НОВЫЕ ПРОТИВОВСПЕНИВАЮЩИЕ СОСТАВЫ ДЛЯ ПРОЦЕССА ТЕРМИЧЕСКОГО ОПРЕСНЕНИЯ ВОДЫ
NEW ANTI-FOAMING COMPOSITIONS FOR THERMAL WATER DESALINATION

Настоящее изобретение относится к составам F, содержащим
A) от 50 до 90 мас. ч. по меньшей мере одного блок-сополимера Р этиленоксида и пропиленоксида,
B) от 0.5 до 10 мас. ч. по меньшей мере одной соли алкилсульфата S,
C) от 0.05 до 0.5 мас.ч. композиции С, содержащей
С1) от 5 до 10 мас. ч. по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего только концевые алкильные группы,
С2) от 1 до 3 мас. ч. по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего по меньшей мере одну алкоксилированную гидроксигруппу,
С3) по меньшей мере один растворитель,
где указанный состав F представляет собой водный состав.
Настоящее изобретение дополнительно относится к применению составов F в качестве пеногасителей, особенно в процессах термического опреснения.
Пеногасители играют важную роль во многих промышленных процессах. В особенности, в процессах термического опреснения воды образование пены может ограничивать эффективность таких процессов. Поэтому очень важно эффективно контролировать образование пены. С другой стороны, такое термическое опреснение представляет серьезную проблему для пеногасителей из-за технической сложности таких процессов.
Несмотря на наличие многих коммерчески доступных пеногасителей, существует постоянная потребность в улучшенных пеногасителях, которые могут действенно и эффективно контролировать образование пены при низких концентрациях пеногасителей. Кроме того, пеногаситель должен смешиваться с водой.
В М.Н. Auerbach и др. (Desalination, 38 (1981), 159-168) раскрыты агенты, регулирующие пенообразование на основе простых полигликолевых алкиловых эфиров.
Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении новых составов, которые образуют стабильные смеси с водой и которые могут эффективно контролировать образование пены, особенно при применениях для термического опреснения.
Эта цель была достигнута с помощью составов F, содержащих
A) от 50 до 90 мас. ч. по меньшей мере одного блок-сополимера Р этиленоксида и пропиленоксида,
B) от 0.5 до 10 мас. ч. по меньшей мере одной соли алкилсульфата S,
C) от 0.05 до 0.5 мас. ч. композиции С, содержащей
С1) от 5 до 10 мас. ч. по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего только концевые алкильные группы,
С2) от 1 до 3 мас. ч. по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего по меньшей мере одну алкоксилированную гидроксигруппу,
С3) по меньшей мере один растворитель,
где указанный состав F представляет собой водный состав.
В одном предпочтительном варианте осуществления состав F содержит
A) от 50 до 90 мас. % по меньшей мере одного блок-сополимера Р этиленоксида и пропиленоксида,
B) от 0.5 до 10 мас. %, по меньшей мере одной соли алкилсульфата S,
C) от 0.05 до 0.5 мас. % композиции С, содержащей
С1) от 5 до 10 мас. % по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего только концевые алкильные группы,
С2) от 1 до 3 мас. % по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего по меньшей мере одну алкоксилированную гидроксигруппу,
С3) по меньшей мере один растворитель,
D) от 10 до 49.45 мас. % воды.
Составы F представляют собой смеси, которые обычно прозрачны и не показывают разделения фаз в течение длительных периодов времени при комнатной температуре. Составы F можно рассматривать как эмульсии типа "масло в воде", иногда их также называют микроэмульсиями типа "масло в воде". Во многих случаях составы имеют внешний вид прозрачного раствора. Таким образом, когда в настоящем описании дается ссылка на состав F в качестве "раствора", следует понимать, что он включает описанные смеси или эмульсии.
Блок-сополимеры Р представляют собой блок-сополимеры этиленоксида (ЕО) и пропиленоксида (РО).
Предпочтительно блок-сополимеры Р имеют среднюю молекулярную массу Mw от 1000 до 10000 г/моль, предпочтительно от 1500 до 8000 г/моль, более предпочтительно от 2000 до 6000 г/моль.
В одном предпочтительном варианте осуществления блок-сополимер Р представляет собой блок-сополимер структуры РЕО-РРО-РЕО, который не этерифицирован в своих концевых положениях (таким образом, несет ОН-группы в своих концевых положениях), со средней молярной массой Mw от 1000 до 3000 г/моль (все Mw блок-сополимеров Р, приведенные в настоящем описании, рассчитаны по числу ОН, определенному в соответствии с DIN 53240-1:2013-06).
В одном предпочтительном варианте осуществления блок-сополимер Р представляет собой блок-сополимер РЕО-РРО-РЕО со средней молярной массой Mw от 3000 до 4000 г/моль.
В одном предпочтительном варианте осуществления блок-сополимер Р представляет собой блок-сополимер РЕО-РРО-РЕО со средней молярной массой Mw от 4000 до 5000 г/моль.
В одном предпочтительном варианте осуществления блок-сополимер Р представляет собой блок-сополимер РЕО-РРО-РЕО со средней молярной массой Mw от 5000 до 6000 г/моль.
В одном варианте осуществления блок-сополимер Р представляет собой триблочное поверхностно-активное вещество, представленное общей формулой
3
4
a
b
c
R-(EO)-(PO)-(EO)-R
или
3
4
a
b
c
R-(PO)-(EO)-(PO)-R
3
4
где а, b, и с каждый представляет количество этиленокси или пропиленокси звеньев в каждом из блоков; и где R и R независимо представляют собой водород, алкильную группу с 1-18 атомами углерода, гидроксиалкильную группу с 1-18 атомами углерода или их смесь.
Предпочтительные блок-сополимеры Р имеют среднюю молекулярную массу Mw от примерно 1000 до примерно 6000, более предпочтительно от 1500 до 4500 г/моль. В одном варианте осуществления блок-сополимеры Р имеют среднюю молекулярную массу от Mw от 1000 до 2000 г/моль. В другом варианте осуществления блок-сополимер Р имеет среднюю молекулярную массу от 2000 до примерно 4000. Блок-сополимеры Р предпочтительно содержат от примерно 20% до примерно 60% по массе блоков полиоксиэтилена (РЕО) и более предпочтительно от примерно 25% до примерно 50%.
В одном варианте осуществления блок-сополимер Р содержит только этиленоксид и пропиленоксид и имеет среднее число звеньев пропиленоксида от 0.1 до 40, предпочтительно от 1 до 10 и даже более предпочтительно от 1.5 до 5, и среднечисловое молярное соотношение пропиленоксида к этиленоксиду составляет от 40:1 до 1:400, предпочтительно от 40:1 до 1:300, более предпочтительно от 5:1 до 1:100 и особенно предпочтительно от 5:1 до 1:50. В другом варианте осуществления среднечисловое молярное соотношение пропиленоксида к этиленоксиду составляет от 1:40 до 1:1 или от 1:35 до 1:1.
В одном варианте осуществления полимеры Р содержат ЕО в количестве от 5 до 15 мас. %.
В одном варианте осуществления полимеры Р содержат ЕО в количестве от 8 до 12 мас. %.
В одном варианте осуществления полимеры Р содержат ЕО в количестве от 15 до 25 мас. %.
В одном варианте осуществления полимеры Р содержат ЕО в количестве от 18 до 22 мас. %.
В одном варианте осуществления полимеры Р имеют молярную массу Mw от 2000 до 6000 г/моль и содержание ЕО от 5 до 15 мас. %.
В одном варианте осуществления полимеры Р имеют молярную массу Mw от 2000 до 6000 г/моль и содержание ЕО от 8 до 12 мас. %.
В одном варианте осуществления полимеры Р имеют молярную массу Mw от 2000 до 6000 г/моль и содержание ЕО от 15 до 25 мас. %.
В одном варианте осуществления полимеры Р имеют молярную массу Mw от 2000 до 6000 г/моль и содержание ЕО от 18 до 22 мас. %.
В одном варианте осуществления полимеры Р имеют молярную массу Mw от 2000 до 4000 г/моль и содержание ЕО от 5 до 15 мас. %.
В одном варианте осуществления полимеры Р имеют молярную массу Mw от 2000 до 4000 г/моль и содержание ЕО от 8 до 12 мас. %.
В одном варианте осуществления полимеры Р имеют молярную массу Mw от 2000 до 4000 г/моль и содержание ЕО от 15 до 25 мас. %.
В одном варианте осуществления полимеры Р имеют молярную массу Mw от 2000 до 4000 г/моль и содержание ЕО от 18 до 22 мас. %.
В одном варианте осуществления полимеры Р имеют молярную массу Mw от 2000 до 2950 г/моль и содержание ЕО от 5 до 15 мас. %.
В одном варианте осуществления полимеры Р имеют молярную массу Mw от 2000 до 2950 г/моль и содержание ЕО от 8 до 12 мас. %.
В одном варианте осуществления полимеры Р имеют молярную массу Mw от 2000 до 2950 г/моль и содержание ЕО от 15 до 25 мас. %.
В одном варианте осуществления полимеры Р имеют молярную массу Mw от 2000 до 2950 г/моль и содержание ЕО от 18 до 22 мас. %.
В одном варианте осуществления полимеры Р имеют молярную массу Mw от 2100 до 2500 г/моль и содержание ЕО от 5 до 15 мас. %.
В одном варианте осуществления полимеры Р имеют молярную массу Mw от 2100 до 2500 г/моль и содержание ЕО от 8 до 12 мас. %.
В одном варианте осуществления полимеры Р имеют молярную массу Mw от 2100 до 2500 г/моль и содержание ЕО от 15 до 25 мас. %.
В одном варианте осуществления полимеры Р имеют молярную массу Mw от 2100 до 2500 г/моль и содержание ЕО от 18 до 22 мас. %.
В одном варианте осуществления полимеры Р имеют молярную массу Mw от 3000 до 4000 г/моль и содержание ЕО от 5 до 15 мас. %.
В одном варианте осуществления полимеры Р имеют молярную массу Mw от 3000 до 4000 г/моль и содержание ЕО от 8 до 12 мас. %.
В одном варианте осуществления полимеры Р имеют молярную массу Mw от 3000 до 4000 г/моль и содержание ЕО от 15 до 25 мас. %.
В одном варианте осуществления полимеры Р имеют молярную массу Mw от 3000 до 4000 г/моль и содержание ЕО от 18 до 22 мас. %.
-e
Синтез полиалкиленоксидов известен специалисту в данной области. Подробности приведены, например, в "Polyoxyalkylenes" в Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6 издание, электронный выпуск.
1
Блок-сополимер Р в одном варианте осуществления может быть получен алкоксилированием, катализируемым основанием. Для этой цели, спирт R-OH можно подмешивать в реакторе под давлением к гидроксидам щелочных металлов, предпочтительно гидроксиду калия, или к алкоксидам щелочных металлов, таким как, например, метилат натрия. Посредством пониженного давления (например, <100 мбар) и/или путем повышения температуры (от 30 до 150°С), можно удалить воду или метанол, все еще присутствующие в смеси.
После этого спирт присутствует в виде соответствующего алкоксида. После этого создают инертные условия с помощью инертного газа (например, азота), и поэтапно добавляют алкиленоксид или оксиды при температурах от 60 до 180°С до давления не более 10 бар. В конце реакции катализатор может быть нейтрализован добавлением кислоты (например, уксусной кислоты или фосфорной кислоты) и при необходимости может быть отфильтрован. Его также можно удалить с помощью ионообменника на основе силиката магния. С помощью этого способа можно легко получить полиалкиленоксиды, имеющие предпочтительную полидисперсность от 1.04 до 1.2.
1
Алкоксилирование спиртов можно, однако, также проводить другими способами, например, с помощью катализируемого кислотой алкоксилирования. Кроме того, например, можно использовать двойные гидроксидные глины, как описано в DE 43 25 237 А1, или можно использовать двойные металлоцианидные катализаторы (DMC катализаторы). Пригодные DMC катализаторы раскрыты, например, в DE 10243361 А1, в частности, в параграфах от [0029] до [0041] и в литературе, цитированной в них. Например, можно использовать катализаторы типа Zn-Co. Для проведения реакции катализатор можно добавить к спирту R-OH и смесь можно осушить, как описано выше, и ввести в реакцию с алкиленоксидами, как описано. Обычно используют не более 1000 м.ч. катализатора в перерасчете на смесь, и благодаря этому небольшому количеству катализатор может оставаться в продукте. Количество катализатора может, как правило, составлять менее 1000 м.ч., например, 250 м.ч. или менее.
Блок-сополимер Р содержится в составах F в количестве от 50 до 90 мас. %, предпочтительно от 60 до 80. Все процентные соотношения, части или м.ч., приведенные в настоящей заявке, представляют собой проценты, части или м.ч. по массе, если не указано иное. Все процентные соотношения, относящиеся к компонентам А), В), С) и D) приведенного в настоящей заявке состава F, даны относительно состава F. Все процентные соотношения, относящиеся к компонентам C1), С2), С3) композиции С, приведенной в настоящей заявке, даны относительно композиции С).
6
20
Алкилсульфат S представляет собой сложный моноэфир серной кислоты. Предпочтительно алкилсульфат S представляет собой С-С-алкилсульфат.
Предпочтительно, алкилсульфат S представляет собой соль сложного моноэфира серной кислоты. Более предпочтительно, алкилсульфат S представляет собой соль натрия, калия, кальция или магния сложного моноэфира серной кислоты.
Предпочтительно алкилсульфат S представляет собой натриевую соль сложного моноэфира серной кислоты.
Особенно предпочтительными алкилсульфатами S являются лаурилсульфат натрия, лаурилсульфат калия и лаурилсульфат аммония.
В одном особенно предпочтительном варианте осуществления алкилсульфат S представляет собой лаурилсульфат натрия.
Алкилсульфат S обычно содержится в составе F в количестве от 0.5 до 10 мас. %.
Композиция С содержит от 5 до 10 мас. % относительно композиции С) по меньшей мере одного полидиметилсилоксана С1), несущего только концевые алкильные группы.
Композиция С) дополнительно содержит от 1 до 3 мас. % по меньшей мере одного полидиметилсилоксана С2), несущего по меньшей мере алкоксилированную гидроксигруппу. Алкоксилированная гидроксигруппа обычно присоединена к атому кремния силоксановой группы. Как правило, алкоксилированная гидроксигруппа может быть присоединена к атому кремния силоксановой группы в любом положении в полидиметилсилоксане, предпочтительно в концевом положении полидиметилсилоксана.
Композиция С) дополнительно содержит по меньшей мере один растворитель С3), который способен растворять компоненты С1) и С2) в указанных количествах и может смешиваться с компонентами А), В) и D) в указанных количествах. Растворитель С3) обычно отличается от воды. В другом виде композиция С) содержит растворитель С3). В другом виде композиция С) содержит один растворитель С3).
В одном предпочтительном варианте растворитель С3) представляет собой 1-изопропил-2,2-диметилтриметилендиизобутират.
Предпочтительно растворитель С3) содержится в композиции С) в количестве от 75 до 80 мас. % в перерасчете на композицию С). В другом предпочтительном виде растворитель С3) содержится в композиции С) в количестве от 75 до 85 мас. % в перерасчете на композицию С).
Компоненты А), В) и С) содержатся в составе F в количествах, указанных выше.
Состав F представляет собой водный состав. Это означает, что состав F содержит воду в качестве растворителя. Предпочтительно, чтобы по меньшей мере один растворитель, содержащийся в составе F, содержал, по меньшей мере 50, более предпочтительно, по меньшей мере 80% или 99 мас. % воды.
Предпочтительно состав F содержит от 10 до 49.5 мас. % воды.
В одном варианте осуществления состав F состоит, по существу, из компонентов А), В) и С) и воды.
В одном варианте осуществления состав F состоит из компонентов А), В) и С) и воды.
В одном варианте осуществления состав F состоит, по существу, из
A) от 50 до 90 мас. ч. по меньшей мере одного блок-сополимера Р этиленоксида и пропиленоксида,
B) от 0.5 до 10 мас. ч. по меньшей мере одной соли алкилсульфата S,
C) от 0.05 до 0.5 мас. ч. композиции С, содержащей
С1) от 5 до 10 мас. ч. по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего только концевые алкильные группы,
С2) от 1 до 3 мас. ч. по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего по меньшей мере одну алкоксилированную гидроксигруппу,
С3) по меньшей мере один растворитель,
D) воды.
В одном варианте осуществления состав F состоит из
A) от 50 до 90 мас. ч. по меньшей мере одного блок-сополимера Р этиленоксида и пропиленоксида,
B) от 0.5 до 10 мас. ч. по меньшей мере одной соли алкилсульфата S,
C) от 0.05 до 0.5 мас. ч. композиции С, содержащей
С1) от 5 до 10 мас. ч. по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего только концевые алкильные группы,
С2) от 1 до 3 мас. ч. по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего по меньшей мере одну алкоксилированную гидроксигруппу,
С3) по меньшей мере один растворитель,
D) воды.
В одном варианте осуществления состав F состоит из
A) от 50 до 90 мас. ч. по меньшей мере одного блок-сополимера Р этиленоксида и пропиленоксида с молярной массой Mw от 2000 до 2950 г/моль и содержанием ЕО от 20 мас. %,
B) от 0.5 до 10 мас. ч. по меньшей мере одной соли алкилсульфата S,
C) от 0.05 до 0.5 мас. ч. композиции С, содержащей
С1) от 5 до 10 мас. ч. по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего только концевые алкильные группы,
С2) от 1 до 3 мас. ч. по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего по меньшей мере одну алкоксилированную гидроксигруппу,
С3) по меньшей мере один растворитель,
D) воды.
В одном варианте осуществления состав F состоит из
A) от 50 до 90 мас.ч. по меньшей мере одного блок-сополимера Р этиленоксида и пропиленоксида с молярной массой Mw от 2000 до 2950 г/моль и содержанием ЕО от 20 мас. %,
B) от 0.5 до 10 мас. ч. по меньшей мере одной соли алкилсульфата S,
C) от 0.05 до 0.5 мас. ч. композиции С, содержащей
С1) от 5 до 10 мас. ч. по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего только концевые алкильные группы,
С2) от 1 до 3 мас.ч. по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего по меньшей мере одну алкоксилированную гидроксигруппу,
С3) по меньшей мере один растворитель,
D) воды.
В одном варианте осуществления состав F состоит из
A) от 60 до 80 мас.ч. по меньшей мере одного блок-сополимера Р этиленоксида и пропиленоксида с молярной массой Mw от 2000 до 2950 г/моль и содержанием ЕО от 20 мас. %,
B) от 0.5 до 10 мас. ч. по меньшей мере одной соли алкилсульфата S,
C) от 0.05 до 0.5 мас. ч. композиции С, содержащей
С1) от 5 до 10 мас. ч. по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего только концевые алкильные группы,
С2) от 1 до 3 мас. ч. по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего по меньшей мере одну алкоксилированную гидроксигруппу,
С3) по меньшей мере один растворитель,
D) воды.
В одном варианте осуществления состав F состоит, по существу, из
A) от 50 до 90 мас. % по меньшей мере одного блок-сополимера Р этиленоксида и пропиленоксида,
B) от 0.5 до 10 мас. % лаурилеульфата натрия,
C) от 0.05 до 0.5 мас. % композиции С, содержащей
С1) от 5 до 10 мас. % по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего только концевые алкильные группы,
С2) от 1 до 3 мас. % по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего по меньшей мере одну алкоксилированную гидроксигруппу,
С3) по меньшей мере один растворитель,
D) от 10 до 49.45 мас. % воды.
В одном варианте осуществления состав F состоит из
A) от 50 до 90 мас. % по меньшей мере одного блок-сополимера Р этиленоксида и пропиленоксида,
B) от 0.5 до 10 мас. %, по меньшей мере одной соли алкилсульфата S,
C) от 0.05 до 0.5 мас. % композиции С, содержащей
С1) от 5 до 10 мас. % по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего только концевые алкильные группы,
С2) от 1 до 3 мас. % по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего по меньшей мере одну алкоксилированную гидроксигруппу,
С3) по меньшей мере один растворитель,
D) от 10 до 49.45 мас. % воды.
В одном варианте осуществления состав F состоит из
A) от 50 до 90 мас. % по меньшей мере одного блок-сополимера Р этиленоксида и пропиленоксида с молярной массой Mw от 2000 до 2950 г/моль и содержанием ЕО от 20 мас. %,
B) от 0.5 до 10 мас. %, по меньшей мере одной соли алкилсульфата S,
C) от 0.05 до 0.5 мас. % композиции С, содержащей
С1) от 5 до 10 мас. % по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего только концевые алкильные группы,
С2) от 1 до 3 мас. % по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего по меньшей мере одну алкоксилированную гидроксигруппу,
С3) по меньшей мере один растворитель,
D) от 10 до 49.45 мас. % воды.
Составы F просты и экономичны в изготовлении.
Составы F представляют собой стабильные смеси, которые не показывают разделения фаз в течение длительных периодов времени при комнатной температуре, а также при повышенных температурах, таких как 40 или 60°С.
Они позволяют действенно и эффективно контролировать образование пены при низких концентрациях пеногасителей.
Составы F могут смешиваться с водой и давать прозрачные смеси в концентрациях, используемых при опреснении.
Составы F особенно полезны в процессах термического опреснения воды, особенно морской воды или соленой воды.
Другим аспектом настоящего изобретения является применение состава F, содержащего
A) от 50 до 90 мас. ч. по меньшей мере одного неионогенного поверхностно-активного вещества, отличного от силоксанов,
B) необязательно от 0.1 до 10 мас. ч. по меньшей мере одной соли алкилсульфата S,
C) от 0.05 до 0.5 мас. ч. композиции С, содержащей
С1) от 5 до 10 мас. % по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего только концевые алкильные группы,
С2) от 1 до 3 мас. % по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего по меньшей мере одну алкоксилированную гидроксигруппу,
С3) по меньшей мере один растворитель,
D) воды,
где состав F представляет собой водный состав в качестве пеногасителя, предпочтительно при применениях для термического опреснения.
В одном варианте осуществления составы F используются в качестве противовспенивающего агента, предпочтительно при применениях для термического опреснения, и содержат
A) от 50 до 90 мас. % по меньшей мере одного неионного поверхностно-активного вещества, отличного от силоксанов,
B) необязательно от 0.1 до 10 мас. % по меньшей мере одной соли алкилсульфата S,
C) от 0.05 до 0.5 мас. % композиции С, содержащей
С1) от 5 до 10 мас. % по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего только концевые алкильные группы,
С2) от 1 до 3 мас. % по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, содержащего по меньшей мере алкоксилированную гидроксигруппу,
С3) по меньшей мере один растворитель,
D) от 10 до 49.95 мас. % воды.
Другим аспектом настоящего изобретения является применение водного состава F, содержащего
A) от 50 до 90 мас. ч. по меньшей мере одного блок-сополимера Р этиленоксида и пропиленоксида,
B) от 0.5 до 10 мас. ч. по меньшей мере одной соли алкилсульфата S,
C) от 0.05 до 0.5 мас. ч. композиции С, содержащей
С1) от 5 до 10 мас. % по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего только концевые алкильные группы,
С2) от 1 до 3 мас. % по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего по меньшей мере одну алкоксилированную гидроксигруппу,
С3) по меньшей мере один растворитель,
D) воды,
в качестве противовспенивающего агента, предпочтительно при применениях для термического опреснения.
Другим аспектом настоящего изобретения является применение состава содержащего
A) от 50 до 90 мас. % по меньшей мере одного блок-сополимера Р этиленоксида и пропиленоксида,
B) от 0.5 до 10 мас. % по меньшей мере одной соли алкилсульфата S,
C) от 0.05 до 0.5 мас. % композиции С, содержащей
С1) от 5 до 10 мас. % по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего только концевые алкильные группы,
С2) от 1 до 3 мас. % по меньшей мере одного полидиметилсилоксана, несущего по меньшей мере одну алкоксилированную гидроксигруппу,
С3) по меньшей мере один растворитель,
D) от 10 до 49.45 мас. % воды,
в качестве противовспенивающего агента, предпочтительно при применениях для термического опреснения.
Составы F особенно полезны в процессах термического опреснения морской воды.
В одном варианте осуществления, составы F используют в многоступенчатых дистилляциях (MED).
В одном варианте осуществления, составы F используют в многоступенчатой дистилляции путем мгновенного испарения (MSF).
В одном варианте осуществления, составы F используют в процессах механического сжатия пара (MVC).
В одном варианте осуществления, составы F используют в комбинациях процессов механического сжатия пара (MVC) и многоступенчатых дистилляций (MED).
Составы F обычно добавляют в питающую воду в процессах термического опреснения в количестве от 0.01 до 2 м.ч. по массе в перерасчете на питающую воду.
В одном варианте осуществления, составы F добавляют в питающую воду в процессах термического опреснения в количестве, которое приводит к концентрации блок-сополимера Р от 0.005 до 2 м.ч. по массе в перерасчете на питающую воду, предпочтительно от 0.007 до 1.4 м.ч.
Применение состава F существенно подавляет образование пены и приводит к повышению эффективности.
Составы F легко смешиваются с водой и дают прозрачную смесь, которая не показывает разделения фаз при комнатной температуре или при повышенной температуре, например между 20 и 40 или между 20 и 60°С в течение длительного времени, например, в течение одного часа, шести часов, одного дня, одной недели или одного месяца. В частности, составы F могут быть смешаны с водой в концентрациях, применяемых во время процессов термического опреснения, и не показывают разделения фаз во время применения процесса.
3
2
2
5
Составы F дополнительно смешиваются с другими добавками, используемыми для термического опреснения воды, такими как полиакриловая кислота, сополимеры или терполимеры акриловой кислоты, полималеиновой кислоты и сополимеры или терполимеры малеиновой кислоты, сополимеры малеиновой кислоты и алкиленов, таких как изобутен, фосфонаты, например, 2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновая кислота (РВТС), 1-гидроксиэтан-1,1-дифосфоновая кислота (HEDP), амино-трис(метиленфосфоновая кислота) (АТМР), диэтилентриаминпента(метиленфосфоновая кислота) (DTPMP), гексаметилендиаминтетра(метиленфосфоновая кислота) (HDTMP), этилендиаминтетра(метиленфосфоновая кислота (EDTMP), бисульфит натрия (NaHSC), метабисульфит натрия (NaSO) и их смеси.
Составы F легко биоразлагаемы.
Эксперименты
Используемые вещества:
Блок-сополимер Р1: блок-сополимер этиленоксида и пропиленоксида со структурой РЕО-РРО-РЕО со средней молярной массой Mw 2300 г/моль, как рассчитано из числа ОН, определенного в соответствии с DIN 53240-1:2013-06
Блок-сополимер Р2: блок-сополимер этиленоксида и пропиленоксида со структурой РЕО-РРО-РЕО со средней молярной массой Mw 1000 г/моль (содержание ЕО в молекуле 10%)
Блок-сополимер Р3: блок-сополимер этиленоксида и пропиленоксида со структурой РЕО-РРО-РЕО со средней молярной массой Mw 2000 г/моль (содержание ЕО в молекуле 10%)
Блок-сополимер Р4: блок-сополимер этиленоксида и пропиленоксида со структурой РЕО-РРО-РЕО со средней молярной массой Mw 2450 (содержание ЕО в молекуле 20%)
Блок-сополимер Р5: блок-сополимер этиленоксида и пропиленоксида со структурой РЕО-РРО-РЕО со средней молярной массой Mw 2600 (содержание ЕО в молекуле 10%)
Блок-сополимер Р6: блок-сополимер этиленоксида и пропиленоксида со структурой РЕО-РРО-РЕО со средней молярной массой Mw 3650 (содержание ЕО в молекуле 20%)
Солюбилизатор 1: Гидрогенизированное касторовое масло, этоксилированное (PEG 40)
Солюбилизатор 2: касторовое масло, гидрогенизированное, этоксилированное (PEG 60)
Солюбилизатор 3: полиоксиэтилен сорбитан моностеарат (20 ЕО)
Солюбилизатор 4: полиэтиленгликоль с Mw=200 г/моль
Солюбилизатор 5: полиоксиэтилен (20) сорбитанмоноолеат
Солюбилизатор 6: сложный эфир фосфорной кислоты и этоксилата / пропоксилата жирного спирта
Солюбилизатор 7: лаурилсульфат натрия
10
13
Солюбилизатор 8: >=50% и <75 мас. % раствор в воде натриевой соли С--алкилбензолсульфоната
12-14
Солюбилизатор 9: водный раствор на основе: спиртов, С, этоксилированных, сульфатов, натриевых солей (>1<2.5 моль ЕО)
Композиция С.А: композиция, содержащая
1. 5-10 мас. % полидиметилсилоксана, несущего только концевые метальные группы
2. 1-3 мас. % полидиметилсилоксана, несущего алкоксилированные гидроксигруппы
3. 75-84 мас. % 1-изопропил-2,2-диметилтриметилендиизобутирата Композиция С. В: композиция, содержащая:
1. 1-5 мас. % силана, дихлордиметил-, продуктов реакции с диоксидом кремния, CAS №. 68611-44-9
2. от 0.1 до 0.5 мас. % 4-метилморфолина, CAS-№. 109-02-4
A. Совместимость блок-сополимеров Р и солюбилизаторов Смешивание исходных растворов и последующее хранение 2 мас. %
тестовых смесей при комнатной температуре и 60°С в течение 24 часов в стеклянных бутылках по 50 мл с защелкивающимися крышками.
Получали смеси блок-сополимеров Р1-Р6 с солюбилизаторами 1-9 в различных концентрациях и проводили скрининг их стабильности по отношению к 2 мас. % смесям в воде при комнатной температуре и при 60°С.
Смеси воды с концентрацией 2 мас. %, которые были прозрачными или опалесцирующими, без разделения фаз как при комнатной температуре, так и при
60°С, представляли собой смеси блок-сополимера Р4 и следующих солюбилизаторов: солюбилизатор 6, солюбилизатор 7, солюбилизатор 8, солюбилизатор 9.
Выбранные смеси дополнительно протестировали для оптимизации соотношения между блок-сополимером Р, солюбилизатором и содержанием воды.
B. Стабильность смесей
Противовспенивающие составы получали в соответствии со следующей процедурой, тип компонента и их количество приведены в таблице 1:
В реактор с механической мешалкой добавляли 686.0 г блок-сополимера. Продукт перемешивали со скоростью 180 об/мин при 23°С. В течение 15 минут непрерывно добавляли смесь 4.9 г солюбилизатора и 14.7 г воды. После этого в течение 30 минут непрерывно добавляли 274.3 г воды. Кроме того, в течение 5 минут непрерывно добавляли 1.0 г композиции С и в течение 5 минут промывали дозирующее оборудование 20.0 г воды. Полученный продукт фильтровали через сито 620 мкм.
Таблица 1: Композиции составов, полученных в примерах В.1 - В.8. Тест на стабильность
Получали смеси, содержащие 1, 2, 5, 7.5 и 10 мас. % составов в соответствии с примерами В.1-В.8 в деионизированной воде.
Смеси, полученные таким образом, хранили в течение одной недели при различных температурах в стеклянных бутылках по 50 мл с защелкивающимися крышками. Через неделю стабильность смесей оценивали по их внешнему виду. Результаты приведены в таблице 2.
Оказалось, что состав, полученный в соответствии с экспериментом В.4, имел самую высокую стабильность среди всех составов.
Состав из эксперимента В.4 оставался прозрачным, без разделения фаз, при 4°С, комнатной температуре и при 40°С. Все другие смеси стали молочными и демонстрировали осаждение или разделение фаз в определенной точке.
С. Эффективность
Тестирование трубки для пены для оценки эффективности удаления пены и предотвращение образования пены в процессах термического опреснения.
1. Состав синтетической морской воды Компонент Концентрация в [г на литр]
Lutensol TO 20 представляет собой этоксилат изотридеканола, содержащий в среднем 20 звеньев.
Оценка эффективности составов F в качестве пеногасителя в процессах опреснения для камеры опреснения проводилась с использованием стеклянной трубки для пены, как показано на рисунке 1, со следующим значением надписей:
А: Перепускная трубка для дозирования противовспенивателя
В: Промывочный материал для очистки
С: Выход термостата
D: Градуированный стеклянный цилиндр на 1000 мл
Е: Нагревательный цилиндр с двойными стенками
F: Циркуляционный насос
G: Фритта
Н: Вход термостата
I: Отверстие для выпуска воздуха
J: Воздушный насос
К: Бутыль Вульфа
Для тестирования предотвращения пенообразования и удаления пены к трубке для пены были применены следующие параметры:
Поток воздуха = 294 мл/мин;
Поток жидкости = 4.3 л/мин;
Т=90°С; Режим рециркуляции
10 мкл 2 мас. % смесей тестируемых составов добавляли в синтетическую морскую воду после того, как уровень пены в тестовом цилиндре D достигал 1000 мл.
Таблица 3: Результаты теста на предотвращение образования пены и удаления пены в соответствии с примером С.
Состав в соответствии с примером В.4 оказался более эффективным для предотвращения образования пены и удаления пены, чем сравнительные примеры.