Способ получения органофильного бентонита

1678 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9) ( А К 3/ 5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ кий Л.МуА.ШаЛ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Авторское свидетельство СССРМ 994541, кл. С 09 К.7/00, 1983,Авторское свидетельство СССРМ 1320220, кл, С 09 К 7/06, 1987,(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНОФНОГО БЕНТОНИТА Изобретение относится к получению органофильных материалов, в частности к получению органофильных бентонитов, используемых в качестве структурообразовЭтелей буровых растворов на углеводородной основе, применяемых для бурения нефтяных и газовых скважин. Органофильные бентониты могут также использоваться как структурообразователи и загустители масляных сред в других отраслях техники.Целью изобретения является упрощение процесса получения органофильногр бентонита при одновременном улучшении, его структурообразующих свойств,Поставленная цель достигается тем, что бентонитовый глинопорошок смешивают с предварительно приготовленным водным раствором ЧАС 30-60 -ной концентрации(57) Способ получения органофильного бентонита используется для изготрвления структурообразователей буровых растворов, Упрощение процесса получения органофильного бентонита при одновременном улучшении структурообразующих свойств достигается за счет получения органофильного бентонита смешением бентонитового глинопорошка с водным раствором четвертичной аммониевой соли при массовом соотношении бентонита и соли 1,0;0,4 - 1,0:0,6 . с последующей сушкой, процесс ведут в водном растворе четвертичной аммониевой соли 30 - 60-ной концентрации при температуре 15 - 250 С в течение 0,5-0,7 ч. при 15 - 25 С в течение 0,5. - 0,7 ч. Реакцию ведут при массовом соотношении бентонита и ЧАС 1,0:0,4-1,0:0,6 с дальнейшей сушкой полученного продукта в кипящем слое,Необводненный бентонитовый глино- порошок вводится в концентрированный водный раствор ЧАС - низкомолекулярного соединения, способного к дислокации и существующего в растворе в виде мицелл. Ввиду использования ЧАС 30 - 600-ной и концентрации мицеллы имеют пластинчатую структуру, состоящую из ориентированных параллельно бимолекулярных слоев четвертичной аммониевой соли, перемежающихся слоями воды. Благодаря этому частицы глины вступают в реакцию обмена не с отдельными катионами четвертичной аммониевой соли, а с их ориентированными10 15 20 25 30 35 40 50 55 Ф пакетами, в связи с чем значительно возрастает число элементарных актов взаимодействия реагирующих веществ в единицу времени, Такой способ осуществления реакции позволяет снизить температуру синтеза с 80 - 90 до 15 - 25 ОС, что; в свою очередь, создает благоприятные условия для обмена, помимо катионов натрия, катионов кальция,Адсорбция ЧАС вызывает олефилизацию глины, при этом молекулы воды локализуются вокруг необменньх позиций эа счет водородных связей, образуя пространственно не замкнутую адсорбционную оболочку, не препятствующую диффузии катионов ЧАС к вновь открывающимся, благодаря рэсклинивающемуся действию предыдущих катионов, обменным центрам.Предлагаемый способ получения органофильного бентонита принципиально отличается от известного. Так, для получения этого продукта по прототипу к предварительно нагретому до 80 - 90 С 2 - 15%-ному.коллоидному водному раствору ЧАС добавляют сухую бентонитовую глину, перемешивают 1 - 1,5 ч при этой температуре, барботируют в конце перемешивания сжатым воздухом или азотом для избежания забивания трубопроводов и сливают горячую массу на вакуум-фильтры, Фильтруют несколько часов при периодической утрамбовке массы на фильтре во избежание ее растрескивания, затем полученную 50- 55%-ную пасту органофильного бентонитэ и воды вручную переносят в сушилку с кипящим слоем для сушки и гранулирования продукта, При этом загрязненный йаС 1 и остатки ЧАС фильтрат сливают в канализацию.В предлагаемом способе сразу получа.ют 60-80%-ную пасту оргэнофильного бентонита и воды, причем без нагревания и при использовании гораздо меньшего количества воды. При этом отпадает стадия получения весьма разбавленной суспензии органофильного бентонита в условиях нагревания и перемешивания, а также длительная фильтрация на вакуум-фильтрах и ручная выгрузка с них пасты органофильного бентонита. При этом отсутствуют загрязненные промышленные стоки.Таким образом, в предлагаемом способе получения органофильного бентонита значительно упрощается технология его получения за счет уменьшения количества стадий процесса, сокращения ручного труда,времени производства и производственных площадей. Снижение количества стадий и проведение процесса получения органофильного бентонитэ при 20 С и в значительно больших концентрациях реакционной массы позволяет резко увеличить производительность, дает экономию энергии и воды, При этом возрастает скорость сушки и увеличивается производительность сушилки. За счет исключения производственных стоков улучшается экология процесса,В результате реализации данного способа реакция протекает с. большей скоростью и глубиной, что приводит к улучшению структурообразующей способности органофильного бентонита в буровых растворах на углеводородной основе,Способ осуществляется следующим образом.Растворяют в воде расчетное количест-. во ЧАС, затем при перемешивании вводят необводненный бентонитовый глинопорошок и продолжают перемешивание в течение 0,5 - 0,7 ч. Полученный продукт сушат в сушилке с кипящим слоем,Способ может быть реализован в любом. аппарате, предназначенном для механического перемешивания пастообразных" смесей, например аппарате Вернера.Предлагаемый способ получения, органофильного бентонита был проверен влабораторных условиях и опробован в опытно-промышленном масштабе.Для осуществления способа использовали бентонитовый глинопорошок Асканского месторождения группы ПБВ и следующие четвертичные аммониевые солй: алкилбензилдиметиламмонийхлорид с (й = =Сто - Сп (катамин АБ), алкилбензилдиметилэммонийхлорид с (й = Сп - С 2 о (АБДМххлорид), диалкилдиметиламмонийхлорид с й = =С 12 - С 14 (ДАД МАХ).В процессе синтеза органофильного бентонита необходимые количества четвертичной аммониевой соли и глинопорошка определяются, исходя из обменной емкости глины.П р и м е р 1, Соотношение глинопорошка и четвертичной аммониевой соли 1,0;0,5, Концентрация водного раствора ЧАС 30 мас.%. В 43,74 г воды вводят 18,75 г ЧАС и при перемешивании вводят 37,50 г бентонитового глинопорошка.П р и м е р 2. Соотношение глинопорошка и четвертичной аммониевой соли 1,0:0,5. Концентрация водного раствора ЧАС 40 мас,%. В 33,34 г воды вводят 22,22 г ЧАС и при перемешивании вводят 44,44 г глинопорошка,П р и м е р 3. Соотношение глинопорошка и четвертичной аммониевойсоли 1,0:0,5, Концентрация водного раствора ЧАС 60 мас,%. 8 16,67 г воды вводят 25,00 ЧАС иКонцентрацияреакционнойсмеси. мас. Время выделения конечного и одкта, ч 8,0-12,0 1,0-2,0 5-38 80-90 0,5-0,7 1,5-2,0 53-84 15-25 мый при перемешивании вводят 58,33 г глинопорошкаТехнологические параметры синтеза органофильного бентонита различными способами приведены,в табл,1, из которой видно, что по предлагаемому способу упрощается процесс получения органофильного бентонита и значительно сокращается его длительность.Оценка органофильных бентонитов, полученных на различных ЧАС при разных соотношениях глины и ЧАС, проводилась по структурно-механическим показателям 10%-ных суспензий этих органобентонитов в дизельном топливе и различных типов растворов на углеводородной основе (РУО).Органосуспензии готовили с помощью смесителя типа "Воронеж" в течение 1 ч. Измерения структурно-механических показателей проводили на приборе СНС. При этом после обработки всех исследуемых типов РУО органофильным бентонитом улучшение структурно-механических свойств не сопровождалось ухудшением других показателей, в частности электростабильности и фильтрации,В табл,2 приведены структурно-механические показатели 10%-ных органосуспензий с органофильным бентонитом на основе ДАДМАХ (соотношение глины и ЧАС 1,0:0,5) при различных концентрациях водного раствора ЧАС, температурах и времени реакции,Из табл,2 видно, что повышение концентрации водного раствора ЧАС и снижение .температуры реакции приводит к Способ получения органоб.ентонитаВведение глинопорошка в водный раствор ЧАС 2-15, мас, %-ной концентрации (прототип) Введение глинопорошка в водный раствор ЧАС 30-60, мас. %-ной концентрации (предлагаеувеличению структурообразующей способности органофильного бентонита и снижению времени реакции, при этомоптимальная концентрация раствора ЧАС5 составляет 30 - 60 мас.%, Концентрация ЧАСниже 30 мас, % и выше 60 мас, % не приводит к улучшению структурно-механическихсвойств органосуспензий,Структурно-механические, показатели10 10%-ных органосуспензий с органофильным бентонитом на основе различных ЧАСприведены в табл.З.Структурно-механические показателиразличных РУО с органофильным бентони 15 том на основе ДАДМАХ (количество органофильного бентонита 2,0 мас.% приведены втабл,4.Иэ табл, 2 - 4 следует, что введение органофильного бентонита, полученного по20 предлагаемому способу, обеспечивает более высокие структурно-механические показатели как органосуспензий, так иинвертных эмульсий различного состава.Формула изобретения25. Способ получения органофильного бен" тонита путем смешения бентонитового глинопорошка с водным растворомчетвертичной аммониевой соли при массовом соотношении бентонита и соли 1,0:0,4 -30 1,0:0,6 с последующей сушкой, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения процесса его получения при одновременномулучшении структурообразующих свойств,реакцию ведут в водном растворе четвер 35 тичной аммониевой соли 30-60%-ной концентрации при 15 - 250 С в течение 0,5 - 0,7 ч,1816784 10 Продолжение табл, 4 Реда кто тор М.Максиминиш Производственно-издательский комбинат "Патент", г,. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 1708 ВНИИПИ Гос Составитель И.ФанштейТехред М.Моргентал Тираж Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5