Растворитель для промывки металлических поверхностей и способ промывки металлических поверхностей

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ ПРОМЫВКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ,где 1-4 и- два линейных или разветвленных алкильных радикала, которые содержат несколько атомов углерода, в сумме не менее 5, и которые могут быть одинаковыми или различными, в качестве растворителей для промывки металлических поверхностей и к способу промывки металлических поверхностей.(54) РАСТВОРИТЕЛЬ ДЛЯ ПРОМЫВКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ И СПОСОБ 11315 Как известно, обработка металлов (резание, полировка, формовка), а также обработка оснастки при бурении нефти требуют применения вспомогательных жидкостей, которые в общем случае состоят из минерального или синтетического масла в натуральном или эмульгированном виде и, возможно,содержат твердые компоненты (пасты, буровой раствор). Остатки обрабатывающих жидкостей следует удалять в конце обработки перед переходом к следующей операции, выполнению которой будет мешать их присутствие. В механике для промывки готовых металлических изделий или полуфабрикатов, загрязненных маслами, эмульсиями и полировочными пастами,применяют негорючие растворители, в частности,хлорированные продукты, которые являются токсичными для работающего с ними персонала, а также особенно вредными для окружающей среды вследствие плохой способности к биологическому разложению и их высокого потенциала потребления озона(В.Р. , В .. 1997, р. 173). При бурении нефти стальные трубы (обсадные трубы), которые спускают в скважину в присутствии бурового раствора, должны быть промыты перед операцией цементирования. В этом случае промывку растворителями поверхностей, загрязненных буровым раствором, в настоящее время выполняют с использованием растворителей, которые являются летучими, токсичными, горючими, биологически неразлагающимися и имеют высокое содержание ароматических веществ, таких как, например, угольный лигроин. Что касается безопасности рабочих мест и персонала, работающего с такими растворителями, то компетентные органы постоянно ужесточают требования и критерии к производству и применению растворителей, однако очевидно, что использование эффективных растворителей, которые являются негорючими, нетоксичными, экологически совместимыми (биологически разлаются с низким ) и имеют низкую летучесть, не только обеспечивает реальное решение проблем, связанных с безопасностью персонала и окружающей среды, но также существенно упрощает применение, консервацию и утилизацию этих растворителей, что отражается на эксплуатационных расходах. В соответствии с этим существует большая потребность в растворителях, которые соответствуют приведенным выше требованиям с учетом приемлемых расходов на применение в промышленных масштабах. В этой связи химическая промышленность прилагает значительные усилия для разработки необходимых растворителей в качестве альтернативы традиционно применяемым материалам. Теперь установлено, что органические карбонаты можно эффективно применять для промывки в открытой системе металлических поверхностей,загрязненных жидкостями, в частности, минеральными маслами, синтетическими маслами или их эмульсиями, которые могут содержать твердые 2 компоненты, для получения вспомогательных жидкостей в форме паст или бурового раствора. Таким образом, настоящее изобретение относится к применению органических карбонатов в качестве растворителей для промывки металлических поверхностей. Изобретение относится также к способу промывки металлических поверхностей, который включает нанесение растворителя на основе органических карбонатов на металлические поверхности при соответствующих условиях для удаления с указанных поверхностей присутствующих загрязнений. В частности, органические карбонаты, описанные в изобретении, представлены следующей формулой,где 1-4 и- два линейных или разветвленных алкильных радикала, которые содержат несколько атомов углерода, в сумме не менее 5, и которые могут быть одинаковыми или различными. Примеры карбонатов, которые можно использовать согласно изобретению, включают метил-нбутилкарбонат, метил-н-пентилкарбонат, метилизооктилкарбонат, диизопропилкарбонат, ди-нпропилкарбонат, ди-н-бутилкарбонат, диизопентилкарбонат, диизооктилкарбонат. Общими характеристиками диалкилкарбонатов,пригодных для настоящего изобретения, являются низкая растворимость в воде, которая всегда менее 1000 миллионных частей (млн.ч. рр), и, следовательно, также превосходная гидролитическая устойчивость, Каури-бутанольный показатель, равный, по меньшей мере, 150, температура вспышки - более 55 С, температура кипения - более 145 С при атмосферном давлении. Достоинствами применения органических карбонатов данного типа являются эффективность удаления загрязнений, простота использующего их оборудования, т.е. возможность работы в открытой системе, поскольку образующиеся выделения, благодаря их характеристикам (способность к биологическому разложению, низкийи нетоксичность) и уменьшенному их количеству, не создают какихлибо проблем для человека или окружающей среды. В соответствии с этим их можно использовать также при бурении скважин в морских условиях,например, для промывки обсадных труб, где на практике также требуются существенная гидролитическая устойчивость растворителя и во всех случаях - нетоксичность продуктов его разложения. В органические карбонаты, согласно изобретению, можно добавлять ингибиторы коррозии, неионные смачивающие вещества и воду для их применения в эмульсии. Основой растворителей, согласно изобретению,являются диалкилкарбонаты. 11315 Если они получены путем переэтерификации диметилкарбоната (ДМК) высшими спиртами, они не содержат галогенов и связанных с ними свободных кислот. Спирты, которые можно использовать для получения диалкилкарбонатов согласно изобретению,содержат цепи С 3-С 25. Однако критерий выбора спирта, обеспечивающий абсолютную совместимость получаемого из него диалкилкарбоната, в том числе при наличии следов остаточного свободного спирта, используемого при синтезе и/или получаемого из разложения сложного эфира в процессе его применения, обусловлен токсикологической и экотоксикологической характеристиками, которые определяются структурой самого спирта. Симметричные или асимметричные карбонаты можно получать при подаче на переэтерификацию смеси, по меньшей мере, двух спиртов. В предпочтительном варианте осуществления изобретения диалкилкарбонат может представлять собой ди-н-бутилкарбонат (ДнБК), диизооктилкарбонат (ДиОК) или их смеси. Растворитель, согласно изобретению, предпочтительно используют в чистом виде или готовят состав для последующего использования в водной эмульсии. Состав может содержать ингибитор коррозии,дополнительный растворитель и эмульгатор в общем случае при приготовлении состава предпочтительно, чтобы массовая доля каждой добавки не превышала 20 мас. от массы состава. Ингибитор коррозии можно выбирать из группы аминоспиртов, содержащих третичный атом азота,таких как, например, триэтаноламин (ТЭА). Дополнительный растворитель можно выбирать из группы простых гликолевых эфиров примеры дополнительных растворителей включают метиловый эфир пропиленгликоля (ПМ), метиловый эфир дипропиленгликоля (ДПМ) или н-бутиловый эфир дипропиленгликоля (ДПНБ). Эмульгатор можно выбирать из группы неионных поверхностно-активных веществ, из группы этоксилированных спиртов или кислот, предпочтительно используя те соединения из алифатических рядов С 9-18, которые имеют оптимальное гидрофильно/липофильное отношение (ГЛО). Условия, при которых выполняют промывку металлических поверхностей согласно настоящему изобретению, могут изменяться. В общем случае промывку производят при атмосферном давлении в диапазоне температур от 20 С до максимальной температуры, которая близка к температуре вспышки применяемого диалкилкарбоната, но не превышает ее. Способы нанесения растворителя на промываемое изделие не сложны, в большинстве случаев достаточно простого погружения в бак, который необязательно должен быть термостатирован. Механические воздействия, в частности, ручное нанесение, распыление или применение ультразвука, снижают время, необходимое для промывки. Однако следует отметить, что время контактирования, требуемое для растворителя, зависит также от ряда факторов, в частности, от типа масла/ смазки, подлежащих удалению состава, в котором они содержатся, и времени старения загрязнения, особенно если оно присутствует в форме пасты или бурильного раствора. Время контактирования обычно составляет от долей минуты до одного часа, однако можно использовать и более длительное время контактирования, не подвергая обрабатываемую поверхность опасности разрушения. Приведенные ниже примеры являются иллюстративными и ни в какой степени не ограничивают объем изобретения. Пример 1 Ди-н-бутилкарбонат (ДнБК) с чистотой более 99 мас. использовали при температуре 40 С для промывки поверхности металлических контрольных образцов, загрязненных остатками/осадками бурильных вспомогательных веществ, состоящих из бурильного раствора в виде обратной эмульсии,содержащей барит и полученной с использованием минерального масла с очень низким содержанием ароматических углеводородов. Агент, ослабляющий фильтрацию, и смачивающее вещество добавили в избытке по отношению к стандартному раствору, чтобы обеспечить более высокую адгезию бурильного раствора к стали. Полученный таким образом бурильный раствор имел следующие характеристики отношение содержания масло/вода - 90/10, плотность - 2,1 кг/л,пластическая вязкость (ПВ) - 54 сП, предел текучести (ПТ) - 14,5 г/100 см 2. Промывку выполняли простым статическим погружением контрольных образцов в растворитель. При указанных условиях полное удаление загрязнения с металлической поверхности контрольных образцов получили через 20 минут. Пример 2 Промывку металлических контрольных образцов выполнили согласно методике, описанной в примере 1, используя ДнБК при 60 С. Полное удаление загрязнения с поверхности получили через 8 минут. Пример 3 Ди-н-бутилкарбонат (ДнБК) с чистотой более 99 мас. использовали при температуре 40 С для промывки поверхности металлических контрольных образцов, загрязненных остатками/осадками бурильных вспомогательных веществ, состоящих из бурильного раствора в виде обратной эмульсии,содержащей барит и полученной с использованием газойля. Полученный таким образом бурильный раствор имел следующие характеристики отношение содержания масло/рассол - 75/25, плотность - 1,47 кг/л, пластическая вязкость (ПВ) - 23 сП, предел текучести (ПТ) - 2 г/100 см 2. Промывку выполняли простым статическим погружением контрольных образцов в растворитель. 11315 При указанных условиях полное удаление загрязнения с металлической поверхности контрольных образцов получили через 3 минуты. Пример 4 Ди-н-бутилкарбонат (ДнБК) с чистотой более 99 по массе при температуре 40 С использовали для промывки поверхности металлических контрольных образцов,загрязненных остатками/осадками бурильных вспомогательных веществ,состоящих из бурильного раствора в виде обратной эмульсии, содержащей барит и полученной с использованием минерального масла с низким содержанием ароматических соединений . Полученный таким образом бурильный раствор имел следующие характеристики отношение содержания масло/рассол - 75/25, плотность - 1,47 кг/л, ПВ - 23 сП, ПТ - 2 г/100 см 2. Промывку выполняли простым статическим погружением контрольных образцов в растворитель. При указанных условиях полное удаление загрязнения с металлической поверхности контрольных образцов получили через 3 минуты. Пример 5 Ди-н-бутилкарбонат (ДнБК) с чистотой более 99 масс, использовали при температуре 40 С для промывки поверхности ротора (металлического цилиндра диаметром около 3 см и высотой около 8 см) ротационного вискозиметра 35. Методика испытания включала загрязнение ротора путем погружения в обратную эмульсию бурильного раствора с баритом, полученную с использованием минерального масла с низким содержанием ароматических соединений , и вращения ротора со скоростью 600 оборотов в минуту в течение 5 минут, при этом бурильный раствор имел следующие характеристики отношение содержания масло/вода - 90/10,плотность - 1,9 кг/л. Бурильный раствор не прилипал к поверхности ротора, стекал в течение 2 минут, а затем ротор промывали путем погружения в растворитель, нагретый в термостате, и вращения со скоростью 200 оборотов в минуту. При указанных условиях полное удаление загрязнения с металлической поверхности цилиндра получали через 8 минут. Пример 6 Промывку металлического ротора выполнили согласно методике, описанной в примере 5, используя ДнБК при 60 С. Полное удаление загрязнения с поверхности получили через 5 минут. Пример 7 Для промывки необработанных подстаканников,изготовленных из сплава монель // ( 17143) и сплава альпака // ( 17663), полученных после операции полировки и загрязненных минеральным маслом, смешанным с порошком из скорлупы кокосового ореха и вольфрамовым порошком, использовали следующий состав ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 4(ДПМ) 30 мас.,триэтаноламин (ТЭА) 10 мас.,смесь спиртов 12/15, этоксилированная 7 молями ЭТО 20 . Около 4 л состава разбавили 36 л воды и залили в бак с термостатическим регулированием при 70 С, в указанную жидкость погрузили подстаканники, помещенные в корзины, при постоянном покачивании. Жидкость обработали ультразвуком общей мощностью 800 Вт. Полное удаление загрязнений получили после обработки в течение 15 минут. Пример 8 Для промывки декоративных изделий (ожерелья и броши) с серебряным покрытием, загрязненных полировочными пастами, использовали состав и методику, описанные в примере 7. Полное удаление загрязнений получили после обработки в течение 20 минут. Пример 9 Для промывки латунных пряжек, загрязненных полировочными пастами, использовали ди-нбутилкарбонат (ДнБК) с чистотой более 99 по массе. Пряжки (в количестве нескольких десятков) поместили в корзины, которые погрузили в бак, содержащий около 40 литров жидкости, и выдержали в статическом положении. Жидкость термостатировали при 40 С и обработали ультразвуком общей мощностью 800 Вт. Полное удаление загрязнений получили после обработки в течение 10 минут. Пример 10 (сравнительный с примером 1). Промывку металлических контрольных образцов по методике, описанной в примере 1, выполнили с использованием обычного растворителя (угольный лигроин), состоящего из ароматических углеводородов. Полное удаление загрязнений с металлической поверхности контрольных образцов получили через 15 минут. Пример 11 (сравнительный с примером 4). Промывку металлических контрольных образцов по методике, описанной в примере 4, выполнили с использованием обычного растворителя (угольный лигроин), состоящего из ароматических углеводородов. Полное удаление загрязнений с металлической поверхности контрольных образцов получили через 5 минут. Пример 12 (сравнительный с примером 6). Промывку металлических контрольных образцов по методике, описанной в примере 6, выполнили с использованием обычного растворителя, состоящего из ароматических углеводородов и производных терпена. Полное удаление загрязнений с металлической поверхности контрольных образцов получили через 2 минуты. 1. Применение органических карбонатов, имеющих формулу 11315-,где п 1-4 и- два линейных или разветвленных алкильных радикала, которые содержат несколько атомов углерода, в сумме не менее 5, и могут быть одинаковыми или различными, в качестве растворителей для промывки металлических поверхностей. 2. Применение по п. 1, отличающееся тем, что органические карбонаты выбирают из группы,включающей метил-н-бутилкарбонат, метил-нпентилкарбонат, метил-изооктил-карбонат, диизопропилкарбонат,ди-н-пропилкарбонат,ди-нбутилкарбонат, диизопен-тилкарбонат, диизооктилкарбонат или их смеси. 3. Применение по п. 1 или 2, отличающееся тем, что органические карбонаты используют для промывки обсадных труб при бурении скважин в море. 4. Применение по п. 1, отличающееся тем, что к органическим карбонатам, которые используют в виде составов в водной эмульсии, добавляют ингибиторы коррозии, неионные смачивающие вещества и воду. 5. Применение по п. 4, отличающееся тем, что массовая доля каждой из добавок не превышает 20 мас. от массы состава. 6. Способ промывки металлических поверхностей органическим растворителем, отличающийся тем, что он включает нанесение растворителя на основе органических карбонатов, имеющих формулу , где ,иимеют значения, указанные в п. 1, на металлические поверхности вручную, распылением или погружением в бак при атмосферном давлении и температуре в пределах от 20 С до максимальной температуры, которая близка к температуре вспышки применяемого карбоната. 7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что промывку металлических изделий в баке выполняют с помощью ультразвука. 8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что промывку металлических поверхностей, загрязненных такими жидкостями, как минеральные масла, синтетические масла или их эмульсии, возможно содержащие твердые компоненты, выполняют в открытой системе.