RU2753400C2

RU2753400C2 - Emulsifying composition for the production of “water in oil” emulsions

Info

Publication number: RU2753400C2
Application number: RU2019126247A
Authority: RU
Inventors: Игорь Геннадьевич Безух; Павел Дмитриевич Гурин; Марина Анатольевна Гревцова
Original assignee: Кемеровское акционерное общество "Азот"
Priority date: 2019-08-19
Filing date: 2019-08-19
Publication date: 2021-08-16
Also published as: RU2019126247A; RU2019126247A3

Abstract

FIELD: emulsifying compositions.

SUBSTANCE: invention relates to the production of emulsifying compositions for the production of “water in oil” emulsions, used in the production of emulsion explosives for mining blasting. The emulsifying composition includes a product of condensation of polyisobutyleneantaric anhydride with alkanolamine and additionally contains a product of condensation of triglycerides of fatty acids that are part of refined or unrefined vegetable oils and polyatomic alcohol.

EFFECT: invention provides an expansion of the raw material base for the synthesis of the emulsifying composition, an increase in the efficiency of production without reducing the quality characteristics of the resulting emulsifying composition, as well as a reduction in the consumption of the emulsifying composition for the preparation of emulsion explosives.

2 cl, 3 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к производству эмульгирующих составов для изготовления эмульсий «вода в масле», применяемых в производстве эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ) для горных взрывных работ.The invention relates to the production of emulsifying compositions for the manufacture of emulsions "water in oil" used in the production of emulsion explosives (EE) for mining blasting operations.

В настоящее время, как в России, так и за рубежом, наибольшее развитие при добыче полезных ископаемых получили промышленные взрывчатые вещества на основе обратной эмульсии «вода в масле». При многообразии известных составов ЭВВ основные виды и соотношения компонентов (вода, окислители, горючее и т.п.) примерно одинаковое. Отличие, как правило, заключается в применении различных видов эмульгирующего состава, так как именно от него во многом зависит стабильность эмульсии и ее качественные характеристики. Под стабильностью ЭВВ подразумевается способность сохранять взрывчатые и эксплуатационные характеристики в течение всего гарантированного срока хранения. В связи с этим требуется совершенствование эмульгирующего состава и расширение сырьевой базы его получения.At present, both in Russia and abroad, industrial explosives based on inverse water-in-oil emulsion have received the greatest development in the extraction of minerals. With a variety of known compositions of emulsion explosives, the main types and ratios of components (water, oxidants, fuel, etc.) are approximately the same. The difference, as a rule, lies in the use of various types of emulsifying composition, since the stability of the emulsion and its quality characteristics largely depend on it. Stability of EEW means the ability to maintain explosive and operational characteristics during the entire guaranteed shelf life. In this regard, it is required to improve the emulsifying composition and expand the raw material base for its production.

Современный уровень технологии получения ЭВВ предполагает, что наиболее стабильные обратные эмульсии образуются из водных растворов солей - окислителей в углеродной фазе (матричные эмульсии промышленных взрывчатых веществ), которые содержат полимерные эмульгаторы на основе продуктов конденсации алкенил-(полиизобутилен)-янтарных ангидридов и аминопроизводных из числа алканоламинов, полиаминов различной молекулярной массы или кубовых остатков производств этилендиамина или полиамина, или смеси алкенил-(полиизобутилен)-янтарных ангидридов и их аминопроизводных.The current level of technology for the production of emulsion explosives suggests that the most stable inverse emulsions are formed from aqueous solutions of salts - oxidizing agents in the carbon phase (matrix emulsions of industrial explosives), which contain polymer emulsifiers based on condensation products of alkenyl- (polyisobutylene) -succinic anhydrides and amino derivatives from among alkanolamines, polyamines of various molecular weights or bottoms of ethylenediamine or polyamine production, or mixtures of alkenyl- (polyisobutylene) -succinic anhydrides and their amino derivatives.

В патенте РФ №2155094 полимерный эмульгатор получают растворением в индустриальном масле продуктов взаимодействия полиизобутиленянтарного ангидрида молекулярной массой 300÷3000 с алканоламином, например триэтаноламином или полиамином, в молярном соотношении алкенилянтарный ангидрид и триэтаноламин 1,0:(1,05-2,0) или алкенилянтарный ангидрид и полиамин 1:(0,19-0,3) при перемешивании в среде индустриального масла и нагревании в токе инертного газа с удалением выделяющейся воды и фильтрованием от примесей.In RF patent No. 2155094, a polymer emulsifier is obtained by dissolving in industrial oil the products of the interaction of polyisobutylene succinic anhydride with a molecular weight of 300-3000 with an alkanolamine, for example triethanolamine or polyamine, in a molar ratio of alkenyl succinic anhydride and triethanolamine 1.0: (1.05-2.0) or alkenyl succinic anhydride and polyamine 1: (0.19-0.3) with stirring in an industrial oil medium and heating in a stream of inert gas to remove the evolved water and filter from impurities.

В патенте РФ №2277965 эмульгирующий состав содержит смесь продуктов конденсации полиизобутиленянтарного ангидрида с моноэтаноламином и триэтаноламином, растворенных в индустриальном масле, в следующих соотношениях в исходной реакционной массе: моноэтаноламина от 0,2 до 0,5 моль и триэтаноламина - от 1,5 до 1,8 моль на 1 моль полиизобутиленянтарного ангидрида.In RF patent No. 2277965, the emulsifying composition contains a mixture of condensation products of polyisobutylene succinic anhydride with monoethanolamine and triethanolamine, dissolved in industrial oil, in the following ratios in the initial reaction mass: monoethanolamine from 0.2 to 0.5 mol and triethanolamine - from 1.5 to 1 , 8 mol per 1 mol of polyisobutylene succinic anhydride.

Недостаток полимерных эмульгаторов на основе аминопроизводных полиизобутиленянтарного ангидрида - значительное время обращения эмульсии. Увеличение времени обращения эмульсии приводит как к снижению производительности промышленных миксеров, так и повышению энергозатрат на приготовление эмульсии. Кроме того, полимерные эмульгаторы имеют тенденцию дестабилизироваться при гомогенизации.The disadvantage of polymeric emulsifiers based on amine derivatives of polyisobutylene succinic anhydride is a significant reversal time of the emulsion. An increase in the emulsion circulation time leads to both a decrease in the productivity of industrial mixers and an increase in energy consumption for the preparation of the emulsion. In addition, polymeric emulsifiers tend to destabilize when homogenized.

Введение неполимерного эмульгатора в эмульгирующий состав позволяет сократить время обращения эмульсии, регулировать физико-химические свойства эмульсионной матрицы, обеспечивает снижение стоимости эмульгирующего состава за счет снижения в его составе доли полимерного эмульгатора.The introduction of a non-polymeric emulsifier into the emulsifying composition makes it possible to reduce the emulsion circulation time, to regulate the physicochemical properties of the emulsion matrix, and to reduce the cost of the emulsifying composition by reducing the proportion of the polymeric emulsifier in its composition.

В качестве прототипа принят эмульгирующий состав, полученный по патенту РФ №2048881, который содержит продукт конденсации полиизобутиленянтарного ангидрида молекулярной массой от 300 до 3000 с алканоламином, в частности триэтаноламином, в мольном соотношении ангидрид: алканоламин 1,0:(0,5÷1,0), смесь которых перемешивают при нагревании в токе инертного газа с удалением выделяющейся воды; дополнительно он может содержать эфир кислоты, выбранный из группы жирных кислот таллового масла, жирных кислот фракции С17-С21 или фракции С21-С25 и спирта, выбранного из группы пентаэритрит, глицерин, полиглицерин.As a prototype, an emulsifying composition obtained according to RF patent No. 2048881 is adopted, which contains a condensation product of polyisobutylene succinic anhydride with a molecular weight of 300 to 3000 with an alkanolamine, in particular triethanolamine, in a molar ratio of anhydride: alkanolamine 1.0: (0.5 ÷ 1, 0), the mixture of which is stirred while heating in a stream of inert gas to remove the evolved water; additionally, it may contain an acid ester selected from the group of tall oil fatty acids, fatty acids of the C17-C21 fraction or the C21-C25 fraction and an alcohol selected from the group of pentaerythritol, glycerin, polyglycerin.

Недостатком известного состава, принятого за прототип, является ограниченная сырьевая база (в частности, жирные кислоты таллового масла) для получения неполимерного эмульгатора. Существенным недостатком жирных кислот таллового масла является непостоянство химического состава, которое зависит от ряда факторов: вида и породы древесины, времени года, в течение которого производилась заготовка сырья, длительность и способ хранения древесины, условия технологического процесса ректификации или дистилляции таллового масла.The disadvantage of the known composition, taken as a prototype, is a limited raw material base (in particular, tall oil fatty acids) for obtaining a non-polymeric emulsifier. A significant drawback of tall oil fatty acids is the inconstancy of the chemical composition, which depends on a number of factors: the type and type of wood, the season during which the raw materials were procured, the duration and method of storage of wood, the conditions of the technological process of rectification or distillation of tall oil.

Технической задачей настоящего изобретения является расширение сырьевой базы для синтеза эмульгирующего состава на основе полиизобутиленянтарного ангидрида и его аминопроизводных, повышение экономичности производства без снижения качественных характеристик получаемого эмульгирующего состава, а также снижение расхода эмульгирующего состава на приготовление ЭВВ.The technical objective of the present invention is to expand the raw material base for the synthesis of an emulsifying composition based on polyisobutylene succinic anhydride and its amino derivatives, to increase the production efficiency without reducing the quality characteristics of the resulting emulsifying composition, as well as to reduce the consumption of the emulsifying composition for the preparation of emulsion explosives.

Технический результат заявляемого изобретения достигается тем, что в качестве неполимерного эмульгатора эмульгирующий состав содержит продукт конденсации триглицеридов жирных кислот, входящих в состав рафинированных или нерафинированных растительных масел, и полиатомного спирта (компонент Б), в виде моно-, полиэфиров (или их смеси) эруковой, олеиновой, линоленовой или линолевой кислот и не требует добавок индустриального масла для снижения вязкости эмульгирующего состава.The technical result of the claimed invention is achieved by the fact that, as a non-polymeric emulsifier, the emulsifying composition contains the condensation product of triglycerides of fatty acids included in the composition of refined or unrefined vegetable oils, and polyhydric alcohol (component B), in the form of mono-, polyesters (or mixtures thereof) of erucic , oleic, linolenic or linoleic acids and does not require the addition of industrial oil to reduce the viscosity of the emulsifying composition.

Технический результат от применения заявляемого эмульгирующего состава с использованием триглицеридов растительных масел в качестве источника жирных кислот заключается в расширении сырьевой базы для получения неполимерного эмульгатора. Продукт конденсации полиизобутиленянтарного ангидрида с алканоламином (компонент А) выступает как стабилизатор. Отсутствие индустриального масла в составе позволяет получить 100% активное вещество, снизить затраты на приготовление ЭВВ и транспортную логистику.The technical result from the use of the inventive emulsifying composition using triglycerides of vegetable oils as a source of fatty acids is to expand the raw material base to obtain a non-polymeric emulsifier. The condensation product of polyisobutylene succinic anhydride with an alkanolamine (component A) acts as a stabilizer. The absence of industrial oil in the composition makes it possible to obtain 100% of the active substance, to reduce the costs of the preparation of emulsion explosives and transport logistics.

Технологический процесс получения заявляемого эмульгирующего состава включает следующие технологические стадии:The technological process for obtaining the claimed emulsifying composition includes the following technological stages:

1. Продукт конденсации полиизобутиленянтарного ангидрида с алканоламином (компонент А) получают любым из известных способов (например, по патенту РФ №2155094).1. The condensation product of polyisobutylene succinic anhydride with an alkanolamine (component A) is obtained by any of the known methods (for example, according to RF patent No. 2155094).

2. Моно-, полиэфиры (или их смеси) триглицеридов жирных кислот растительных масел (компонент Б) получают нагреванием при интенсивном перемешивании 1 моля масла и 1,0-2,5 моля полиатомного спирта при температуре 150-250°С в среде инертного газа или без него в течение 1-4 часов в присутствии катализаторов основного типа, выбранных из числа оксидов и/или гидроксидов щелочных металлов и/или щелочноземельных металлов, алкоголятов щелочных и/или щелочноземельных металлов или энзимов.2. Mono-, polyesters (or mixtures thereof) of triglycerides of fatty acids of vegetable oils (component B) are obtained by heating with vigorous stirring 1 mole of oil and 1.0-2.5 mole of polyhydric alcohol at a temperature of 150-250 ° C in an inert gas or without it for 1-4 hours in the presence of basic catalysts selected from oxides and / or hydroxides of alkali metals and / or alkaline earth metals, alcoholates of alkali and / or alkaline earth metals or enzymes.

3. Смешивание компонентов А и Б в заданном массовом соотношении, фильтрация от механических примесей и фасовка в транспортную тару.3. Mixing of components A and B in a given mass ratio, filtration from mechanical impurities and packing into shipping containers.

Пример 1. В соответствии с описанием технологического процесса эмульгирующий состав содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:Example 1. In accordance with the description of the technological process, the emulsifying composition contains components in the following ratio, wt%:

Компонент Б получают нагреванием при интенсивном перемешивании 1 моля масла и 1 моля полиатомного спирта при температуре 250°С в течение 1 часа, охлаждают до 80°С и добавляют в реактор к компоненту А при постоянно работающей мешалке, перемешивают в течение 1 часа и разливают в тару, предназначенную для транспортировки.Component B is obtained by heating with vigorous stirring 1 mole of oil and 1 mole of polyhydric alcohol at a temperature of 250 ° C for 1 hour, cooled to 80 ° C and added to the reactor to component A with a constantly operating mixer, stirred for 1 hour and poured into containers intended for transportation.

Пример 2. В соответствии с описанием технологического процесса эмульгирующий состав содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:Example 2. In accordance with the description of the technological process, the emulsifying composition contains components in the following ratio, wt%:

Компонент Б получают нагреванием при интенсивном перемешивании 1 моля масла и 2,5 моля полиатомного спирта при температуре 150°С в течение 4 часов, охлаждают до 80°С и добавляют в реактор к компоненту А при постоянно работающей мешалке, перемешивают в течение 1 часа и разливают в тару, предназначенную для транспортировки.Component B is obtained by heating with vigorous stirring 1 mol of oil and 2.5 mol of polyhydric alcohol at a temperature of 150 ° C for 4 hours, cooled to 80 ° C and added to the reactor to component A with a constantly operating mixer, stirred for 1 hour and poured into containers intended for transportation.

Пример 3. В соответствии с описанием технологического процесса эмульгирующий состав содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:Example 3. In accordance with the description of the technological process, the emulsifying composition contains components in the following ratio, wt%:

Компонент Б получают нагреванием при интенсивном перемешивании 1 моля масла и 2 моля полиатомного спирта при температуре 200°С в течение 2,5 часов, охлаждают до 100°С и добавляют в реактор к компоненту А при постоянно работающей мешалке, перемешивают в течение 2 часов и разливают в тару, предназначенную для транспортировки.Component B is obtained by heating with vigorous stirring 1 mol of oil and 2 mol of polyhydric alcohol at a temperature of 200 ° C for 2.5 hours, cooled to 100 ° C and added to the reactor to component A with a constantly operating mixer, stirred for 2 hours and poured into containers intended for transportation.

Примеры 1-3 показывают минимально и максимально возможные соотношения компонентов А и Б для получения эмульгирующего состава, соответствующего техническому результату заявляемого изобретения.Examples 1-3 show the minimum and maximum possible ratios of components A and B to obtain an emulsifying composition corresponding to the technical result of the claimed invention.

Claims

1. Emulsifying composition for the manufacture of emulsions "water in oil", including the condensation product of polyisobutylene succinic anhydride with alkanolamine (component A), characterized in that it additionally contains the condensation product of triglycerides of fatty acids included in the composition of refined or unrefined vegetable oils and polyhydric alcohol (component B) with the following ratio of components, wt%:

component A 10-30 component B 70-90

2. Emulsifying composition according to claim 1, characterized in that the condensation product of triglycerides of fatty acids included in the composition of refined or unrefined vegetable oils and polyhydric alcohol (component B) is represented by mono- and / or polyesters of erucic, oleic, linolenic or linoleic acids obtained by heating with stirring vegetable oil and polyhydric alcohol in a molar ratio of 1: (1-2.5) at a temperature of 150-250 ° C, in an inert gas environment or without it, for 1-4 hours.