ИНГИБИРОВАННЫЙ ТЕПЛОНОСИТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК C09K5/00 

Изобретение относится к производству и применению теплоносителей для двигателей внутреннего сгорания автомобилей, судов, сельхозтехники и прочих замкнутых систем охлаждения различных технологических процессов промышленности.

Изобретение решает задачу экологического и эффективного охлаждения двигателей внутреннего сгорания и других замкнутых систем.

Известен теплоноситель для систем обогрева и охлаждения, содержащий, мас. % : отход процесса гидратации окиси этилена 60-95,5 и дистиллированная вода до 100, отход процесса гидратации окисли этилена содержит, мас.%: полигликоли 15-50, вода 0,1-0,5 и эфиры полигликолей до 100% (1).

Состав известного теплоносителя не содержит в своем составе противокоррозионных присадок и не защищает от коррозии конструкционные материалы систем охлаждения.

Наиболее близким техническим решением является теплоноситель для систем охлаждения, содержащий, мас.%: Этиленгликоль 25-75
Алифатическая
одноосновная кис- лота С₆-С₁₂ 0,1-5,0 Тетраборат натрия 0,1-5,0 Гидрокарбилтиазол 0,1-5,0 Гидрооксид натрия 0,1-5,0 Бензотриазол 0,1-5,0 Силикат натрия 0,1-5,0 Молибдат натрия 0,1-5,0
Вода (и пеногаси- тель) Остальное
Недостатками прототипа являются высокая стоимость из-за сложного состава, включающего 7 присадок при суммарном содержании 0,7-35,0 мас.%, а также из-за необходимости использования товарного этиленголиколя, производство которого весьма дорого, недостаточно высокая степень защиты основных конструкционных материалов систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания.

Целью изобретения является снижение стоимости ингибированного теплоносителя при одновременном увеличении защитной способности композиции к основным конструкционным материалам современных систем охлаждения (чугун, алюминиевые сплавы типа силумин).

Сущность изобретения заключается в том, что ингибированный теплоноситель для систем охлаждения, содержащий гликолевый компонент, борат, силикат, азол, пеногаситель, воду, где в качестве гликольсодержащего компонента используются побочные гликоли производства этиленгликоля, в качестве силиката - высокомодульное жидкое стекло - силикатный модуль 2,8, дополнительно содержит бороглюконат натрия или кальция, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Побочные гликоли
производства эти- ленгликоля 25-65 Тетраборат натрия 0,1-0,15
Высокомодульное жидкое стекло 0,8-1,2 Азол 0,03-0,05
Бороглюконат нат- рия или кальция 0,05 Пеногаситель 0,005-0,05 Вода Остальное
Побочные гликоли, используемые в составе композиции, образуются на стадии первичного раствора второй ректификационной колонны производства этиленгликоля и имеют следующий состав, мас.%: Этиленгликоль 70-90 Диэтиленгликоль 0,5-5,0 Триэтиленгликоль 0,1-1,0
Вода с возмож-
ными техноло-
гическими приме- сями До 100
Указанная совокупность признаков позволяет несмотря на высокую агрессивность отдельно взятых побочных гликолей (гликольсодержащего компонента) получить теплоноситель с низкой стоимостью (как показывают расчеты, приведенные ниже, себестоимость нового антифриза в 2,5-2,0 раза ниже себестоимости антифриза Тосол А-40 и состава по прототипу, удовлетворяющий по всем параметрам требованиям стандарта СЭВ 2130-80, а по коррозионным показателям даже превосходящий показатели аналогов и прототипа для чугуна и стали в 5 раз, для алюминиевого сплава в 3 раза.

Скорость коррозии металлов в различных охлаждающих средах приведены в табл.1.

Из приведенных в табл.1 данных следует, что все проанализированные составы имеют более низкие по сравнению с заявленной композицией противокоррозионные свойства. Следует заметить особую коррозионную агрессивность побочных гликолей и состава по АС N 1520088.

Скорость коррозии проверялась экспериментальным путем по методикам стандарта СЭВ 2130-80.

Пример получения ингибированного теплоносителя гликольсодержащий компонент теплоносителя отбирается с верхних тарелок (выше 26-ой тарелки) второй ректификационной колонны отгонки этиленгликоля. Состав побочных гликолей, мас. % : этиленгликоль 70-90; диэтиленгликоль 0,5-5,0; триэтиленгликоль 0,1-1,0; остальное вода.

В емкость вместимостью 1 м³ заливают 648 кг побочных гликолей, затем добавляют 5 кг тетрабората натрия, десятиводного, по 0,5 кг бензотриазола и бороклюконата натрия, 10 кг высокомодульного жидкого стекла с модулем 4 и плотностью 1,24 г/см³, 0,5 кг пеногасителя и 335,5 кг дистиллированной воды или парового конденсата. Состав перемешивается до однородности в течение 0,5-1,0 ч, чем достигается стабилизация присадок.

Сравнительный анализ заявленного состава с аналогами и прототипом показывает, что заявленное изобретения отличается тем, что использование новой сырьевой базы, как для ингибиторной композиции, так и для основы теплоносителя позволяет снизить стоимость и дефицитность антифризов в целом, а также при снижении суммарного содержания противокоррозии присадок (игнибиторов) существенно увеличить его защитную способность к основным конструкционным материалам систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Заявленное решение является новым и имеет изобретательский уровень, так как оно не следует явным образом из уровня техники. Сказанное можно подтвердить и тем обстоятельством, что исходные продукты для производства ингибированного теплоносителя известны не один десяток лет, общественная потребность в создании дешевого эффективного теплоносителя также существует многие десятки лет, однако использование побочных гликолей взамен высокосортных этиленгликолей, как следует из патентно-информационных исследований, с положительным эффектом, как у заявленного изобретения, не было выявлено.

Для экспериментальной проверки заявленного состава были подготовлены 8 смесей различного состава, три из которых показали оптимальные результаты (составы 3, 4, 5 в табл.2). Смеси для испытаний ингибированного теплоносителя готовили аналогично описанному примеру получения ингибированного теплоносителя путем перемешивания в водно-гликолевом растворе соответствующего состава по воде и гликолю, согласно заданной температуре замерзания теплоносителя (справочные данные: Демент "Гликоли и другие производные окиси этилена". Испытания проводили по методике СТ СЭВ 2130-80.

Уменьшение концентрации побочного гликоля ниже 25 мас.% приводит к повышению температуры замерзания теплоносителя выше минус 20^о С, что не эффективно для эксплуатации. Увеличение концентрации побочного гликоля более 65 мас.% вызывает так же повышение температуры замерзания и не оправдано с экологической точки зрения. Снижение концентрации тетрабората натрия ниже 0,1% не обеспечивает такой показатель как "Резерв щелочности" ингибированного теплоносителя, а увеличение концентрации выше 0,15% вызывает склонность состава к гелеобразованию, что не допустимо.

Снижение концентрации высокомодульного жидкого стекла ниже 0,8% не обеспечивает достаточную защиту от коррозии алюминиевого сплава и припоя, увеличение концентрации выше 1,2% вызывает образование геля.

Для обеспечения надежной защиты меди и латуни от коррозии в указанном теплоносителе необходимо поддерживать оптимальную концентрацию азола на уровне 0,03-0,5 мас. % . Снижение концентрации ниже этого уровня вызывает коррозию, увеличение концентрации выше данного уровня экономически неоправдано.

Концентрация бороглюконата 0,05 мас.% является оптимальной для обеспечения защиты как черных, так и цветных металлов.

Использование: теплоноситель для двигателей внутренного сгорания автомобилей, судов, сельхозтехники и других замкнутых систем охлаждения технологических, промышленных процессов. Сущность изобретения: ингибированный теплоноситель содержит, мас.%: побочные гликоли производства этиленгликоля 25 - 65; тетраборат натрия 0,1 - 0,15; высокомодульное жидкое стекло с силикатным модулем 2,8 0,8 - 1,2; бензотриазол 0,03 - 0,05; бороглюконат натрия или кальция 0,05; пеногаситель 0,005 - 0,05; вода остальное. Побочные гликоли производства этиленгликоля имеют следующий состав, мас.%: этиленгликоль 70 - 90; диэтиленгликоль 0,5 - 5,0; триэтиленгликоль 0,1 - 1,0; вода остальное. 2 табл.

ИНГИБИРОВАННЫЙ ТЕПЛОНОСИТЕЛЬ для систем охлаждения, включающий гликольсодержащий компонент, тетраборат натрия, силикат, бензотриазол, пеногаситель и воду, отличающийся тем, что в качестве гликольсодержащего компонента он содержит побочные гликоли производства этиленгликоля, в качестве силиката - высокомодульное жидкое стекло с силикатным модулем 2,8 и дополнительно содержит бороглюконат натрия или кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Побочные гликоли производства этиленгликоля - 25 - 65
Тетраборат натрия - 0,1 - 0,15
Высокомодульное жидкое стекло с силикатным модулем 2,8 - 0,8 - 1,2
Бензотриазол - 0,03 - 0,05
Бороглюконат натрия или кальция - 0,05
Пеногаситель - 0,005 - 0,05
Вода - Остальное