PL180716B1 - Sposób ulepszania efektu obnizania oporu hydraulicznego w ukladzie przeplywowymn a bazie wody PL PL PL PL PL PL - Google Patents
Sposób ulepszania efektu obnizania oporu hydraulicznego w ukladzie przeplywowymn a bazie wody PL PL PL PL PL PLInfo
- Publication number
- PL180716B1 PL180716B1 PL96322167A PL32216796A PL180716B1 PL 180716 B1 PL180716 B1 PL 180716B1 PL 96322167 A PL96322167 A PL 96322167A PL 32216796 A PL32216796 A PL 32216796A PL 180716 B1 PL180716 B1 PL 180716B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- group
- carbon atoms
- water
- betaine
- agent
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M173/00—Lubricating compositions containing more than 10% water
- C10M173/02—Lubricating compositions containing more than 10% water not containing mineral or fatty oils
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M133/00—Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing nitrogen
- C10M133/02—Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing nitrogen having a carbon chain of less than 30 atoms
- C10M133/04—Amines, e.g. polyalkylene polyamines; Quaternary amines
- C10M133/06—Amines, e.g. polyalkylene polyamines; Quaternary amines having amino groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M135/00—Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing sulfur, selenium or tellurium
- C10M135/08—Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing sulfur, selenium or tellurium containing a sulfur-to-oxygen bond
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M135/00—Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing sulfur, selenium or tellurium
- C10M135/08—Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing sulfur, selenium or tellurium containing a sulfur-to-oxygen bond
- C10M135/10—Sulfonic acids or derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2201/00—Inorganic compounds or elements as ingredients in lubricant compositions
- C10M2201/02—Water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2215/00—Organic non-macromolecular compounds containing nitrogen as ingredients in lubricant Compositions
- C10M2215/02—Amines, e.g. polyalkylene polyamines; Quaternary amines
- C10M2215/04—Amines, e.g. polyalkylene polyamines; Quaternary amines having amino groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2215/00—Organic non-macromolecular compounds containing nitrogen as ingredients in lubricant Compositions
- C10M2215/24—Organic non-macromolecular compounds containing nitrogen as ingredients in lubricant Compositions having hydrocarbon substituents containing thirty or more carbon atoms, e.g. nitrogen derivatives of substituted succinic acid
- C10M2215/26—Amines
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2219/00—Organic non-macromolecular compounds containing sulfur, selenium or tellurium as ingredients in lubricant compositions
- C10M2219/04—Organic non-macromolecular compounds containing sulfur, selenium or tellurium as ingredients in lubricant compositions containing sulfur-to-oxygen bonds, i.e. sulfones, sulfoxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2219/00—Organic non-macromolecular compounds containing sulfur, selenium or tellurium as ingredients in lubricant compositions
- C10M2219/04—Organic non-macromolecular compounds containing sulfur, selenium or tellurium as ingredients in lubricant compositions containing sulfur-to-oxygen bonds, i.e. sulfones, sulfoxides
- C10M2219/042—Sulfate esters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2219/00—Organic non-macromolecular compounds containing sulfur, selenium or tellurium as ingredients in lubricant compositions
- C10M2219/04—Organic non-macromolecular compounds containing sulfur, selenium or tellurium as ingredients in lubricant compositions containing sulfur-to-oxygen bonds, i.e. sulfones, sulfoxides
- C10M2219/044—Sulfonic acids, Derivatives thereof, e.g. neutral salts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
- C10N2050/00—Form in which the lubricant is applied to the material being lubricated
- C10N2050/01—Emulsions, colloids, or micelles
-
- 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)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Detergent Compositions (AREA)
- Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
- Lubricants (AREA)
- Cosmetics (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
1. Sposób ulepszania efektu obnizania oporu hydraulicznego w ukladzie przeplywo- wym na bazie wody, znamienny tym, ze do ukladu na bazie wody dodaje sie betainowy srodek powierzchniowo czynny posiadajacy nasycona lub nienasycona grupe alkilowa lub acylowa o 10-24 atomach wegla, korzystnie 14-24 atomach wegla, w polaczeniu z co naj- mniej jednym anionowym srodkiem powierzchniowo czynnym o wzorze ogólnym R1 B, gdzie R1 oznacza grupe weglowodorowa zawierajaca 10-24 atomów wegla, zas B oznacza grupe w której M oznacza wodór lub grupe kationowa, korzystnie jednowartosciowa, przy czym stosunek wagowy miedzy srodkiem betainowym i srodkiem anionowym wynosi od 2:1 do 1:2, korzystnie od 10:1 do 1:1. PL PL PL PL PL PL
Description
Obecny wynalazek dotyczy sposobu ulepszania efektu obniżania oporu hydraulicznego w układzie przepływowym na bazie wody, z zastosowaniem betainowego środka powierzchniowo czynnego razem z anionowym, sulfonianowym lub siarczanowym środkiem powierzchniowo czynnym w układach wodnych, w celu obniżenia oporu przepływu (oporu hydraulicznego) między stałą powierzchnią a ciekłym układem wodnym.
Środki powierzchniowo czynne z ich zdolnością do tworzenia ekstremalnie długich cylindrycznych miceli, w ostatnich latach wzbudzają duże zainteresowanie jako dodatki redukujące opór w układach cyrkulacji wody, zwłaszcza przeznaczonych do dystrybucji ciepła lub zimna.
Ważną przyczyną tego zainteresowania jest potrzeba utrzymania laminamego przepływu w rurociągach oraz potrzeba wystąpienia w tym samym czasie turbulencji w wymiennikach ciepła dla osiągnięcia w nich wysokiego stopnia wymiany ciepła na powierzchnię wymiany.
Jak łatwo można zrozumieć, polimery włókniste lub łańcuchowe nie są zdolne do zapewnienia tej podwójnej funkcji, która może być osiągnięta za pomocą miceli podobnych do nici, ponieważ natężenie przepływu (liczba Reynoldsa) zwykle jest o wiele wyższe w wymiennikach ciepła niż w rurociągu.
Nitkopodobne micele wyróżniają się w działaniu w dość bezładnym przepływie przy niskich liczbach Reynoldsa (poniżej 104) nie mając lub mając mały wpływ na opór przepływu. Dla wyższych liczb Reynoldsa (powyżej 104) micele układają się równolegle i efekty obniżania oporu przepływu są bardzo zbliżone do tych, które są teoretycznie możliwe.
Dla jeszcze wyższych liczb Reynoldsa (np. powyżej 105) siły ścinające w cieczy stają się tak wysokie, że micele zaczynają się rwać i efekt obniżenia oporu przepływu szybko spada tak samo jak liczba Reynoldsa rośnie powyżej tej wartości. Zakres liczb Reynoldsa, w którym środki powierzchniowo czynne wykazują maksymalny efekt obniżenia oporu przepływu jest mocno zależny od stężenią zakres jest progresywny razem ze stężeniem.
Dzięki doborowi właściwego stężenia środka powierzchniowo czynnego i odpowiedniego natężenia przepływu w przewodach rurowych i wymiennikach ciepła możliwe jest ustalenie laminamego przepływu w rurach i turbulencji w wymiennikach ciepła. Wymiany rur i wymienników ciepła mogą być utrzymywane na niskim poziomie lub liczba stacji pomp i w konsekwencji praca pompy, może być alternatywnie redukowana przez utrzymywanie tych samych wymiarów rur.
Środki powierzchniowo czynne najbardziej powszechnie stosowane jako dodatki do systemów cyrkulacji wodnej w dystrybucji ciepła lub zimna są reprezentowane przez salicylany alkilotrimetyloamoniowe, w których grupa alkilowa stanowi długi łańcuch alkilowy o 12-22 atomach węgla i która może też być nasycona lub może zawierać jedno lub więcej wiązań podwójnych.
Ten typ środków powierzchniowo czynnych funkcjonuje z powodzeniem już w stężeniu 0,5-2 kg/m3, ale jest rozkładany bardzo powoli tlenowo lub beztlenowo i dalej jest toksyczny dla organizmów morskich.
Ponieważ systemy dystrybucji ciepła przeznaczone do małych domów zwykle ponoszą straty z powodu znaczących wycieków (utrzymuje się, że w ciągu roku wycieka około 60-100% wody), pociąga to za sobą fakt, że dodane związki przechodzą do wody gruntowej i do różnych odbiorców świeżej wody. To połączenie niskiej biodegradacji i wysokiej toksyczności jest zasadniczym kryterium produktu szkodliwego dla środowiska.
Dlatego też bardzo pożądane są środki powierzchniowo czynne, które są mniej szkodliwe dla środowiska i które mają taką samą doskonałą zdolność jak czwartorzędowe związki amoniowe opisane wyżej, do obniżenia oporów przepływu w systemach cyrkulacji wodnej.
180 716
Z opisu patentowego US 5 339 385 znane są alkoksylowane alkanoloamidy o wzorze ogólnym
R—C—N—H(A)nH u w których R oznacza grupę węglowodorową o 9-23 atomach węgla, A oznacza grupę alkilenoksylową o 2-4 atomach węgla i n stanowi liczbę z przedziału 3-12, które to związki są zdolne do tworzenia długich cylindrycznych miceli w wodzie, dzięki czemu obniżają opory przepływu w układach wodnych.
Te związki są łatwo rozkładane i funkcjonują doskonale w wodzie dejonizowanej, zwłaszcza w niskich temperaturach. Efekty obniżenia oporu przepływu są tamowane w twardej wodzie i w obecności wysokich ilości elektrolitów. Granice temperatury dla tych optymalnych efektów obniżenia oporu przepływu będą raczej wąskie, czasami tak niskie jak 10°C.
Opis SE-C2-500 923 ujawnia zastosowanie amfoterycznych środków powierzchniowo czynnych jako środków obniżających tarcie w układach na bazie wody. Związki amfoteryczne, które zawierają jedną lub więcej pierwszo-, drugo- lub trzeciorzędowych amin, wykazują wysoką zależność od wartości pH układu na bazie wody.
Obecnie nieoczekiwanie okazało się, że zasadnicze ulepszenie osiąga się przez zastosowanie co najmniej jednego betainowego środka powierzchniowo czynnego posiadającego nasycone lub nienasycone grupy alkilowe lub acylowe o 10-24 atomach węgla, zwłaszcza 14-24 atomach węgla, łącznie z anionowym środkiem powierzchniowo czynnym o wzorze ogólnym RiB, w którym Ri oznacza grupę węglowodorową o 10-24 atomach węgla, zaś B stanowi grupę
OO πII
- S-O-M lub grupę O-S-O-M μ«
Oo w której M oznacza grupę kationową korzystnie jedno wartościową przy czym stosunek środka betainowego do środka anionowego wynosi od 20:1 do 1:2, korzystnie od 10:1 do 1:1, do wytwarzania ciekłego układu opartego na wodzie, o niskim oporze przepływu między wolnym układem przepływowym a stałą powierzchnią. Betainowy środek powierzchniowo czynny korzystnie ma wzór ogólny
CH3
R---[Ir—CH2COC)·
CH3 w którym R oznacza grupę alkilową lub grupę R'-NC3H6-, gdzie R' oznacza grupę acylową.
Hydrofobowa grupa R' może być grupą alifatyczną lub aromatyczną prostą lub rozgałęzioną nasyconą lub nienasyconą. Kationowa grupa B stanowi odpowiednio kation alkaliczny taki jak sód lub potas.
„Układ na bazie wody” oznacza, że co najmniej 50% wagowych, korzystnie co najmniej 90% wagowych układu stanowi woda. Obydwa środki - betainowy i anionowy są łatwo rozkładane i połączenie ich daje doskonały efekt obniżenia hamowania w szerokim zakresie temperatur. Dodatki obniżające opory przepływu mogą być stosowane jako środki chłodzące w temperaturach poniżej 30°C, używając na przykład powierzchniowo czynnych środków betaino wy ch, w których grupa alkilowa lub acylowa zawiera 14-16 atomów węgla i jako środek rozprowadzający ciepło w temperaturze 50-120°C, używając betainowych środków, w któiych grupa alkilowa lub acylowa zawiera 18 atomów węgla lub więcej, korzystnie 18-22 atomów węgla i jedno lub dwa podwójne wiązania. Mieszaniny zgodne z wynalazkiem mogą być np. dodawane jako inhibitory korozji. Liczba atomów węgla w hydrofobowych grupach
180 716
R, Ri i R' określa stosowanie zakresu temperatury dla danej mieszaniny i tak produkty odpowiednie do stosowania w wysokich temperaturach będą miały wysoką liczbę atomów węgla.
Ponadto środki powierzchniowo czynne betainowe i anionowe są odpowiednio wybrane w taki sposób, aby temperatura krystalizacji ich połączenia była odpowiednio poniżej najniższej temperatury, dla której ciekły układ na bazie wody jest przeznaczony.
Całkowita ilość środka betainowego i anionowego może zmieniać się w szerokich granicach zależnych od warunków, ale zasadniczo wynosi ona 0,1-10 kg/m3 układu na bazie wody. Roztwór środka betainowego i środka anionowego jest szczególnie odpowiedni do zastosowania w układach na bazie wody przepływających w długich przewodach, przykładowo w grzewczych lub chłodzących układach cyrkulacji wody.
Betainowy środek powierzchniowo czynny może być wytwarzany w reakcji N-alkiloΝ,Ν-dimetyloaminy lub N'-acylo-N,N-dimetylo-l,3-diaminopropanu z chlorooctanu sodu w temperaturze 70-80°C w stałym pH na poziomie 9,5 w środowisku niższego alkoholu lub wody. W celu uzyskania dobrego efektu obniżenia oporu przepływu istotne jest, aby ilość reagenta aminowego w stosowanym produkcie betainowym była niska. Korzystnie powinna ona być niższa niż 5% wagowych, a korzystniej niższa niż 2% wagowe.
Jeżeli konieczna jest niska zawartość chlorku w produkcie, reakcję korzystnie można prowadzić w izopropanolu z możliwie najniższą zawartością wody, aby chlorek sodu utworzony w reakcji wykrystalizował i mógł być usunięty przez filtrację lub odwirowanie.
Inną drogą uzyskania produktu wolnego od chlorku jest czwartorzędowanie reagenta aminowego,, tlenkiem etylenu w obecności katalizatora kwasowego i następnie odwodomienie uzyskanego produktu w celu otrzymania, betainowego środka powierzchniowo czynnego. Grupa R i R' we wzorze I może odpowiednio być grupą tetradecylową, heksadecylową, oktadecylową, oleilową, alkilową z łoju lub ziarna rzepakowego lub inną odpowiednią grupą acylową.
Anionowe środki powierzchniowo czynne odpowiednie do zastosowania w sposobie według wynalazku są dobrze znanymi produktami, jak również znane są metody ich wytwarzania. Typowymi przykładami są siarczany alkilowe wywodzące się z alkoholi tłuszczowych lub syntetycznych alkoholi oraz arenosulfoniany alkilowe takie jak siarczan decylu, siarczan dodecylu, siarczan kokoalkilowy, siarczan oleilu, siarczan łojowy i inne odpowiednie sulfoniany, dodecylobenzenosulfoniany i heksadecylobenzenosulfoniany.
Wybór anionowego środka powierzchniowo czynnego będzie zależeć od twardości, zawartości soli i temperatury wody. W twardej wodzie alkilobenzenosulfoniany są odpowiednie dzięki lepszej rozpuszczalności ich soli wapniowych.
Dogodną drogą do określenia odpowiednich proporcji między środkiem betainowym i środkiem anionowym dla pewnych rodzajów wody jest sporządzenie roztworu np. 0,500 kg/m3 betainowego środka powierzchniowo czynnego w odpowiednim naczyniu szklanym z mieszadłem magnetycznym i utrzymywaniu temperatury w środku zakresu temperatur przeznaczonego dla układu. Roztwór ten miareczkuje się następnie anionowym środkiem w stężeniu 10 kg/m3 w dejonizowanej wodzie aż do zaniku pierwotnie utworzonego wiru.
Szczegóły tego postępowania są opisane dokładnie dalej w części opisu przedstawiającej „test klasyfikujący” (ang. screening test).
Oprócz betainowego środka powierzchniowo czynnego i anionowego środka powierzchniowo czynnego, układy na bazie wody mogą zawierać inne standardowe składniki takie jak środki antykorozyjne, środki przeciwko zamarzaniu i przeciwbakteryjne.
Obecny wynalazek będzie następnie zilustrowany za pomocą następujących przykładów.
Przykłady
Właściwości obniżenia oporu przepływu kompozycji i substancji według stanu techniki testowano dwoma różnymi metodami, z których jedna stanowi proste postępowanie, które będzie nazwane testem klasyfikacyjnym, a druga to bardziej skomplikowany test przepływowy nazwany tu testem pętlowym (ang. loop test).
180 716
Test klasyfikujący
Serię szklanych zlewek o pojemności 50 ml o tych samych wymiarach (65 x 35 mm), każda zawierająca cylindryczny magnes pokryty teflonem, napełniono testowanym roztworem w ilości 40 ml i umieszczono na mieszadle magnetycznym. Termometr umieszczono na głębokości 15 mm i włączono mieszadło na pełną szybkość 1400 obrotów na minutę i notowano głębokość wiru uformowanego w roztworze w różnych temperaturach. Gdy nie wykryto wiru (zanotowano jako 0), było wiadomo z doświadczenia, że to wskazuje dobre właściwości obniżenia oporu przepływu.
Jeśli zaś nie były obecne dodatki, np. zastosowano czystą wodę, to wir sięgał aż do mieszającego magnesu i odnotowano wynik 35 mm.
Test pętlowy
Pomiary prowadzono w rurze pętlowej o długości 6 m składającej się z dwóch prostych nierdzewnych rur o długości 3 m każda. Jedna z tych rur miała średnicę 8 mm, a druga 10 mm. Przez rurę pętlową pompowano wodę za pomocą pompy odśrodkowej, która napędzana była silnikiem o regulowanej mocy w celu ciągłego kontrolowania przepływu, określanego przez rotametr.
Proste części rury pętlowej miały otwory wylotowe, które za pomocą zaworów mogły być przez obrót połączone z manometrem różnicowym, który z drugiej strony był cały czas połączony z punktem odniesienia w rurze pętlowej.
Następnie rurę tę izolowano termicznie i stronę ssącą pompy połączono z pojemnikiem termostatycznie kontrolowanym o pojemności 20 1, do którego skierowano powrót strumienia z rury pętlowej. Po dodaniu testowanych związków i regulowaniu termostatycznie wodnych roztworów, rozpoczęto pomiary dla niskich natężeń przepływu i mierzono różnicę ciśnień dla dwóch punktów na rurze o średnicy 10 mm i trzech punktów na rurze o średnicy 8 mm dla każdego natężenia przepływu. Różnice ciśnień, które zmierzono były następnie zamienione na współczynnik tarcia Moody' Y i ukazane w przykładach jako funkcja liczby Reynoldsa Re. Y = 2D Pdiff/V2 · L · d Re = D · V · d/n D = średnica rury V - natężenie przepływu
L = długość rury, nad którą różnica ciśnień Pdia była zmierzona d = gęstość cieczy n - lepkość cieczy
Przykłady także wskazują odpowiednią liczbę Prandtla i liczbę Virka. Pierwsza odpowiada współczynnikowi tarcia burzliwego przepływu wody, zaś druga odpowiada przepływowi bez turbulencji, tj. przepływowi laminamemu.
Przykład I.
Przygotowano zmodyfikowaną wodę morską, rozpuszczając 38 g NaCl, 5 g Ca(NO3)2 · 4H2O i 5 g MgSOą w 1 1 wody wodociągowej zawierającej 8 ppm Ca . W 40 ml tak przygotowanej wody rozpuszczono 43 mg substancji aktywnej stanowiącej N-heksadecylobetainę o strukturze _
CH3(CH2)i5 - N+(CH3)2 - ch2coo dalej zwaną Ci6-betainą oraz 6,6 mg substancji aktywnej stanowiącej sól sodową liniowego dodecylobenzenosulfonianu o wzorze _
Ci2H25-C6H4SO3 Na+ dalej zwaną Na-LAS.
Ten testowany roztwór utrzymywano w szklanej zlewce zawierającej także mieszadło magnetyczne 20 mm i ochłodzono do temperatury +5°C w lodówce i następnie testowano w różnych temperaturach od 8 do 24°C. Głębokość uformowanego wiru mierzono w mm szybkości mieszania 1400 obrotów na minutę. Uzyskane następujące rezultaty przedstawiono w poniższej tabeli.
180 716
Tabela
| Temperatura (°C) | Wir (mm) | Wygląd |
| 8 | 20 | mętny |
| 13 | 2 | mętny |
| 16 | 0 | lekko mętny |
| 17,5 | 0 | zamglenie |
| 19 | 1 | klarowny |
| 20 | 2 | klarowny |
| 22 | 3 | klarowny |
| 24 | 5 | klarowny |
Z rezultatów tych jasno wynika, że użytek łańcucha alkilowego zawierającego 16 atomów węgla w połączeniu z anionowym środkiem powierzchniowo czynnym może być stosowany przy użytkowaniu zimnej wody.
Przykład II.
W 40 ml dejonizowanej wody rozpuszczono 80 mg Ci6-betainy i 8 mg Na-LAS. Struktura tych związków była taka sama jak stosowanych w przykładzie I z wyjątkiem tego, że Cig-betaina miała łańcuch alkilowy zawierający całkowicie 18 atomów węgla. Testowany roztwór badano w ten sam sposób jak w przykładzie I, w różnych temperaturach od 30 do 90°C. Uzyskane wyniki podano w poniższej tabeli.
Tabela
| Temperatura (°C) | Wir (mm) |
| 30 | 1 |
| 40 | 0 |
| 50 | 0 |
| 60 | 0 |
| 70 | 0 |
| 80 | 0 |
| 90 | 2 |
Roztwór był klarowny w całym zakresie temperatur.
Test klasyfikacyjny w przykładzie II wskazuje, że połączenie Ci6-betainy i Na-LAS przynosi dobre efekty obniżenia oporu przepływu w zakresie temperatur od 30 do 88°C.
Przykłady III-V.
Badania prowadzono zgodnie z metodą testu pętlowego. W badaniach tych stosowano wodę dejonizowaną. Kompozycja stanowiąca środek obniżający opory przepływu zawierała mieszaninę 85 części Cig-betainy i 15 części Na-LAS.
W przykładzie III i IV dodano 0,5 kg/m3 tej mieszaniny, zaś w przykładzie V dodano 2,0 kg/m3. Temperatura w przykładzie III wynosiła 50°C, w przykładzie IV - 85°C i w przykładzie V - 98°C. Uzyskane wyniki podano w poniższej tabeli.
180 716
Tabela
| Współczynnik tarcia Moody’ego χ 103 | ||||||
| Liczba Reynoldsa | 6x 103 | 104 | 2x 104 | 5x 104 | 8x 104 | 2x 105 |
| Liczba Prandtla | 36 | 32 | 27 | 21 | 19 | 15 |
| Przykład III | 36 | 20 | 16 | 21 | 18 | 15 |
| Przykład IV | 18 | 13 | 7 | 5 | 18 | 15 |
| Przykład V | 36 | 28 | 29 | 21 | 16 | 13 |
| Liczba Virka | 15 | 11 | 7 | 5 | 4 | 2,8 |
Wszystkie wartości były liczone na podstawie pomiarów w rurze o średnicy 8 mm. Z tych trzech testów pędowych można wywnioskować, że połączenie N-alkilobetainy z anionowym środkiem powierzchniowo czynnym przynosi dobre efekty obniżenia oporu przepływu co najmniej w zakresie temperatur 50-85°C i że ten efekt obniża się istotnie w zakresie temperatur 85-98°C.
Te rezultaty są zgodne z rezultatami uzyskanymi w teście klasyfikującym z przykładu II. Przykład VI.
Badany roztwór przygotowano przez rozpuszczenie 60 mg Cig-betainy i 19 mg laurylosiarczanu sodu w 30 ml dejonizowanej wody. pH roztworu wynosiło 9,5. W teście klasyfikacyjnym roztwór ten nie wykazywał formowania wiru w zakresie temperatur 30-87°C.
Przykład VII.
mg substancji aktywnej stanowiącej amid kwasu ziarna rzepaku i N,N-dimetylopropylobetainy o strukturze _
RCONHCHzCHzN^CILhCHzCOO gdzie RCO pochodzi od kwasów tłuszczowych z oleju ziarna rzepaku. W 30 ml dejonizowanej wody rozpuszczono kwasy tłuszczowe zawierające 60% wagowych kwasu oleinowego, 20% wagowych kwasu linolowego, 9% wagowych kwasu linoleinowego, 3% wagowych kwasu erukowego i reszta do 100% kwasów palmitynowego i stearynowego oraz 1,2 mg substancji aktywnej stanowiącej dodecylobenzenosulfonian sodu. Wartość pH roztworu wynosiła 9,8 ustalona za pomocą NaOH. Szybkość mieszania wynosiła 1100 obrotów na minutę. Roztwór powoli ogrzewano od temperatury pokojowej do 80°C i obserwowano głębokość wiru zgodnie z testem klasyfikującym. Otrzymane wyniki podano w poniższej tabeli.
Claims (14)
1. Sposób ulepszania efektu obniżania oporu hydraulicznego w układzie przepływowym na bazie wody, znamienny tym, że do układu na bazie wody dodaje się betainowy środek powierzchniowo czynny posiadający nasyconą lub nienasyconą grupę alkilową lub acylową o 10-24 atomach węgla, korzystnie 14-24 atomach węgla, w połączeniu z co najmniej jednym anionowym środkiem powierzchniowo czynnym o wzorze ogólnym RjB, gdzie Ri oznacza grupę węglowodorową zawierającą 10-24 atomów węgla, zaś B oznacza grupę oo u u,
- S -O-M lub grupę - O-S-O-M, łiF
OO w której M oznacza wodór lub grupę kationową, korzystnie jedno wartościową, przy czym stosunek wagowy między środkiem betainowym i środkiem anionowym wynosi od 2:1 do 1:2, korzystnie od 10:1 do 1:1.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się betainowy środek o wzorze
CH3
I
R — N+ -CH2COO' (I)
I
CH3 w którym R oznacza grupę alkilową lub grupę R^NCaHg-, gdzie R' jest grupą acylową.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że temperatura krystalizacji mieszaniny środka bateinowego i środka anionowego jest niższa niż najniższa temperatura, dla której układ na bazie wody jest przeznaczony.
4. Sposób według zastrz. 1, albo 2, albo 3, znamienny tym, że układ na bazie wody jest ośrodkiem grzewczym w zakresie temperatur 50-120°C.
5. Sposób według zastrz. 1, albo 2, albo 3, znamienny tym, że układ na bazie wody stanowi ośrodek chłodzący w temperaturze poniżej 30°C.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaninę środka bateinowego ze środkiem anionowym dodaje się w ilości 0,1-10 kg/m3 układu na bazie wody.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że grupa alkilowa środka betainowego zawiera 18-24 atomów węgla.
8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że grupa alkilowa zawiera 18-22 atomów węgla i jedno lub dwa wiązania podwójne.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że grupa acylowa środka betainowego zawiera 18-24 atomów węgla.
10. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że grupa acylowa zawiera 18-22 atomów węgla i jedno lub dwa wiązania podwójne.
11. Sposób według zastrz. 1 albo 6, znamienny tym, że grupa alkilowa środka betainowego zawiera 14-16 atomów węgla.
12. Sposób według zastrz. 1 albo 6, znamienny tym, że grupa acylowa środka betainowego zawiera 14-16 atomów węgla.
13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że Ri oznacza grupę alkilobenzenową, zaś B oznacza grupę sulfonianową.
180 716
14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że Ri oznacza grupę alkilową, zaś B oznacza grupę siarczanową.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9500841A SE504086C2 (sv) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | Användning av en alkylbetain tillsammans med en anjonisk ytaktiv förening som friktionsreducerande medel |
| PCT/EP1996/000950 WO1996028527A1 (en) | 1995-03-09 | 1996-03-05 | Use of a betaine surfactant together with an anionic surfactant as a drag-reducing agent |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL322167A1 PL322167A1 (en) | 1998-01-19 |
| PL180716B1 true PL180716B1 (pl) | 2001-03-30 |
Family
ID=20397487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL96322167A PL180716B1 (pl) | 1995-03-09 | 1996-03-05 | Sposób ulepszania efektu obnizania oporu hydraulicznego w ukladzie przeplywowymn a bazie wody PL PL PL PL PL PL |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5902784A (pl) |
| EP (1) | EP0813583B1 (pl) |
| JP (1) | JP3919813B2 (pl) |
| CN (1) | CN1051571C (pl) |
| CA (1) | CA2213766C (pl) |
| CZ (1) | CZ294141B6 (pl) |
| DE (1) | DE69600842T2 (pl) |
| DK (1) | DK0813583T3 (pl) |
| PL (1) | PL180716B1 (pl) |
| RU (1) | RU2166531C2 (pl) |
| SE (1) | SE504086C2 (pl) |
| WO (1) | WO1996028527A1 (pl) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6258859B1 (en) † | 1997-06-10 | 2001-07-10 | Rhodia, Inc. | Viscoelastic surfactant fluids and related methods of use |
| FI107163B (fi) * | 1997-08-29 | 2001-06-15 | Fortum Power & Heat Oy | Neste kostutus/sumutusjäähdytyslaitteistoihin |
| SE521569C2 (sv) * | 2001-01-23 | 2003-11-11 | Akzo Nobel Nv | Vattenbaserad vätska innehållande en zwitterjonisk tensid och en annan zwitterjonisk tensid för friktionsnedsättning, användning av en tensidkomposition samt en tensidkomposition |
| SE521682C2 (sv) | 2001-01-23 | 2003-11-25 | Akzo Nobel Nv | Användning av en Zwitterjonisk tensid tillsammans med en anjonisk eterinnehållande tensid som friktionsnedsättande medel |
| EP1543214A4 (en) * | 2002-06-26 | 2007-02-21 | Champion Technology Inc | NON-CORROSIVE AMPHOTERE TENSIDES AND METHOD OF BROAD TREATMENT |
| SE0202198L (sv) * | 2002-07-15 | 2004-01-16 | Akzo Nobel Nv | A drag-reducing agent for use in injection water at oil recovery |
| US7195658B2 (en) * | 2003-10-17 | 2007-03-27 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Antiloading compositions and methods of selecting same |
| US20060084579A1 (en) * | 2004-10-15 | 2006-04-20 | Berger Paul D | Viscoelastic surfactant mixtures |
| US8044106B2 (en) * | 2005-03-16 | 2011-10-25 | Baker Hughes Incorporated | Saponified fatty acids as viscosity modifiers for viscoelastic surfactant-gelled fluids |
| US7728044B2 (en) | 2005-03-16 | 2010-06-01 | Baker Hughes Incorporated | Saponified fatty acids as breakers for viscoelastic surfactant-gelled fluids |
| JP2010528827A (ja) * | 2006-05-24 | 2010-08-26 | マリン 3 テクノロジーズ ホールディングス (プロプライエタリー) リミテッド | 表面活性成分組成物 |
| US9034802B2 (en) | 2006-08-17 | 2015-05-19 | Schlumberger Technology Corporation | Friction reduction fluids |
| US7832476B2 (en) | 2007-10-04 | 2010-11-16 | Schlumberger Technology Corporation | Downhole release of friction reducers in gravel packing operations |
| US8031704B2 (en) * | 2007-10-22 | 2011-10-04 | Infinera Corporation | Network planning and optimization of equipment deployment |
| CN104610351B (zh) * | 2013-11-05 | 2017-03-29 | 中国石油化工股份有限公司 | 磷氮型天然气减阻剂及其合成方法 |
| CN104610350B (zh) * | 2013-11-05 | 2017-03-29 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种磷氮型天然气减阻剂及其合成方法 |
| CN103937484B (zh) * | 2014-05-09 | 2015-06-10 | 余维初 | 一种页岩气井滑溜水压裂液体系高效乳态快速水溶减阻剂 |
| 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 |
| US12416322B2 (en) | 2019-03-05 | 2025-09-16 | Ohio State Innovation Foundation | Drag reducing agents and methods of using thereof |
| US11479715B2 (en) * | 2020-05-22 | 2022-10-25 | Halliburton Energy Services, Inc. | Enhanced friction reducers for water-based fracturing fluids |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3768565A (en) * | 1971-09-29 | 1973-10-30 | Calgon Corp | Friction reducing |
| US4152274A (en) * | 1978-02-09 | 1979-05-01 | Nalco Chemical Company | Method for reducing friction loss in a well fracturing process |
| US4436846A (en) * | 1979-11-07 | 1984-03-13 | General Electric Company | Composition and method for improving the properties of liquid media |
| US4615825A (en) * | 1981-10-30 | 1986-10-07 | The Dow Chemical Company | Friction reduction using a viscoelastic surfactant |
| DE3212969A1 (de) * | 1982-04-07 | 1983-10-13 | Hoechst Ag, 6230 Frankfurt | Verfahren zur verminderung des reibungswiderstandes in stroemenden waessrigen medien |
| US4505827A (en) * | 1983-09-19 | 1985-03-19 | The Dow Chemical Company | Triblock polymers of the BAB type having hydrophobic association capabilities for rheological control in aqueous systems |
| US4595526A (en) * | 1984-09-28 | 1986-06-17 | Colgate-Palmolive Company | High foaming nonionic surfacant based liquid detergent |
| JPS6340888A (ja) * | 1986-08-06 | 1988-02-22 | Honda Motor Co Ltd | ドプラ速度計 |
| US5143635A (en) * | 1990-02-02 | 1992-09-01 | Energy, Mines & Resources - Canada | Hydraulic drag reducing agents for low temperature applications |
| US5284593A (en) * | 1990-04-26 | 1994-02-08 | Roto-Finish Company, Inc. | Nonchelating metal finishing compounds |
| CN1057478A (zh) * | 1990-06-22 | 1992-01-01 | 薛志纯 | 金属切削液 |
| SE467826B (sv) * | 1991-01-31 | 1992-09-21 | Berol Nobel Ab | Anvaendning av alkoxilerad alkanolamid som friktionsreducerande medel |
| JPH06340888A (ja) * | 1993-05-28 | 1994-12-13 | Nippon Oil & Fats Co Ltd | 潤滑剤組成物 |
| SE9303458L (sv) * | 1993-10-21 | 1994-10-03 | Berol Nobel Ab | Användning av en amfotär tensid som friktionsreducerande medel i ett vattenbaserat vätskesystem |
| US5486307A (en) * | 1993-11-22 | 1996-01-23 | Colgate-Palmolive Co. | Liquid cleaning compositions with grease release agent |
| US5607980A (en) * | 1995-07-24 | 1997-03-04 | The Procter & Gamble Company | Topical compositions having improved skin feel |
| US5696073A (en) * | 1996-04-08 | 1997-12-09 | Colgate-Palmolive Co. | Light duty liquid cleaning composition |
-
1995
- 1995-03-09 SE SE9500841A patent/SE504086C2/sv not_active IP Right Cessation
-
1996
- 1996-03-05 EP EP19960907368 patent/EP0813583B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-03-05 CZ CZ19972773A patent/CZ294141B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1996-03-05 JP JP52724396A patent/JP3919813B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-05 US US08/913,120 patent/US5902784A/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-03-05 CN CN96192436A patent/CN1051571C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-05 DE DE69600842T patent/DE69600842T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-03-05 DK DK96907368T patent/DK0813583T3/da active
- 1996-03-05 WO PCT/EP1996/000950 patent/WO1996028527A1/en not_active Ceased
- 1996-03-05 CA CA 2213766 patent/CA2213766C/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-05 RU RU97116723A patent/RU2166531C2/ru not_active IP Right Cessation
- 1996-03-05 PL PL96322167A patent/PL180716B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2213766C (en) | 2006-05-09 |
| DK0813583T3 (da) | 1999-06-28 |
| JP3919813B2 (ja) | 2007-05-30 |
| US5902784A (en) | 1999-05-11 |
| DE69600842T2 (de) | 1999-03-11 |
| CA2213766A1 (en) | 1996-09-19 |
| CN1051571C (zh) | 2000-04-19 |
| CZ294141B6 (cs) | 2004-10-13 |
| DE69600842D1 (de) | 1998-11-26 |
| SE9500841D0 (sv) | 1995-03-09 |
| CN1177974A (zh) | 1998-04-01 |
| JPH11501694A (ja) | 1999-02-09 |
| SE9500841L (sv) | 1996-09-10 |
| WO1996028527A1 (en) | 1996-09-19 |
| EP0813583A1 (en) | 1997-12-29 |
| PL322167A1 (en) | 1998-01-19 |
| EP0813583B1 (en) | 1998-10-21 |
| SE504086C2 (sv) | 1996-11-04 |
| CZ277397A3 (cs) | 1998-01-14 |
| RU2166531C2 (ru) | 2001-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| PL180716B1 (pl) | Sposób ulepszania efektu obnizania oporu hydraulicznego w ukladzie przeplywowymn a bazie wody PL PL PL PL PL PL | |
| RU2741298C2 (ru) | Композиция теплохладоносителя и ее применение | |
| EP0168477B1 (en) | Use of a visco elastic surfactant composition for controlling the overall heat transfer coefficient of a heat exchange fluid | |
| Hellsten | Drag-reducing surfactants | |
| JPH06505043A (ja) | 摩擦低減剤としてのアルコキシル化アルカノールアミドの使用 | |
| CA2206985C (en) | Use of alkoxylated alkanolamide together with alkoxylated alcohol as a friction-reducing agent | |
| 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 | |
| CA2433540C (en) | Use of a zwitterionic surfactant together with an anionic ether-containing surfactant as a drag-reducing agent | |
| EP0190256B1 (en) | Oil-in-alcohol microemulsions in antifreeze | |
| JP2000313872A (ja) | 水系熱搬送媒体の配管内摩擦抵抗の低減方法 | |
| JP4295013B2 (ja) | 広温度域で効果のある水輸送抗力軽減用添加剤 | |
| JP2001131538A (ja) | 高密度冷熱蓄熱輸送用組成物 | |
| 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 |