АНТИФРИЗ Российский патент 1997 года по МПК C09K5/00 

Изобретение относится к охлаждающим жидкостям на основе водно-гликолиевых жидкостей, которые используются при пониженных температурах, в частности для охлаждения в производстве аммиака. Возможно применение для охлаждения двигателей внутреннего сгорания и в других охлаждающих системах.

Известны различные водно-этиленгликолевые антифризы, которые в зависимости от температуры замерзания имеют разную концентрацию этиленгликоля в водном растворе и содержат антикоррозионные присадки (1).

Недостатком указанных составов является то, что известные присадки не обеспечивают сохранение исходных свойств антифриза в различных условиях эксплуатации.

Наиболее близким по совокупности признаков является антифриз на основе водно-гликолиевых жидкостей, содержащий бензоат натрия (0,01 5 мас.) и органический фосфат (триэтаноламинофосфат 3-10 мас.) (2)(см. "Негорючие теплоносители и гидравлические жидкости". Справочное руководство, под редакцией А.М.Сухотина, л. Химия, 1979 г. стр. 290-291 прототип).

Недостатком приведенного состава является то, что при использовании его в качестве охлаждающей жидкости в системах охлаждения аммиачных компрессоров происходит ухудшение эксплуатационных свойств антифриза, которое приводит к потере производительности перекачивающего насоса при подаче его к охлаждающим объектам. Потеря производительности перекачивающего антифриз насоса фиксируется снижением давления на нагнетании насоса. При снижении давления на нагнетании насоса количество и скорость перекачиваемой жидкости уменьшается, эффективность охлаждения ухудшается и реле, контролирующее скорость потока антифриза (для аммиачных компрессоров не менее 1,2 м/сек), отключает компрессор с целью недопущения перегрева.

Кроме указанного недостатка в процессе эксплуатации имеет место повышение коррозионной активности антифриза.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных свойств антифриза и снижение его коррозионной активности.

Поставленная задача решается тем, что известный антифриз на основе водно-этиленгликолевого раствора, содержащий бензоат натрия и органический фосфат, в качестве органического фосфата содержит трибутилфосфат при следующем соотношении компонентов (мас.):
этиленгликоль 30,0 66,7
бензоат натрия 0,1
трибутилфосфат 0,1
вода остальное.

Трибутилфосфат вводят в исходный раствор антифриза или в момент снижения давления на нагнетании перекачивающего насоса.

Предложенный антифриз обеспечивает бесперебойную длительную работу оборудования, снижается коррозионная активность антифриза.

Указанный эффект достигается за счет того, что в отличие от известных составов в предложенном составе антифриз содержит трибутилфосфат, который наряду с тем, что от применяется как ингибитор коррозии черных металлов в сернистых топливах и маслах для автомобильных двигателей, он еще обладает противоокислительными свойствами (см. А.Альцыбеева, С. Левин. "Ингибиторы коррозии металлов." Л. "Химия", 1968 г. с.192, W1613).

Поскольку этиленгликоль весьма склонен к окислению, указанное свойство трибутилфосфата дает преимущество по сравнению с известными органическими фосфатами, которые применяются в этиленгликолевых антифризах, но противоокислительными свойствами не обладает.

Все это обеспечивает уменьшение накопления в антифризе побочных примесей, ухудшающих эксплуатационные свойства. Кроме того, трибутилфосфат изменяет поверхностное натяжение жидкости, что приводит к эффекту пеногашения и предотвращения образования эмульсий, что также улучшает эксплуатационные свойства охлаждающей жидкости.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Компоненты смесей соответствуют следующим требованиям:
этиленгликоль OH-CH₂-CH₂-OH, ГОСТ 19710-83
бензоат натрия C₆H₅COONa, ТУ 6-09-2785-73
трибутилфосфат (C₄H₉)₃P0₄, ТУ 6-02-733-84
вода дистиллированная.

В отдельную емкость отбирают 66,7% мас. этиленгликоля, в другую емкость
30,2% мас. воды. В третью емкость отбирают 3% мас. воды, нагревают ее до 50-60 C и растворяют в ней 0,1% мас. бензойнокислого натрия. Все три составляющие сливают в общую емкость, куда добавляют 0,1% мас. трибутилфосфата и тщательно перемешивают. Антифриз имеет температуру замерзания -75^oC, d²⁰ ₄ 1,08718. Приготовленный антифриз передают на эксплуатацию в систему охлаждения компрессоров в производстве аммиака из природного газа. Производительность компрессоров 1250 кг/час по жидкому аммиаку. Количество антифриза в системе охлаждения 160 л. Насос для перекачки антифриза центробежного типа (LESI BOB 40/25) производительностью 2 м³/час, число оборотов двигателя 15000 об/мин. Давление на нагнетании насоса контролируют по показаниям манометра.

Скорость коррозии определяют потенциометрически в начале и конце эксплуатации антифриза. Эксплуатационные показатели, характеризующиеся изменением при эксплуатации давления на нагнетании насоса, перекачивающего антифриз, и скорость коррозии в начале и конце эксплуатации приведены в таблице.

Пример 2. Аналогично примеру 1.

Количество этиленгликоля 50% мас.

температура замерзания 36^oC,d²⁰ ₄ 1,0682.

Пример 3. Аналогично примеру 1.

Количество этиленгликоля 30,0% мас.

температура замерзания 14^oC, d²⁰ ₄ 1,0399.

Пример 4. Аналогично примеру 2.

Трибутилфосфат вводят после снижения давления на нагнетании насоса. В частности, после эксплуатации исходного антифриза, не содержащего трибутилфосфат, в течение 1 суток. После чего антифриз сливают из системы в отдельную емкость, добавляют 0,1 мас. трибутилфосфата, тщательно перемешивают и возвращают в систему. Работа насоса восстанавливается и обеспечивается длительная (не менее 3-х месяцев) его эксплуатация.

Пример 5 (контрольный). Аналогично примеру 1.

В качестве органического фосфата используют триэтаноламинофосфат.

Пример 6 (контрольный). Аналогично примеру 2.

В качестве органического фосфата используют триэтаноламинофосфат.

Пример 7 (контрольный). Аналогично примеру 3.

В качестве органического фосфата используют триэтаноламинофосфат.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Приведенные в таблице данные показывают, что составы антифриза (примеры 1-3) по сравнению с известными (примеры 5-7) обеспечивают непрерывную работу оборудования не менее 3 месяцев. В примерах 5-7 из-за снижения давления на нагнетании насоса после эксплуатации в течение 1 суток антифриз слит из системы охлаждения и заменен новым.

Пример 4 показывает, что трибутилфосфат можно вводить не только в исходный антифриз, а и после снижения давления (до 0,4 кг/см²). При этом работа насоса восстанавливается и система эксплуатируется не менее трех месяцев. Следует отметить, что требуемое количество трибутилфосфата (0,1% мас.) ниже количества триэтаноламинофасфата по прототипу (30-10%).

Во все примерах с трибутилфосфатом антифриз имеет скорость коррозии ниже как в начале, так и в конце эксплуатации по сравнению с антифризом с триэтаноламинофосфатом.

Использование: в системах охлаждения компрессоров в производстве аммиака, для охлаждения двигателей внутреннего сгорания и в других охлаждающих системах. Сущность: антифриз содержит в мас. проц.: этиленгликоль 30,0-66,7, бензоат натрия 0,1, трибутилфосфат 0,1, вода - остальное. 1 табл.

Антифриз на основе водноэтиленгликолевого раствора, содержащий бензоат натрия и органический фосфат, отличающийся тем, что в качестве органического фосфата он содержит трибутилфосфат при следующем соотношении компонентов, мас.

Этиленгликоль 30,0 66,7
Бензоат натрия 0,1
Трибутилфосфат 0,1
Вода Остальноес