkowo jest on mętny, więc odstawiono go na 24 h (czas klarowania), po czym ponownie mieszano przez 1 h.

Wyniki:

Kompozycja z Przykładu 1 wytworzona została bez dodatku surfaktantu według wynalazku. Badania skuteczności dyspergowania przeprowadzono metodą „kolby z przegrodami” („Baffled flask test”). Stopień dyspergowalności określano poprzez porównanie masy ropy naftowej, która została wprowadzona do sztucznej wody morskiej z masą ropy naftowej, która pozostaje w tej wodzie pod warstwą górną ropy naftowej (w określonych warunkach eksperymentalnych). Średnia arytmetyczna z czterech wyników badania stopnia dyspergowalności wyniosła 24,74 przy odchyleniu standardowym 2,97.

Przykład 2

Kompozycję wytworzono w następujący sposób:

a) do zlewki o objętości 1 L wprowadzono wodę w ilości 65% wagowych w stosunku do masy całej kompozycji

b) dodano niejonowy związek powierzchniowo czynny o wzorze ogólnym Ci2H25(OCH2CH2)7OH w ilości 10% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji

c) dodano monoetanoloaminę w ilości 1% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji d) wszystkie substraty mieszano przez 20 minut w temperaturze pokojowej za pomocą mieszadła mechanicznego z końcówką śmigłową

e) do osobnej zlewki o objętości 500 ml zanurzonej w łaźni lodowej wprowadzono wodę w ilości 20% wagowych w stosunku do całej kompozycji, a następnie dodano NaOH w ilości 4% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji; całość mieszano przez 60 min za pomocą mieszadła mechanicznego z końcówką śmigłową

f) roztwór wodorotlenku sodu dodano następnie do wcześniej utworzonej mieszaniny.

g) mieszano roztwór przez 1 h; początkowo jest on mętny, więc odstawiono go na 24 h (czas klarowania), po czym ponownie mieszano przez 1 h.

Wyniki:

Kompozycja z Przykładu 2 wytworzona została bez dodatku rozpuszczalnika w postaci 2-(2-butoksyetoksy)etanolu. Badania skuteczności dyspergowania przeprowadzono metodą „kolby z przegrodami” („Baffled flask test”). Stopień dyspergowalności podobnie jak w przypadku Przykładu 1 określano poprzez porównanie masy ropy naftowej, która została wprowadzona do sztucznej wody morskiej z masą ropy naftowej, która pozostaje w tej wodzie pod warstwą górną ropy naftowej (w określonych warunkach eksperymentalnych). Średnia arytmetyczna z czterech wyników badania stopnia dyspergowalności wyniosła 27,32 przy odchyleniu standardowym 2,23. Wyższy wynik stopnia dyspergowalności niż w przypadku kompozycji z Przykładu 1 świadczy o tym, iż środek powierzchniowo czynny w ilości, w której występuje w kompozycji ma większy wpływ na stopień dyspergowalności produktu końcowego niż rozpuszczalnik w postaci 2-(2-butoksyetoksy)etanolu w ilości, w której występuje w kompozycji.

Przykład 3

Kompozycję wytworzono w następujący sposób:

a) do zlewki o objętości 1 L wprowadzono wodę w ilości 84% wagowych w stosunku do masy całej kompozycji

b) dodano niejonowy związek powierzchniowo czynny o wzorze ogólnym Ci2H25(OCH2CH2)7OH w ilości 10% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji

c) dodano 2-(2-butoksyetoksy)etanol w ilości 5% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji

d) dodano monoetanoloaminę w ilości 1% wagowy w stosunku do całkowitej masy kompozycji

e) wszystkie substraty mieszano przez 20 minut w temperaturze pokojowej za pomocą mieszadła mechanicznego z końcówką śmigłową.

f) roztwór wodorotlenku sodu dodano następnie do wcześniej utworzonej mieszaniny.

g) mieszano roztwór przez 1 h; początkowo jest on mętny, więc odstawiono go na 24 h (czas klarowania), po czym ponownie mieszano przez 1 h.

Wyniki:

Kompozycja z Przykładu 3 wytworzona została bez dodatku tzw. boostera dyspergowalności w postaci roztworu wodorotlenku sodu. Badania skuteczności dyspergowania przeprowadzono metodą „kolby z przegrodami” („Baffled flask test”). Stopień dyspergowalności podobnie jak w przypadku Przykładu 1 i 2 określano poprzez porównanie masy ropy naftowej, która została wprowadzona do sztucznej wody morskiej z masą ropy naftowej, która pozostaje w tej wodzie pod warstwą górną ropy naftowej (w określonych warunkach eksperymentalnych). Średnia arytmetyczna z czterech wyników badania stopnia dyspergowalności wyniosła 14,16 przy odchyleniu standardowym 1,00. Niższy wynik stopnia dyspergowalności niż w przypadku kompozycji z Przykładu 1 świadczy o tym, iż wodorotlenek sodu w ilości, w której występuje w kompozycji ma większy wpływ na stopień dyspergowalności produktu końcowego niż rozpuszczalnik w postaci 2-(2-butoksyetoksy)etanolu w ilości, w której występuje w kompozycji.

Przykład 4

Kompozycję wytworzono w następujący sposób:

a) do zlewki o objętości 1 L wprowadzono wodę w ilości 60% wagowych w stosunku do masy całej kompozycji

b) dodano niejonowy związek powierzchniowo czynny o wzorze ogólnym Ci2H25(OCH2CH2)7OH w ilości 10% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji

c) dodano 2-(2-butoksyetoksy)etanol w ilości 5% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji

d) dodano monoetanoloaminę w ilości 1% wagowy w stosunku do całkowitej masy kompozycji

e) wszystkie substraty mieszano przez 20 minut w temperaturze pokojowej za pomocą mieszadła mechanicznego z końcówką śmigłową.

f) do osobnej zlewki o objętości 500 ml zanurzonej w łaźni lodowej wprowadzono wodę w ilości 20% wagowych w stosunku do całej kompozycji, a następnie dodano NaOH w ilości 4% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji. Całość mieszano przez 60 min za pomocą mieszadła mechanicznego z końcówką śmigłową.

g) roztwór wodorotlenku sodu dodano następnie do wcześniej utworzonej mieszaniny.

h) mieszano roztwór przez 1 h; początkowo jest on mętny, więc odstawiono go na 24 h (czas klarowania), po czym ponownie mieszano przez 1 h.

Wyniki:

Kompozycja z Przykładu 4 wytworzona została z użyciem wszystkich składników, które zawarte są w końcowej kompozycji. Badania skuteczności dyspergowania przeprowadzono metodą „kolby z przegrodami” („Baffled flask test”). Stopień dyspergowalności podobnie jak w przypadku Przykładu 1, 2 i 3 określano poprzez porównanie masy ropy naftowej, która została wprowadzona do sztucznej wody morskiej z masą ropy naftowej, która pozostaje w tej wodzie pod warstwą górną ropy naftowej (w określonych warunkach eksperymentalnych). Średnia arytmetyczna z czterech wyników badania stopnia dyspergowalności wyniosła 29,65 przy odchyleniu standardowym 4,85. Największy rezultat stopnia dyspergowalności ze wszystkich przytoczonych dotychczas przykładów świadczy o tym, iż wszystkie składniki zawarte w kompozycji mają bezpośredni wpływ na dyspergowanie ropy naftowej i działając synergistycznie dają najlepsze wyniki.

Przykład 5

Kompozycję wytworzono w następujący sposób:

a) do zlewki o objętości 1 L wprowadzono wodę w ilości 60% wagowych w stosunku do masy całej kompozycji

b) dodano niejonowy związek powierzchniowo czynny o wzorze ogólnym C9Hi9(OCH2CH2)8OH w ilości 10% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji

c) dodano 2-(2-butoksyetoksy)etanol w ilości 5% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji

d) dodano monoetanoloaminę w ilości 1% wagowy w stosunku do całkowitej masy kompozycji e) wszystkie substraty mieszano przez 20 minut w temperaturze pokojowej za pomocą mieszadła mechanicznego z końcówką śmigłową

f) do osobnej zlewki o objętości 500 ml zanurzonej w łaźni lodowej wprowadzono wodę w ilości 20% wagowych w stosunku do całej kompozycji, a następnie dodano NaOH w ilości 4% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji. Całość mieszano przez 60 min za pomocą mieszadła mechanicznego z końcówką śmigłową.

g) roztwór wodorotlenku sodu dodano następnie do wcześniej utworzonej mieszaniny.

h) mieszano roztwór przez 1 h; początkowo jest on mętny, więc odstawiono go na 24 h (czas klarowania), po czym ponownie mieszano przez 1 h.

Wyniki:

Kompozycja z Przykładu 5 wytworzona została z użyciem wszystkich składników, które zawarte są w końcowej kompozycji. Badania skuteczności dyspergowania przeprowadzono metodą „kolby z przegrodami” („Baffled flask test”). Stopień dyspergowalności podobnie jak w przypadku Przykładu 1, 2, 3 i 4 określano poprzez porównanie masy ropy naftowej, która została wprowadzona do sztucznej wody morskiej z masą ropy naftowej, która pozostaje w tej wodzie pod warstwą górną ropy naftowej (w określonych warunkach eksperymentalnych). Średnia arytmetyczna z czterech wyników badania stopnia dyspergowalności wyniosła 28,52 przy odchyleniu standardowym 3,24.

Claims (10)

1. Kompozycja dyspergująca przeznaczona do plam olejowych na akwenach otwartych zawierająca:

a) co najmniej jeden środek powierzchniowo czynny w ilości 5-15% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji,

b) co najmniej jeden glikol wybrany z grupy obejmującej glikol etylenowy, glikol propylenowy, glikol heksylenowy, butylodiglikol, butyloglikol i ich mieszaniny, w ilości 1-6% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji,

c) wodę w ilości 50-90% wagowych w stosunku do masy całej kompozycji, znamienna tym, że zawiera

d) hydroksyaminę zawierającą od 2 do 6 atomów węgla w ilości 0,5-2% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji, oraz

e) wodorotlenek kationów jednowartościowych w ilości 1-10% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji oraz przy czym środek powierzchniowo czynny jest wybrany z grupy obejmującej niejonowe środki powierzchniowo czynne o wzorze 1:

R(OCH2CH2)yOH (1) gdzie:

R - oznacza liniowy i/lub rozgałęziony łańcuch węglowodorowy o średniej zawartości węgla wynoszącej od 8 do 14 atomów węgla, y - oznacza średnią ilość moli tlenku etylenu mieszczącą się w zakresie od 5 do 12 mola względem całej cząsteczki środka powierzchniowo czynnego.

2. Kompozycja według zastrz. 1 znamienna tym, że R zawiera od 9 do 12 atomów węgla.

3. Kompozycja według zastrz. 1 albo 2 znamienna tym, że y mieści się w zakresie od 6,5 do 7,4 mola względem całej cząsteczki środka powierzchniowo czynnego.

4. Kompozycja według dowolnego z zastrz. 1-3 znamienna tym, że glikol jest w zakresie od 4% do 6% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji.

5. Kompozycja według dowolnego z zastrz. 1-4 znamienna tym, że wodorotlenek jest wodorotlenkiem sodu.

6. Kompozycja według dowolnego z zastrz. 1-5 znamienna tym, że krytyczne stężenie micelizacji środka powierzchniowo czynnego wynosi poniżej 0,3 g/l.

7. Kompozycja według dowolnego z zastrz. 1-6 znamienna tym, że stopień dyspergowalności wynosi od 14 do 30, przy czym korzystnie stopień dyspergowalności jest wyznaczony zgodnie z normą ASTM F3251-21.

8. Sposób wytwarzania kompozycji określonej w zastrz. 1 znamienny tym, że obejmuje etapy: a) wprowadzenie wody do pierwszego pojemnika w ilości 50-90% wagowych w stosunku do masy całej kompozycji;

b) dodanie niejonowego związku powierzchniowo czynnego w ilości 5-15% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji;

c) dodanie glikolu wybranego z grupy obejmującej glikol etylenowy, glikol propylenowy, glikol heksylenowy, butylodiglikol, butyloglikol i ich mieszaniny w ilości 1-6% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji;

d) dodanie hydroksyaminy zawierającej od 2 do 6 atomów węgla w ilości 0,5-2% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji;

e) mieszanie przez 10-30 minut w temperaturze nieprzekraczającej 40°C, korzystnie w temperaturze pokojowej;

f) wprowadzenie wody do drugiego pojemnika zanurzonego w łaźni lodowej w ilości 10-30% wagowych w stosunku do całej kompozycji, a następnie dodanie wodorotlenku sodu w ilości 1-10% wagowych w stosunku do całkowitej masy kompozycji oraz mieszanie przez 50-70 minut;

g) roztwór wodorotlenku sodu uzyskany w etapie f) dodano następnie do wcześniej utworzonej mieszaniny;

h) mieszanie roztworu przez 50-70 minut i pozostawienie do klarowania;

oraz opcjonalnie

i) ponowne mieszanie przez 50-70 minut.

przy czym środek powierzchniowo czynny jest wybrany z grupy obejmującej niejonowe środki powierzchniowo czynne o wzorze 1:

R(OCH2CH2)yOH (1) gdzie:

R - oznacza liniowy i/lub rozgałęziony łańcuch węglowodorowy o średniej zawartości węgla wynoszącej od 8 do 14 atomów węgla, y - oznacza średnią ilość moli tlenku etylenu mieszczącą się w zakresie od 5 do 12 mola względem całej cząsteczki środka powierzchniowo czynnego.

9. Zastosowanie kompozycji określonej w zastrz. 1 jako dyspergatora do plam olejowych na otwartych akwenach wodnych.

10. Sposób dyspergowania plam olejowych na akwenach otwartych znamienny tym, że obejmuje etap nakładania kompozycji, określonej w dowolnym z zastrz. 1-7, polegający na jej rozproszeniu poprzez rozpylenie lub rozlanie na plamę olejową.