RU2272821C2 - Применение цвиттерионного поверхностно-активного вещества совместно с анионным поверхностно-активным веществом, содержащим простые эфирные группы, в качестве агента, снижающего гидравлическое сопротивление - Google Patents
Применение цвиттерионного поверхностно-активного вещества совместно с анионным поверхностно-активным веществом, содержащим простые эфирные группы, в качестве агента, снижающего гидравлическое сопротивление Download PDFInfo
- Publication number
- RU2272821C2 RU2272821C2 RU2003125851/04A RU2003125851A RU2272821C2 RU 2272821 C2 RU2272821 C2 RU 2272821C2 RU 2003125851/04 A RU2003125851/04 A RU 2003125851/04A RU 2003125851 A RU2003125851 A RU 2003125851A RU 2272821 C2 RU2272821 C2 RU 2272821C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- group
- carbon atoms
- active substance
- use according
- groups
- Prior art date
Links
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 125000001033 ether group Chemical group 0.000 title claims abstract description 11
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 title abstract description 7
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 title abstract 3
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims abstract description 30
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 9
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L sulfate group Chemical group S(=O)(=O)([O-])[O-] QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 9
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 claims abstract description 7
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 7
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 claims abstract description 6
- 150000007942 carboxylates Chemical group 0.000 claims abstract description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 claims abstract description 3
- 125000002768 hydroxyalkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 3
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 claims abstract 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 claims description 22
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000002888 zwitterionic surfactant Substances 0.000 claims description 21
- IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N Ethenol Chemical group OC=C IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 2
- 125000000325 methylidene group Chemical group [H]C([H])=* 0.000 claims description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 7
- 239000008233 hard water Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract 1
- -1 ether carboxylate Chemical class 0.000 description 8
- 239000000693 micelle Substances 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 5
- KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-N Betaine Natural products C[N+](C)(C)CC([O-])=O KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 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 4
- KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-O N,N,N-trimethylglycinium Chemical compound C[N+](C)(C)CC(O)=O KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 4
- 229960003237 betaine Drugs 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- YRIUSKIDOIARQF-UHFFFAOYSA-N dodecyl benzenesulfonate Chemical compound CCCCCCCCCCCCOS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 YRIUSKIDOIARQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229940071161 dodecylbenzenesulfonate Drugs 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N Dodecane Natural products CCCCCCCCCCCC SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 125000003438 dodecyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 125000001165 hydrophobic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 244000188595 Brassica sinapistrum Species 0.000 description 1
- 235000004977 Brassica sinapistrum Nutrition 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 description 1
- 150000008051 alkyl sulfates Chemical class 0.000 description 1
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 125000001204 arachidyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000003899 bactericide agent Substances 0.000 description 1
- 125000002511 behenyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- FOCAUTSVDIKZOP-UHFFFAOYSA-N chloroacetic acid Chemical compound OC(=O)CCl FOCAUTSVDIKZOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 125000001421 myristyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001117 oleyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])/C([H])=C([H])\C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000005702 oxyalkylene group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000913 palmityl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 125000004079 stearyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000006277 sulfonation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003784 tall oil Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
- F17D1/00—Pipe-line systems
- F17D1/08—Pipe-line systems for liquids or viscous products
- F17D1/16—Facilitating the conveyance of liquids or effecting the conveyance of viscous products by modification of their viscosity
- F17D1/17—Facilitating the conveyance of liquids or effecting the conveyance of viscous products by modification of their viscosity by mixing with another liquid, i.e. diluting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K23/00—Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K23/00—Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
- C09K23/017—Mixtures of compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K23/00—Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
- C09K23/18—Quaternary ammonium compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K23/00—Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
- C09K23/42—Ethers, e.g. polyglycol ethers of alcohols or phenols
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/0318—Processes
- Y10T137/0391—Affecting flow by the addition of material or energy
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Public Health (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
- Detergent Compositions (AREA)
- Cosmetics (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение относится к агентам, снижающим гидравлическое сопротивление в трубопроводах. Предложено применение цвиттерионного ПАВ формулы
где R означает группу, содержащую насыщенную или ненасыщенную алифатическую или ацильную группу с 10-24 атомами углерода, R6 и R7, независимо один от другого, означают алкильную группу с 1-4 атомами углерода или гидроксиалкильную группу с 2-4 атомами углерода, a R4 означает алкиленовую группу с 1-4 атомами углерода. Это ПАВ используют в комбинации с содержащим простые эфирные группы анионным ПАВ, имеющим общую формулу: R1(OA)nB, R1O(AO)nCmH2mD или R3NH(AO)nCmH2mD, или их смесь, где R1 означает углеводородную группу с 10-24 атомами углерода, R3 означает ацильную группу с 10-24 атомами углерода, А означает алкиленовую группу, имеющую 2-4 атома углерода, n равно 1-10, m равно 1-4, В означает сульфатную группу OSO3М, D означает карбоксилатную группу СООМ, в которой М является катионной группой. Весовое отношение цвиттерионного ПАВ к анионному, содержащему или содержащим простые эфирные группы, ПАВ от 100:1 до 1:1, в качестве снижающего гидравлическое сопротивление агента в проточной жидкой системе на водной основе. Наряду с высоким эффектом снижения гидравлического сопротивления комбинация обладает также чувствительностью к жесткой воде. 9 з.п.ф-лы, 2 табл.
Description
Описание
Настоящее изобретение относится к применению цвиттерионного ПАВ совместно с ПАВ типа простого эфира-сульфата или простого эфира-карбоксилата в системе на водной основе в качестве агента, снижающего гидравлическое сопротивление.
ПАВ, обладающие способностью образовывать чрезвычайно длинные цилиндрические мицеллы, привлекли в последние годы большой интерес в качестве снижающих гидравлическое сопротивление добавок, к системам с циркулирующей водой, особенно к системам, предназначенным для распределения тепла или холода.
Важной причиной такого интереса является то, что, хотя, с одной стороны, желательно поддерживать в трубопроводах ламинарный поток, в то же время желательно иметь в теплообменниках турбулентность с целью достижения в них высокой степени теплопереноса на единицу площади.
Нетрудно понять, что волокна или цепные полимеры не способны обеспечить такого рода двойную функцию, которая, тем не менее, может быть достигнута при использовании нитевидных мицелл, поскольку мицеллы, которые ответственны за снижение гидравлического сопротивления, могут быть разрушены механическими устройствами либо внутри теплообменников, либо непосредственно перед ними. Таким образом, внутри теплообменников будет создаваться турбулентный поток. В трубе после теплообменника вновь будут довольно быстро образовываться мицеллы и, таким образом, восстанавливаться снижение гидравлического сопротивления.
Нитевидные мицеллы отличаются тем, что ведут себя довольно неупорядоченным образом при низких числах Рейнольдса (ниже 104), не проявляя или проявляя очень слабое влияние на сопротивление потоку. При более высоких числах Рейнольдса (выше 104) мицеллы выстраиваются параллельно, обеспечивая снижение гидравлического сопротивления, очень близкое к тому, которое возможно теоретически. Даже при еще более высоких числах Рейнольдса (например, выше 105) усилия сдвига в жидкости становятся настолько большими, что мицеллы начинают обрываться, и эффект снижения гидравлического сопротивления быстро снижается по мере увеличения числа Рейнольдса выше этого значения.
Диапазон чисел Рейнольдса, в пределах которого поверхностно-активные агенты обладают значительньм эффектом снижения гидравлического сопротивления, зависит от концентрации, причем диапазон с концентрацией увеличивается.
Подбирая правильную концентрацию поверхностно-активных агентов и подходящие скорости потока в трубопроводах и адекватных им устройствах перед или внутри теплообменников, можно таким образом установить ламинарный поток в трубопроводах и турбулентность в теплообменниках. Благодаря этому размеры трубопроводов могут быть сохранены на низком уровне, но в то же время размер насоса или количество перекачивающих станций и, вследствие этого, работа перекачки могут быть уменьшены при сохранении тех же размеров трубопроводов.
В WO 96/28527 раскрыт снижающий гидравлическое сопротивление агент, включающий бетаиновое ПАВ в сочетании с сульфонатным или сульфатным ПАВ. Этот снижающий гидравлическое сопротивление агент эффективен в пределах сравнительно больших температурных диапазонов. Однако сульфатное ПАВ довольно чувствительно к жесткой воде, в то время как сульфонатное ПАВ не считается легко биоразлагаемым в анаэробных условиях.
В настоящей работе неожиданным образом было обнаружено, что существенные улучшения достигаются при использовании цвиттерионного ПАВ, имеющего формулу:
где R означает группу, содержащую насыщенную или ненасыщенную алифатическую или ацильную группу с 10-24 атомами углерода, R6 и R7, независимо один от другого, означают алкильную группу с 1-4 атомами углерода или гидроксиалкильную группу с 2-4 атомами углерода, a R4 означает алкиленовую группу с 1-4 атомами углерода, предпочтительно СН2 или группу
где R5 означает алкильную группу с 1-3 атомами углерода, в комбинации с содержащим простые эфирные группы анионным ПАВ, имеющим общую формулу:
R1(OA)nB, R1O(AO)nCmH2mD или R3NH(AO)nCmH2mD или их смесь, где R1 означает углеводородную группу с 10-24 атомами углерода, R3 означает ацильную группу с 10-24 атомами углерода, А означает алкиленовую группу, имеющую 2-4 атома углерода, n равно 1-10, m равно 1-4, В означает сульфатную группу OSO3M, D означает карбоксилатную группу СООМ, и М означает катионную, преимущественно одновалентную группу, при весовом отношении цвиттерионного ПАВ к содержащему простые эфирные группы анионному ПАВ или содержащим простые эфирные группы ПАВ от 100:1 до 1:1, преимущественно от 50:1 до 2:1, в качестве снижающего гидравлическое сопротивление агента в проточной жидкой системе на водной основе. Под «водной основой» подразумевается, что, по меньшей мере, 50% мас., преимущественно по меньшей мере 90% мас. жидкой системы на водной основе состоит из воды. Общее количество цвиттерионного ПАВ и анионных эфирных ПАВ может варьировать в широких пределах, которые зависят от условий, но обычно составляет от 0,1 до 10 кг/м3 системы на водной основе. Комбинации цвиттерионного содержащего простые эфирные группы и анионного ПАВ являются особенно подходящими для использования в системах на водной основе, протекающих в длинных трубопроводах для распределения тепла или холода.
Группа R в цвиттерионном ПАВ является предпочтительно алифатической группой или группой R'NHC3Н6, где R' означает ацильную группу с 10-24 атомами углерода. Предпочтительно, цвиттерионный ПАВ имеет общую формулу:
где R означает алифатическую группу или группу R'NHC3Н6, где R' имеет значение, указанное выше. Гидрофобная группа R1 в анионном эфирном ПАВ может быть алифатической или ароматической, линейной или разветвленной, насыщенной или ненасыщенной. Далее, группами А преимущественно является этилен, п означает преимущественно число от 1 до 5 и CmH2m является преимущественно метиленом или группой
где R8 означает алкильную группу с 1-3 атомами углерода. Группой М преимущественно является натрий или калий.
Как цвиттерионный ПАВ, так и содержащие простые эфирные группы анионные ПАВ легко поддаются биоразложению и переносят жесткую воду и электролиты, а их комбинация представляет собой прекрасный агент, снижающий гидравлическое сопротивление в широком температурном диапазоне. Благодаря этому, снижающие гидравлическое сопротивление добавки могут быть использованы в охлаждающих средах при температурах ниже 20°С при использовании ПАВ, в которых группы R и R' имеют 12-16 атомов углерода, и в теплопередающей среде при температуре в пределах от 50 до 120°С при использовании ПАВ, в которых группы R и R' содержат 18, 20, 22 или более атомов углерода. Число атомов углерода в гидрофобных группах R, R', R1 и R3 влияет на полезный температурный диапазон для смеси таким образом, что высокое число дает продукты, подходящие для высоких температур и наоборот. Группами R и R' могут быть предпочтительно додецил, тетрадецил, гексадецил, октадецил, олеил, эйкозил, докозил, алкильный остаток соединений, входящих в состав рапсового семени и алкильный остаток таллового жира, а группами R' и R3 - соответствующие ацильные группы. Могут быть также использованы ароматические группы, такие как нонилфенил.
Далее, цвиттерионные и анионные ПАВ предпочтительно выбирают таким образом, чтобы температура кристаллизации для комбинации была преимущественно ниже самой низкой температуры, на которую рассчитана система на водной основе. Цвиттерионный ПАВ преимущественно комбинируют с содержащим простые эфирные группы анионным сульфатным ПАВ, у которого n равно 1-5 и ОА означает оксиэтилен, поскольку простой эфир-сульфат может быть легко получен, а в сочетании с цвиттерионным ПАВ он дает великолепный эффект снижения гидравлического сопротивления.
Цвиттерионный ПАВ может быть получен взаимодействием соединения формулы RNR6R7, где R имеет значения, указанные выше, с хлорацетатом Na при 70-80°С и постоянной величине рН=9,5 в среде низшего спирта и воды. Для получения хорошего эффекта снижения гидравлического сопротивления является существенным, чтобы количество реагента, представляющего собой амино соединение, в цвиттерионном продукте было низким. Если необходимо, чтобы содержание хлорида в продукте было низким, предпочтительно проводить реакцию в изопропиловом спирте с как можно более низким содержанием воды, в процессе чего образующийся при реакции хлорид натрия будет выкристаллизовываться из продукта и может удаляться фильтрацией или центрифугированием. Другой путь получения не содержащего хлорида продукта состоит в кватернизации реагента, представляющего собой амино соединение с этиленоксидом в присутствии кислотного катализатора с последующим дегидрированием образовавшегося продукта с образованием желаемого цвиттерионного ПАВ.
Анионные содержащие простые эфирные группы ПАВ, пригодные для использования в соответствии с изобретением, являются хорошо известными продуктами. Столь же известны и способы их получения. Типичными примерами являются алифатические моно(оксиэтилен)сульфаты, алкил-ди(оксиэтилен)сульфаты и алкил-три(оксиэтилен)-сульфаты, образующиеся при сульфировании оксиэтилированных спиртов с помощью SO3, и соответствующие карбоксилаты, получаемые взаимодействием названного этоксилированного спирта с галогенированным карбоксилатом формулы HalCmH2mCOOM, где Hal означает хлорид или бромид, а М и m имеют значения, указанные выше. Амидо-эфир-карбоксилат может быть получен с помощью хорошо известных способов, включающих реакцию названного галогенированного карбоксилата с амидоалкоксилатом R3NH(AO)nH, где R3, А и n имеют значения, указанные выше.
Выбор цвиттерионного ПАВ и содержащего простые эфирные группы анионного ПАВ зависит от температуры системы на основе воды. При низкой температуре число атомов углерода обычно ниже, чем при высокой температуре, в то время как число оксиалкиленовых звеньев обычно выше при более низких, чем при более высоких температурах.
Удобный способ определения правильного соотношения цвиттерионного ПАВ и анионного ПАВ для определенного типа воды состоит в приготовлении раствора, например 0,500 кг/м3 цвиттерионного ПАВ в соответствующей воде в 50-мл стеклянном стакане с магнитной мешалкой и поддержании температуры посередине предполагаемого для системы температурного диапазона. После этого раствор титруют раствором содержащего простые эфирные группы анионного ПАВ в концентрации 10 кг/м3 в соответствующей воде до исчезновения первоначально возникшего завихрения.
Наряду с цвиттерионным и анионным ПАВ система на основе воды может содержать ряд обычных компонентов, таких как ингибиторы коррозии, антифриз и бактерициды.
Далее настоящее изобретение иллюстрируют следующие примеры.
Пример 1
Температурный интервал снижения гидравлического сопротивления определяется с помощью описанного выше теста в стакане. В этом тесте смесь ПАВ перемешивают с постоянной скоростью 700 об/мин, используя одновременно магнитную мешалку и нагревательную плиту. Отсутствие завихрения или завихрения с максимумом 2 мм означает наличие снижающих гидравлическое сопротивление условий. При температурах выше 100°С используют герметичный стеклянный реактор.
Из исходных растворов готовят смеси бетаина и анионного ПАВ. Смеси разбавляют водой, имеющей жесткость в соответствии с приведенными ниже таблицами, до 1000 ч/млн бетаина и общего объема 40 мл в 50-мл стакане. Количество анионного ПАВ приводится в ч/млн в скобках. Величина рН доводится до 9-10 с помощью аммиака.
| Таблица 1. N-бегенилбетаин (1000 ч/млн) для нагревательных систем |
|||
| Анионный ПАВ | Интервал СГС* (700 об/мин) | ||
| 0°dH | 3°dH | 8°dH | |
| Додецилсульфат натрия | 55-120 (30) | 55-68 (30) | 55-68 (30) |
| Додецил-(ЕО)3-сульфат натрия | 55-123 (40) | 55-108(40) | 50-78 (40) |
| Додецил-амид-(EO)2-карбоксилат | 55-104 (40) | 48-95 (40) | 49-86 (40) |
| Нонилфенил-(ЕО)3 -карбоксилат | 53-97 (40) | 49-94 (40) | 49-74 (40) |
| * Снижение гидравлического сопротивления | |||
Снижающий гидравлическое сопротивление агент, включающий содержащий простые эфирные группы анионный ПАВ, проявляет существенно лучший эффект снижения гидравлического сопротивления в воде с 3°dH и 8°dH по сравнению с агентом, включающим алкилсульфат.
Пример 2
Пример осуществляют в соответствии с описанным выше скрининг-тестом.
Для определения нужного количества анионного ПАВ раствор бетаина выдерживают при 13°С в тестовом стакане с магнитной мешалкой, вращающейся со скоростью 700 об/мин, и титруют водным раствором анионного ПАВ до прекращения завихрения. Полученная концентрация анионного ПАВ дается в ч/млн в скобках после температурного диапазона, для которого был установлен эффект снижения гидравлического сопротивления. Точка прозрачности (ТП) раствора приведена в °С.
Во всех тестах концентрация N-миристилбетаина - цвиттерионного ПАВ, использованного в этом примере, составляла 1000 ч/млн.
| Таблица 2. N-миристилбетаин (1000 ч/млн) в смеси с анионным ПАВ для охладительных систем |
|||
| Анионный ПАВ | Интервал СГС* (700 об/мин) | ||
| 0°dH | 3°dH | 8°dH | |
| Додецил-бензолсульфонат | Отсутствие эффекта (0-1130) ТП 0°С |
0-29 (430) ТП 0°С |
3-25 (980) ТП 35°С |
| Додецил-(ЕО)3-сульфат натрия | 0-43 (288) ТП 0°С |
0-27 (550) ТП 0°С |
2-25 (510) ТП 2°С |
| Додецилсульфат натрия | 6-43 (400) ТП 6°С |
0-39 (336) ТП 14°С |
4-43 (360) ТП 20°С |
| * Снижение гидравлического сопротивления | |||
Эти составы предназначены для обеспечивающих комфорт охладительных цепей, в которых температурный диапазон обычно составляет от 4 до 15°С.
Как следует из таблицы, додецил-(гликолевый эфир)-сульфат хорошо работает в этом температурном диапазоне, в то время как состав с додецил-бензолсульфонатом в воде с 8°dH при низких температурах работает неудовлетворительно.
Кроме того, практическому использованию додецил-бензолсульфоната препятствует выпадение в осадок как натриевых, так и кальциевых солей.
Claims (10)
1. Применение цвиттерионного ПАВ формулы
где R означает группу, содержащую насыщенную или ненасыщенную алифатическую или ацильную группу с 10-24 атомами углерода; R6 и R7 независимо один от другого означают алкильную группу с 1-4 атомами углерода или гидроксиалкильную группу с 2-4 атомами углерода, a R4 означает алкиленовую группу с 1-4 атомами углерода,
в комбинации с содержащим простые эфирные группы анионным ПАВ, имеющим общую формулу
R1(OA)nB, R1O(AO)nCmH2mD или R3NH(AO)nCmH2mD,
или их смесь, где R1 означает углеводородную группу с 10-24 атомами углерода; R3 означает ацильную группу с 10-24 атомами углерода; А означает алкиленовую группу, имеющую 2-4 атома углерода; n равно 1-10; m равно 1-4; В означает сульфатную группу OSO3М; D означает карбоксилатную группу СООМ, в которой М является катионной группой,
при весовом отношении цвиттерионного ПАВ к анионному, содержащему или содержащим простые эфирные группы ПАВ от 100:1 до 1:1, в качестве снижающего гидравлическое сопротивление агента в проточной жидкой системе на водной основе.
2. Применение по п.1, где цвиттерионный ПАВ имеет общую формулу
где R означает алифатическую группу или группу R'NHC3Н6, где R' является ацильной группой.
3. Применение по п.1 или 2, отличающееся тем, что температура кристаллизации для комбинации ниже самой низкой температуры, на которую рассчитана система на водной основе.
4. Применение по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что цвиттерионный ПАВ и содержащий простые эфирные группы анионный ПАВ добавляют в суммарном количестве от 0,1 до 10 кг/м3 системы на водной основе.
5. Применение по любому из п.1, 2, 3 или 4, отличающееся тем, что системой на водной основе является теплопередающая среда с температурой от 50 до 120°С.
6. Применение по любому из п.1, 2, 3 или 4, отличающееся тем, что системой на водной основе является охлаждающая среда с температурой ниже 20°С.
7. Применение по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что группы R и R' содержат 18-24 атомов углерода.
8. Применение по любому из пп.1-4 и 6, отличающееся тем, что группы R и R1 содержат 12-16 атомов углерода.
9. Применение по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что группы R4 и СmН2m означают метилен.
10. Применение по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что содержащий простые эфирные группы анионный ПАВ является эфир-сульфатом, где n равно 1-5, а ОА означает оксиэтилен.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0100176A SE521682C2 (sv) | 2001-01-23 | 2001-01-23 | Användning av en Zwitterjonisk tensid tillsammans med en anjonisk eterinnehållande tensid som friktionsnedsättande medel |
| SE0100176-7 | 2001-01-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003125851A RU2003125851A (ru) | 2005-01-10 |
| RU2272821C2 true RU2272821C2 (ru) | 2006-03-27 |
Family
ID=20282691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003125851/04A RU2272821C2 (ru) | 2001-01-23 | 2002-01-15 | Применение цвиттерионного поверхностно-активного вещества совместно с анионным поверхностно-активным веществом, содержащим простые эфирные группы, в качестве агента, снижающего гидравлическое сопротивление |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US7987866B2 (ru) |
| EP (1) | EP1358297B1 (ru) |
| JP (1) | JP2004518010A (ru) |
| CN (1) | CN1245468C (ru) |
| AT (1) | ATE440927T1 (ru) |
| CA (1) | CA2433540C (ru) |
| DE (1) | DE60233470D1 (ru) |
| RU (1) | RU2272821C2 (ru) |
| SE (1) | SE521682C2 (ru) |
| WO (1) | WO2002059229A1 (ru) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE0202198L (sv) * | 2002-07-15 | 2004-01-16 | Akzo Nobel Nv | A drag-reducing agent for use in injection water at oil recovery |
| BRPI0706619A2 (pt) * | 2006-05-24 | 2011-07-19 | Marine 3 Technologies Holdings Pty Ltd | composição de ingrediente ativador de superfìcie |
| CN105025713B (zh) * | 2013-03-14 | 2018-07-06 | 阿克佐诺贝尔化学国际公司 | 在脂肪链的羟基上烷氧基化的含氮表面活性剂 |
| CN104277819B (zh) * | 2013-07-09 | 2017-09-15 | 中国石油化工股份有限公司 | 页岩气藏压裂液降阻剂及其制备方法 |
| CN104560000B (zh) * | 2013-10-28 | 2017-08-11 | 中国石油化工股份有限公司 | 压裂液降阻剂组合物 |
| CN105086983B (zh) * | 2014-05-14 | 2018-11-20 | 中国石油化工股份有限公司 | 含甜菜碱表面活性剂的压裂液减阻剂及其制备方法和应用 |
| CN106590610B (zh) * | 2015-10-20 | 2022-04-01 | 中国石油化工股份有限公司 | 水基压裂液减阻剂及其应用 |
| CN108006438B (zh) * | 2017-12-13 | 2020-02-14 | 常州大学 | 一种湍流减阻剂及其制备方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3950417A (en) * | 1975-02-28 | 1976-04-13 | Johnson & Johnson | High-lathering non-irritating detergent compositions |
| US4615825A (en) | 1981-10-30 | 1986-10-07 | The Dow Chemical Company | Friction reduction using a viscoelastic surfactant |
| DE3345806A1 (de) * | 1983-12-17 | 1985-06-27 | Hoechst Ag, 6230 Frankfurt | Oxalkylierte quaternaere ammonium-verbindungen, verfahren zu deren herstellung und deren verwendung als stroemungsbeschleuniger |
| US5143635A (en) * | 1990-02-02 | 1992-09-01 | Energy, Mines & Resources - Canada | Hydraulic drag reducing agents for low temperature applications |
| SE467826B (sv) * | 1991-01-31 | 1992-09-21 | Berol Nobel Ab | Anvaendning av alkoxilerad alkanolamid som friktionsreducerande medel |
| US5389304A (en) * | 1992-06-03 | 1995-02-14 | Colgate Palmolive Co. | High foaming nonionic surfactant base liquid detergent |
| SE503485C2 (sv) * | 1994-10-03 | 1996-06-24 | Akzo Nobel | Användning av en alkoxilerad alkanolamid tillsammans med en jonisk tensid som friktionsreducerande medel |
| SE504086C2 (sv) * | 1995-03-09 | 1996-11-04 | Akzo Nobel Nv | Användning av en alkylbetain tillsammans med en anjonisk ytaktiv förening som friktionsreducerande medel |
-
2001
- 2001-01-23 SE SE0100176A patent/SE521682C2/sv not_active IP Right Cessation
-
2002
- 2002-01-15 US US10/470,033 patent/US7987866B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-01-15 AT AT02734895T patent/ATE440927T1/de not_active IP Right Cessation
- 2002-01-15 JP JP2002559518A patent/JP2004518010A/ja active Pending
- 2002-01-15 CA CA2433540A patent/CA2433540C/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-01-15 EP EP02734895A patent/EP1358297B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-01-15 WO PCT/SE2002/000059 patent/WO2002059229A1/en active Application Filing
- 2002-01-15 RU RU2003125851/04A patent/RU2272821C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2002-01-15 DE DE60233470T patent/DE60233470D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-01-15 CN CNB028040376A patent/CN1245468C/zh not_active Expired - Fee Related
-
2011
- 2011-06-21 US US13/165,152 patent/US8375971B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2002059229A1 (en) | 2002-08-01 |
| US7987866B2 (en) | 2011-08-02 |
| US20110247699A1 (en) | 2011-10-13 |
| CA2433540C (en) | 2010-03-23 |
| RU2003125851A (ru) | 2005-01-10 |
| SE521682C2 (sv) | 2003-11-25 |
| CN1245468C (zh) | 2006-03-15 |
| EP1358297B1 (en) | 2009-08-26 |
| JP2004518010A (ja) | 2004-06-17 |
| US20040077734A1 (en) | 2004-04-22 |
| SE0100176L (sv) | 2002-07-24 |
| CN1487985A (zh) | 2004-04-07 |
| DE60233470D1 (de) | 2009-10-08 |
| ATE440927T1 (de) | 2009-09-15 |
| US8375971B2 (en) | 2013-02-19 |
| CA2433540A1 (en) | 2002-08-01 |
| EP1358297A1 (en) | 2003-11-05 |
| SE0100176D0 (sv) | 2001-01-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8375971B2 (en) | Use of a zwitterionic surfactant together with an anionic ether-containing surfactant as a drag-reducing agent | |
| US4615825A (en) | Friction reduction using a viscoelastic surfactant | |
| RU2166531C2 (ru) | Средство для образования жидкой системы на основе воды с пониженным гидравлическим сопротивлением | |
| RU2659059C2 (ru) | Рецептуры регулирования вспенивания | |
| EP0168477B1 (en) | Use of a visco elastic surfactant composition for controlling the overall heat transfer coefficient of a heat exchange fluid | |
| JP3701029B2 (ja) | イオン性界面活性剤と併用したアルコキシル化アルカノールアミドの摩擦低減剤としての使用 | |
| US5979479A (en) | Use of alkoxylated alkanolamide together with alkoxylated alcohol as a friction-reducing agent | |
| US5110874A (en) | Methods and compositions for reduction of drag in hydrocarbon fluids | |
| WO2002059228A1 (en) | Drag reduction of a heat-distributing water-based liquid containing large amounts of anti-freeze | |
| CN106590610B (zh) | 水基压裂液减阻剂及其应用 | |
| Singh | Effect of different additives on cloud point of non ionic surfactant | |
| JPH10183099A (ja) | 水性媒体用低泡性摩擦抵抗低減剤及び該低減剤を用いた水性媒体の泡立ちの少ない摩擦抵抗低減方法 | |
| JP2002265923A (ja) | 水性媒体用摩擦抵抗低減剤組成物及び該低減剤を用いた水性媒体の摩擦抵抗低減方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150116 |