Смеси нитрата аммония и жидкого топлива

Смеси нитрата аммония и жидкого топлива

Реферат

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к смесям нитрата аммония и топливного масла.

[0002] Взрывчатые вещества, содержащие нитрат аммония, производятся и широко применяются в больших объемах. Нитрат аммония представляет собой сравнительно сильный окислитель. Однако он с трудом детонирует сам по себе, и поэтому его обычно смешивают с различными топливами, модификаторами и сенсибилизаторами, которые сами по себе являются либо взрывчатыми, либо невзрывчатыми веществами. Такие взрывчатые вещества, содержащие нитрат аммония, можно подразделить на четыре основных типа: сухие взрывчатые вещества; суспензионные или желатинированные взрывчатые вещества; эмульсионные (и эмульсионные смесевые) взрывчатые вещества; и взрывчатые вещества на основе нитроглицерина.

[0003] На протяжении многих лет смесь нитрата аммония и жидкого топлива ("АНЖТ") являлась одним из самых популярных взрывчатых веществ, применяемых при добыче полезных ископаемых. АНЖТ композиции состоят из пористых гранул нитрата аммония и дизельного топлива, находящегося внутри множества пустот пористых гранул нитрата аммония. При добыче полезных ископаемых применение АНЖТ, как правило, включает бурение взрывной скважины в земле, на которой разрабатывают месторождение. По окончании бурения взрывной скважины в нее загружают один или более инициаторов и АНЖТ. Затем АНЖТ взрывают, в результате чего земля, на которой разрабатывают месторождение, разламывается таким способом, который облегчает удаление грунта с помощью машин для дальнейшей обработки. Как правило, выполняют ряд взрывных скважин, и АНЖТ, помещенную во взрывные скважины, взрывают одновременно или в последовательности, разработанной для достижения требуемых характеристик взрыва.

[0004] В своей простейшей форме АНЖТ взрывчатые вещества состоят из двух легко доступных коммерческих компонентов: нитрата аммония (АН) и органического жидкого топлива, такого как нефтяное топливо или дизельное топливо. Как упоминалось выше, АН, как правило, используют в форме гранул (сферических или приблизительно сферических частиц до нескольких мм в диаметре, например от 0,9 до 3,0 мм), при этом указанные гранулы можно изготовить таким способом, и/или с добавлением второстепенных компонентов, который обеспечивает улучшение пористости гранул, с получением пористого гранулированного АН (ПГАН). АН и жидкое топливо смешивают в определенных соотношениях для регулирования кислородного баланса и получения наиболее эффективного взрыва. Обычно применяемое массовое соотношение АН:жидкое топливо составляет 94:6 или около того. Независимо от требуемого соотношения, предпочтительно, чтобы пористость АН или, как правило, ПГАН, была достаточной для впитывания и удержания требуемого количества топлива. При применении соотношения 94:6, было бы желательно, чтобы АН впитывал по меньшей мере 6% по массе жидкого топлива и затем удерживал это жидкое топливо при хранении и использовании.

[0005] ПГАН хорошего качества будет в целом характеризоваться присутствием небольших пор внутри гранулы, которые обеспечат эффективное впитывание масла и хорошее удержание жидкого топлива (топливо впитывается и остается адсорбированным с течением времени). Низкокачественный ПГАН может содержать большие пустоты или отверстия, которые обеспечивают хорошее впитывание масла, но плохое удержание жидкого топлива (топливо впитывается, но вытекает наружу с течением времени). Могут также встречаться плотные гранулы АН, которые имеют небольшую пористость или не имеют ее вовсе, или имеют единственное большое отверстие или пустоту, сообщающуюся с внешней стороной, при этом оставшаяся часть частицы является высоко кристаллической и почти не содержит пустот. Как можно ожидать, такие плотные гранулы характеризуются плохим впитыванием и/или удержанием жидкого топлива при применении их для получения АНЖТ.

[0006] Плохое удержание жидкого топлива в АНЖТ может создавать проблемы для пользователей и, в крайних случаях, некоторое количество жидкого топлива может отделяться и, например, накапливаться на дне мешков или других емкостей, содержащих АНЖТ. Если такое отделение происходит перед загрузкой АНЖТ в буровую скважину или после него, в результате неправильного соотношения АН и жидкого топлива (неправильного кислородного баланса) может произойти слабый взрыв.

[0007] Таким образом, существует потребность в улучшении топливо-удерживающих свойств композиций АНЖТ, в частности, в отношении низкокачественного ПГАН.

[0008] Кроме того, основной недостаток АНЖТ как взрывчатого материала состоит в том, что АН хорошо растворим в воде. АНЖТ имеет небольшую водостойкость или не имеет ее вовсе, и, следовательно, эту смесь не всегда можно использовать во влажных средах. Были предложены различные системы для улучшения водостойкости АНЖТ путем введения различных добавок, таких как гелеобразующие агенты, гидрофобные загустители и гидрофобные соединения. Указанные добавки могут отталкивать воду и/или создавать барьер между водой и объемом АНЖТ. Применение указанных добавок увеличивает стоимость композиций, при этом низкокачественный ПГАН даже более подвержен действию воды.

[0009] Таким образом, существует постоянная потребность в улучшении водостойких свойств АНЖТ композиций, в частности, применительно к низкокачественному ПГАН.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0010] В настоящем изобретении предложена композиция, содержащая (a) нитрат аммония, (b) топливный компонент, (с) функционализированный полимерный компонент и (d) растворимое в масле анионное поверхностно-активное вещество, при этом смесь компонентов (b), (c) и (d) образует гель, не являющийся легкотекучим.

[0011] В настоящем изобретении предложены композиции: в которых компонент (a) находится в форме агломератов и/или гранул; компонент (b) содержит дизельное топливо, минеральное масло, растительное масло, сложные моно- и/или диэфиры растительного масла, регенерированное масло или их комбинации; компонент (c) содержит продукт реакции олефинового сополимера и ненасыщенного карбоксильного ацилирующего агента или любую их комбинацию.

[0012] В настоящем изобретении предложена любая из композиций, описанных выше, при этом композиции дополнительно содержат компонент (d), сверхосновный детергент, представляющий собой сульфонат кальция, сверхосновный детергент, представляющий собой сульфонат натрия, или их комбинации.

[0013] В настоящем изобретении дополнительно предложен способ применения взрывчатого вещества при добыче полезных ископаемых, включающий: обеспечение взрывчатой композиции, содержащей композицию по п.1; и загрузку указанной взрывчатой композиции во взрывную скважину, выполненную в земле.

[0014] В настоящем изобретении дополнительно предложен способ получения взрывчатой композиции, включающий стадию смешивания: (a) нитрата аммония; (b) жидкого топливного компонента; (c) функционализированного полимерного компонента; (d) растворимого в масле анионного поверхностно-активного вещества; при этом смесь компонентов (b), (c) и (d) образует гель, не являющийся легкотекучим.

[0015] В настоящем изобретении дополнительно предложены композиции и способы, описанные в настоящей заявке, при этом взрывчатая композиция дополнительно включает твердый топливный компонент. Указанный твердый топливный компонент может присутствовать в дополнение или вместо некоторой части жидкого топливного компонента. Согласно таким вариантам реализации, композиция согласно изобретению содержит (a) нитрат аммония, (b) топливный компонент, содержащий жидкий топливный компонент и твердое топливо, (c) функционализированный полимерный компонент и (d) растворимое в масле анионное поверхностно-активное вещество, при этом смесь компонентов (b), (c) и (d) образует гель, не являющийся легкотекучим. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, твердый топливный компонент может фактически заменить жидкий топливный компонент, описанный выше. Согласно таким вариантам реализации, композиция согласно изобретению содержит (a) нитрат аммония, (b) твердый топливный компонент, (c) функционализированный полимерный компонент и (d) растворимое в масле анионное поверхностно-активное вещество, при этом смесь компонентов (b), (c) и (d) образует гель, не являющийся легкотекучим.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0016] Различные признаки и варианты реализации настоящего изобретения будут описаны ниже с помощью неограничивающего иллюстративного материала.

[0017] Композиции согласно настоящему изобретению включают: (a) нитрат аммония; (b) топливный компонент; (c) функционализированный полимерный компонент; (d) растворимое в масле анионное поверхностно-активное вещество; при этом смесь компонентов (b), (c) и (d) образует гель, не являющийся легкотекучим.

[0018] Чтобы определить, образуют ли композиции гель, не являющийся легкотекучим, композицию получают путем тщательного перемешивания компонентов (b), (c) и (d). Затем наблюдают за композицией, чтобы увидеть, образовался ли гель и композиция больше не находится в многофазном и/или жидком состоянии, которое может течь и/или двигаться при наклоне содержащей композицию емкости.

[0019] Для определения относительной стабильности композиций согласно настоящему изобретению, композицию получают, как описано в настоящей заявке. Затем композицию помещают на хранение в условиях окружающей среды и наблюдают за ней. Для проверки разделения компонентов, наблюдения можно провести через 2 часа, 24 часа и 7 дней или даже через более длительные периоды. Чем меньше наблюдаемое разделение, в частности, по сравнению со сравнительными не находящимися на уровне изобретения примерами, тем лучше стабильность композиции.

[0020] Для определения относительной водостойкости композиций согласно настоящему изобретению получают композицию, как описано в настоящей заявке. Затем некоторое количество композиции (например, 40 г композиции, полученной путем смешивания компонентов (a), (b), (c) и (d), присутствующих в пробоотборном стакане) подвергают воздействию воды (например, можно увлажнить поверхность композиции). Пробу можно оставить выстаиваться в течение некоторого времени (например, 1 минуту). Затем можно добавить дополнительное количество воды (например, 10 г). После этого композицию можно хранить в условиях окружающей среды и наблюдать за ней для оценки ее водостойкости. Во время наблюдения контролируют пробу, чтобы увидеть, как далеко проникает вода через поверхность композиции, в какой степени происходит разделение компонентов композиции, если оно имеет место, и в какой степени происходит растворение компонента (а) в воде, если оно имеет место. Все перечисленные выше факторы указывают на водостойкость композиций, при этом, чем меньше протекает каждый из перечисленных наблюдаемых процессов, в частности, по сравнению со сравнительными не находящимися на уровне изобретения примерами, тем лучше водостойкость композиции.

Нитрат аммония

[0021] Композиции согласно настоящему изобретению включают компонент, представляющий собой нитрат аммония (АН). Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, нитрат аммония находится в форме агломерата и/или гранул.

[0022] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения АН, применяемый в композициях согласно настоящему изобретению, имеет плохие удерживающие свойства. Под плохими удерживающими свойствами понимают неспособность АН удерживать достаточное количество масла и/или жидкого топливного компонента, применяемого для получения смеси нитрата аммония и жидкого топлива (АНЖТ). Обычно достаточное количество составляет 6% по массе. То есть считается, что АН имеет достаточные удерживающие свойства, если он может впитывать и удерживать 6% по массе топливного компонента. Можно считать, что АН, который не может впитывать и удерживать такое количество топливного компонента, имеет плохие удерживающие свойства. Согласно другим вариантам реализации изобретения, считается, что АН имеет плохие удерживающие свойства, если он не может впитывать и удерживать по меньшей мере 6%, 5%, 4% или даже 3% по массе топливного компонента. Чтобы композиция впитывала и удерживала топливный компонент в достаточной мере, она должна удерживать такое количество топлива в стабильной форме по меньшей мере достаточно долго, чтобы использовать композицию в качестве взрывчатого вещества. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, этот минимальный период времени составляет 1 неделю, 2 дня, 24 часа или даже 12 часов.

[0023] Объемная насыпная плотность гранул АН, подходящих для применения согласно настоящему изобретению, не имеет слишком строгих ограничений. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения объемная насыпная плотность компонента АН больше примерно 0,85 г/куб. см. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, АН имеет указанную минимальную объемную насыпную плотность при емкости маслопоглощения, составляющей менее примерно 7%.

[0024] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, компонент композиции, представляющий собой нитрат аммония, включает пористый гранулированный нитрат аммония (ПГАН) и, согласно некоторым вариантам реализации изобретения, ПГАН представляет собой низкокачественный ПГАН. Как описано выше, низкокачественный ПГАН представляет собой ПГАН с плохими масло- и/или топливо-удерживающими свойствами. Указанные свойства могут быть обусловлены большими пустотами или отверстиями в гранулах, которые обеспечивают хорошее впитывание масла, но плохое удержание жидкого топлива. Низкокачественные гранулы также могут быть слишком плотными. В этих случаях гранулы имеют небольшую пористость или не имеют ее вовсе или имеют одно большое отверстие или пустоту, связанную с внешней стороной, при этом оставшаяся часть частицы является высоко кристаллической и почти не содержит пустот. Как можно ожидать, такие плотные гранулы характеризуются плохим впитыванием и/или удержанием жидкого топлива при применении их для получения АНЖТ. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, в композициях, описанных в настоящей заявке, можно использовать низкокачественные гранулы при отсутствии ожидаемого влияния на рабочие характеристики взрывчатой композиции. Согласно другим вариантам реализации изобретения, в композициях согласно настоящему изобретению можно использовать гранулы хорошего и/или высокого качества и получить в результате более эффективные композиции, чем было бы возможно в ином случае, например, композиции с улучшенной водостойкостью.

[0025] Композиции согласно настоящему изобретению могут содержать АН в количестве от 90%, 92%, 93% или даже 95% по массе до 98%, 96% или даже 95% по массе. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, композиции могут содержать от 92% до 96% по массе АН или от 93% до 95% по массе AN.

Топливо

[0026] Композиции согласно настоящему изобретению включают топливный компонент. Топливный компонент не имеет слишком строгих ограничений, при условии, что указанный компонент, согласно некоторым вариантам реализации изобретения, является жидким в условиях окружающей среды.

[0027] В настоящей заявке, термин "жидкое топливо" может относиться к любому жидкому нефтепродукту, который сжигают в топке для выработки тепла или используют в двигателе для производства энергии. Кроме того, термин топливо может включать: (a) подходящие заменители таких жидких нефтепродуктов, такие как минеральные масла и (b) комбинации таких жидких нефтепродуктов и подходящих заменителей.

[0028] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, топливный компонент включает одно или более органических топлив. Подходящие органические топлива включают алифатические, алициклические, и/или ароматические топлива и могут быть насыщенными и/или ненасыщенными, при условии, что они являются жидкими при температуре получения композиции. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, топливо может включать талловое масло, минеральное масло, парафиновые масла, толуол, ксилолы, смеси жидких углеводородов, обычно называемые нефтяными дистиллятами, в том числе дизельные топлива, и растительные масла, такие как кукурузное масло, хлопковое масло, арахисовое масло и соевое масло. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, топливо включает минеральное масло, жидкое топливо №2 и их смеси. Также можно использовать алифатические и ароматические нитросоединения и хлорированные углеводороды. Можно использовать смеси любых из перечисленных веществ.

[0029] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, топливный компонент включает дизельное топливо, минеральное масло, растительное масло, сложные моно- и/или диэфиры растительного масла, регенерированное масло или их комбинации. Термин регенерированное масло включает все отработанные и/или повторно используемые масла, которые уже находили одно или более применений и затем были собраны для применения в описанных композициях, а не ликвидированы.

[0030] Один или более из других компонентов предложенных композиций, описанных в настоящей заявке, может содержать разбавитель, такой как минеральное масло. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, указанный разбавитель рассматривают как часть компонента с точки зрения диапазонов концентраций в составе. Согласно другим вариантам реализации изобретения, указанные диапазоны можно применять к одному или более компонентов при пересчете концентраций без учета активных веществ и/или масла. Согласно таким вариантам реализации изобретения, разбавитель, являющийся частью данного компонента, можно рассматривать как часть топливного компонента всей композиции.

[0031] Композиции согласно настоящему изобретению могут содержать топливо в количестве от 1%, 2%, 3% или даже 4% по массе до 10%, 8%, 5,5% или даже 4,5% по массе. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, композиции содержат от 4% до 8% по массе топлива или даже по меньшей мере 5%, 6% или 7% по массе топлива. Указанные диапазоны можно применять, когда концентрации всех компонентов рассчитаны без учета масла и поэтому все используемое в качестве разбавителя масло, включенное в композицию, рассматривается как часть топливного компонента, или когда считают, что каждый компонент включает какой-либо разбавитель, который был добавлен вместе с ним.

[0032] Приведенные выше диапазоны можно применять к топливному компоненту, когда он состоит полностью из жидкого топлива, когда он состоит полностью из твердого топлива или когда он состоит из смеси жидкого и твердого топлива. Когда топливный компонент содержит смесь твердого и жидкого топлива, отношение жидкого топлива к твердому топливу не имеет слишком строгих ограничений. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, массовое отношение жидкого топлива к твердому топливу составляет от 10:1 до 1:10, или от 10:1 до 1:5, или 1:1 или от 5:1 или 1:1 до 1:10 или 1:5. Согласно еще другим вариантам реализации изобретения массовое отношение жидкого топлива к твердому топливу составляет от 5:1 до 1:1.

[0033] В настоящей заявке, термин "твердое топливо" может относиться к любому ряду материалов, обладающих высокой энергией, которые являются медленно горящими и будут действовать таким образом, чтобы увеличить время, в течение которого давление при взрыве возрастает, способствуя, тем самым, уменьшению компонента взрыва, вызывающего ударную волну, и улучшению тяжелого компонента. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, твердое топливо представляет собой резину, пластмассу, такую как полистирол, полиэтилен и полибутилен, гильсонит, негазонаполненный полистирол в твердой форме, акрилонитрил-бутадиен-стирол, парафинированный сплав Вуда, канифоль и т.п.или любую их комбинацию. Подходящие примеры резины включают как природные, так и синтетические резины. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, твердое топливо представляет собой природную резину, синтетическую резину, полистирольную пластмассу, полиэтиленовую пластмассу, полибутиленовую пластмассу или любую их комбинацию. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, твердое топливо представляет собой природную резину, синтетическую резину или их определенную комбинацию. Как правило, твердый топливный компонент, когда присутствует, находится в форме гранулированного твердого вещества, которое можно или нельзя классифицировать.

Функционализированный полимер

[0034] Композиции согласно настоящему изобретению включают функционализированный полимерный компонент. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения полимер представляет собой продукт реакции олефинового полимера и ненасыщенного карбоксильного ацилирующего агента.

[0035] Подходящие олефиновые полимеры включают гомополимеры и сополимеры. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, олефиновый полимер представляет собой олефиновый сополимер. Подходящие мономеры, из которых можно получить полимеры, не имеют слишком строгих ограничений.

[0036] Подходящие олефины включают альфа-олефины (иногда называемые моно-1-олефинами) или изомеризованные альфа-олефины. Примеры альфа-олефинов включают этилен, пропилен, бутилен, 1-октен, 1-нонен, 1-децен, 1-додецен, 1-тридецен, 1-тетрадецен, 1-пентадецен, 1-гексадецен, 1-гептадецен, 1-октадецен, 1-нонадецен, 1-эйкозен, 1-геникозен, 1-докозен, 1-тетракозен и т.д. Коммерчески доступные альфа-олефиновые фракции, которые можно использовать, включают C_15-18 альфа-олефины, C_12-16 альфа-олефины, C_14-16 альфа-олефины, C_14-18 альфа-олефины, C_16-18 альфа-олефины, C_16-20 альфа-олефины, C_22-28 альфа-олефины и т.д. Согласно одному из вариантов реализации изобретения, олефины представляют собой C₁₆ и C_16-18 альфа-олефины. Кроме того, можно использовать C₃₀+альфа-олефиновые фракции, такие как фракции, поставляемые компанией Chevron Phillips Chemical Company LLC. Согласно одному из вариантов реализации изобретения, олефиновые мономеры включают этилен, пропилен и 1-бутен. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, полимер представляет собой полиизобутилен.

[0037] Подходящие мономеры могут также включать этилен, пропилен, бутилен и их комбинации. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, полимер представляет собой сополимер из двух или более из указанных мономеров. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, полимер представляет собой сополимер, содержащий звенья, полученные из этилена и пропилена. Согласно одному из вариантов реализации изобретения, когда полимер представляет собой сополимер из двух мономеров, такой как сополимер этилена и пропилена, отношение различных мономерных звеньев не имеет слишком строгих ограничений. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, когда сополимер содержит этиленовые и пропиленовые звенья, отношение между этиленовыми и пропиленовыми звеньями может составлять от 40:60 до 55:45. Согласно другим вариантам реализации изобретения, когда полимер представляет собой сополимер этилена и пропилена, указанный сополимер может содержать от 40 до 55% по массе этиленовых звеньев и/или от 45 до 60% по массе этиленовых звеньев.

[0038] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, подходящие полимеры включают сополимер стирола и бутадиена или могут включать такой полимер с олефиновым полимером, который может быть частично гидрогенизирован. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, сополимер стирола и бутадиена применим, только если его функционализируют в процессе нефтепереработки, а не в результате реакционной экструзии. Согласно другим вариантам реализации изобретения, полимер согласно настоящему изобретению не содержит какого-либо существенного количества сополимера стирола и бутадиена. Под существенным количеством понимают количество, меньшее, чем то, которое фактически воздействовало бы на композицию, но которое может также означать менее 20, 10 5, 1 или даже 0,5 процентов по массе от массы полимерного компонента. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, полимерный компонент не содержит никакого сополимера стирола и бутадиена.

[0039] Подходящие ненасыщенные карбоксильные ацилирующие агенты не имеет слишком строгих ограничений. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, такие агенты включают карбоновую кислоту и/или ангидрид. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, указанный агент содержит по меньшей мере две карбокси-функциональности в форме кислот или ангидрида (ангидридов). Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, указанная добавка представляет собой янтарный, итаконовый, цитраконовый или малеиновый ацилирующий агент. Согласно одному из вариантов реализации изобретения, агент представляет собой малеиновую кислоту и/или ангидрид. После получения, функционализированный сополимер может содержать введенный ацилирующий агент в количестве от 1% до 10% или от 2% до 5% или даже примерно от 2% до 3% по массе.

[0040] Среднечисловая молекулярная масса (Mn) функционализированных сополимеров, подходящих для применения согласно изобретению, может составлять от 50000 до 200000. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, Mn полимера составляет от 20000, 50000 или даже 80000 до 200000, 180000, 150000 или даже 100000. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, Mn функционализированного полимера может составлять от 50000 до 180000 или от 90000 до 100000 или даже составлять примерно 95000.

[0041] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, функционализированный сополимер включает сополимер олефина, функционализированного малеиновым ангидридом, со среднечисловой молекулярной массой от 50000 до 200000. Согласно некоторым из указанных вариантов реализации изобретения, олефиновый сополимер представляет собой сополимер этилена и пропилена, при этом Mn полимера составляет перед функционализацией от 85000 до 120000 или от 90000 до 110000.

[0042] Композиции согласно настоящему изобретению могут содержать от 0,1% до 2,5% по массе функционализированного полимерного компонента. Согласно различным вариантам реализации изобретения, композиции содержат от 0,1%, 0,5% или 1,0% до 2,5%, 1,5% или даже 1,0% по массе функционализированного полимерного компонента. Функционализированный полимерный компонент может сам содержать один или более функционализированных полимеров и один или более разбавителей, таких как растворитель или минеральное масло. Функционализированный полимерный компонент может содержать функционализированный полимер где-то в количестве от 5% до 100% по массе и разбавитель в количестве от 0% до 95% по массе. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, функционализированный полимер составляет от 4%, 5% или 10% до 50%, 40%, 20% или даже 15%. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, функционализированный полимер составляет примерно 10% по массе при расчете баланса с учетом разбавителя, такого как минеральное масло.

[0043] Согласно некоторым вариантам реализации, полимеры, описанные в настоящем изобретении, функционализируют путем взаимодействия полимера с ацилирующим агентом в масле, посредством периодической реакции. Согласно другим вариантам реализации изобретения, полимеры согласно настоящему изобретению функционализируют путем взаимодействия полимера с ацилирующим агентом посредством реакционной экструзии.

Растворимое в масле анионное поверхностно-активное вещество

[0044] Композиции согласно настоящему изобретению включают растворимое в масле анионное поверхностно-активное вещество. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, поверхностно-активное вещество включает источник ионов моно- и/или ди- и/или трехвалентных металлов, которые поставляются в композицию.

[0045] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, поверхностно-активное вещество поставляет в композицию ионы кальция, ионы магния, ионы натрия, ионы цинка или их комбинации. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, поверхностно-активное вещество по существу не содержит ионы молибдена и/или не обладает способностью поставлять ионы молибдена в композицию.

[0046] Согласно одному из вариантов реализации изобретения, поверхностно-активное вещество находится в форме нейтрального или сверхосновного поверхностно-активного вещества, как правило, в виде соли щелочного или щелочноземельного металла. Подходящие металлы включают литий, калий, натрий, кальций или магний. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, металл представляет собой натрий и/или кальций.

[0047] Согласно одному из вариантов реализации изобретения, поверхностно-активное вещество представляет собой производное полиолефина. Типичные примеры подходящих полиолефинов включают полиизобутен; полипропилен; полиэтилен; сополимер, полученный из изобутена и бутадиена; сополимер, полученный из изобутена и изопрена; или их смеси.

[0048] Как правило, производное полиолефина содержит полиолефин-замещенный ацилирующий агент, возможно, дополнительно взаимодействующий с образованием сложного эфира, сложного аминоэфира, имида и/или амида. Ацилирующие агенты и полиолефины, подходящие для применения в настоящем изобретении в качестве дополнительных поверхностно-активных веществ, подобны веществам, описанным выше, и также могут включать полиизобутиленовые янтарные ангидриды и их производные. Типичные производные полиизобутиленовых янтарных ангидридов включают гидролизованные янтарный ангидриды, сложные эфиры или дикислоты. Для получения дисперсий на основе металла, предпочтительны полиизобутиленовые производные сукцана. Большая группа производных полиизобутиленового янтарного ангидрида описана в US 4708753 и US 4234435.

[0049] Согласно еще одному варианту реализации изобретения, поверхностно-активное вещество содержит саликсарен (или саликсарат, если вещество находится в форме соли металла). Саликсарен определяют как органический субстрат саликсарата. Подробное описание химии саликсарена и саликсарата приведено в ЕР 1419226 B1, в том числе, способы получения, описанные в примерах 1 - 23 (стр.11, строка 42 - стр.13, строка 47).

[0050] Согласно одному из вариантов реализации изобретения, поверхностно-активное вещество по существу не содержит жирной кислоты или ее производных, таких как сложные эфиры. Согласно одному из вариантов реализации изобретения, поверхностно-активное вещество представляет собой вещество, отличное от жирной кислоты или ее производных.

[0051] Согласно одному из вариантов реализации изобретения, поверхностно-активное вещество содержит по меньшей мере одно вещество, выбранное из гидрокарбил замещенных ариловых сульфокислот, производных полиолефинов, сложных полиэфиров или саликсаренов (или саликсаратов).

[0052] Согласно различным вариантам реализации изобретения, поверхностно-активное вещество по существу не содержит фосфолипидов, (таких как лецитин) и/или аминокислот (таких как саркозины).

[0053] Согласно одному из вариантов реализации изобретения, возможное дополнительное поверхностно-активное вещество содержит гидрокарбил-замещенную ариловую сульфокислоту, полиолефин-замещенный ацилирующий агент, саликсарен или смесь двух или более перечисленных веществ. Согласно одному из вариантов реализации изобретения, полиолефин-замещенный ацилирующий агент представляет собой полиизобутиленовый янтарный ангидрид или его производные.

[0054] Согласно другим вариантам реализации изобретения, поверхностно-активное вещество включает сверхосновный детергент. Сверхосновные детергенты обычно приобретают большую часть или всю свою основность или общее щелочное число (TBN) за счет присутствия основных металлсодержащих соединений (гидроксидов, оксидов или карбонатов металлов, как правило, на основе таких металлов, как кальций, магний или натрий). Такие металлсодержащие сверхосновные детергенты, также называемые сверхосновными или суперосновными солями, обычно представляют собой однофазные, гомогенные системы Ньютона, характеризующиеся содержанием металла, превышающим содержание, которое присутствовало бы для нейтрализации согласно стехиометрии металла и конкретного кислого органического соединения, взаимодействующего с металлом. Как правило, сверхосновные материалы получают путем взаимодействия кислого вещества (обычно неорганической кислоты или низшей карбоновой кислоты, такой как диоксид углерода) со смесью кислого органического соединения (также называемого субстратом), стехиометрического избытка основания металла, как правило, в реакционной среде одного из инертных, органических растворителей (например, минерального масла, нафты, толуола, ксилола) для кислого органического субстрата. Как правило, также присутствует небольшое количество промотера, такого как фенол или спирт, и, в некоторых случаях, небольшое количество воды. Обычно кислый органический субстрат будет содержать достаточное количество атомов углерода для обеспечения нужной степени растворимости в масле.

[0055] Указанные общепринятые сверхосновные вещества и способы их получения хорошо известны специалистам в данной области. Патенты, в которых описаны методы получения основных металлических солей сульфокислот, карбоновых кислот, фенолов, фосфоновых кислот и смесей любых двух или более из перечисленных соединений, включают патенты США 2501731; 2616905; 2616911; 2616925; 2777874; 3256186; 3384585; 3365396; 3320162; 3318809; 3488284; и 3629109. Саликсаратовые детергенты описаны в патенте США 6200936.

[0056] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, поверхностно-активное вещество представляет собой сверхосновный детергент сульфонат кальция, сверхосновный детергент сульфонат натрия или их комбинации.

[0057] Композиции согласно настоящему изобретению могут содержать от 0,1% до 1,5% по массе поверхностно-активного компонента. Согласно различным вариантам реализации изобретения, композиции содержат поверхностно-активный компонент в количестве от 0,1%, 0,25% или 0,5% до 1,5%, 1,0% или даже 0,75% по массе. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, композиции содержат примерно 0,5% по массе поверхностно-активного компонента. Поверхностно-активный компонент может сам содержать одно или более поверхностно-активных веществ и один или более разбавителей, таких как растворитель или минеральное масло. Поверхностно-активный компонент может содержать поверхностно-активное вещество где-то в количестве от 5% до 100% по массе и разбавитель в количестве от 0% до 95% по массе. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, поверхностно-активное вещество составляет от 20%, 30%, 40% или даже 55% до 80%, 70% или даже 60%. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, поверхностно-активное вещество составляет примерно от 50% до 60% по массе при расчете баланса с учетом разбавителя, такого как минеральное масло.

[0058] Композиции согласно настоящему изобретению могут содержать одну или более дополнительных добавок и/или компонентов, подходящих для применения в АНЖТ композициях. Такие добавки и компоненты известны специалистам в данной области техники и не имеют слишком строгих ограничений. Согласно одному из вариантов реализации, композиции, предложенные в настоящем изобретении, включают антиоксидант, например, бутилированный гидрокситолуол.

[0059] Дополнительные добавки, если они присутствуют, обычно присутствуют при концентрации менее чем 2%, 1% или даже 0,1% по массе относительно композиции. Указанные добавки, также как функционализированный полимер и поверхностно-активное вещество, могут содержать некоторое количество разбавителя. Диапазоны содержания активных компонентов, описанные выше, можно также применять к любым дополнительным добавкам, присутствующим в композиции.

Промышленное применение

[0060] Композиции согласно настоящему изобретению получают путем смешивания компонентов, описанных выше. Способы смешивания не имеют слишком строгих ограничений при условии, что они не разрушают структуру гранул АН, но обеспечивают достаточное перемешивание, приводящее к полному впитыванию топливного компонента. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, функционализированный полимерный компонент и поверхностно-активный компонент смешивают в топливном компоненте перед добавлением компонента АН. Согласно