ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ Российский патент 1998 года по МПК C09K5/00 

Изобретение относится к органической химии, а именно к составам охлаждающих жидкостей.

Охлаждающие жидкости (ОЖ) используются для отвода тепла в системах различного назначения, например, в оборудовании компрессорных станций магистральных газопроводов и должны обладать высокими антикоррозионными и теплофизическими свойствами, низкими температурами замерзания и низкой токсичностью. Широкое применение получили водосодержащие ОЖ из-за их хороших пожаробезопасных и теплофизических свойств по сравнению с другими ОЖ.

Применяемые в настоящее время в оборудовании компрессорных станций водные растворы диэтиленгликоля являются коррозионноактивными, имеют достаточно высокую температуру замерзания (не ниже минус 50^oC) и по токсичности относятся к III классу опасности по ГОСТ 12.1.007-76, в то время как наименее опасные вещества по этому ГОСТ относятся к IV классу.

В настоящее время известны ОЖ и водосодержащие гидравлические жидкости на основе водных растворов глицерина и пятиатомного спирта - ксилита, содержащие комплекс антикоррозионных, противоизносных и антипенных добавок. Эти составы являются менее токсичными (IV класс опасности), однако обладают более высокой температурой замерзания и более высокой вязкостью при низких отрицательных температурах, чем ОЖ на основе водных растворов гликолей. (US, 615125, C 10 M 3/04, 1978).

Прототипом предлагаемого технического решения является композиция на основе этиленгликоля, (Негорючие теплоносители и гидравлические жидкости, Справочное руководство /под ред. А.М.Сухотина, - Л.: Химия, 1979, с. 291-292), содержащая следующие компоненты, мас.%:
Этиленгликоль - 50
Сополимер оксидов этилена и пропилена (гидропол 200) - 15,0
Триэтаноламин - 2,0
Бензотриазол - 1,5
Бензойная кислота - 0,1
Ацетаты алифатических аминов (C₁₇-C₂₁) - 0,2
Антивспениватель - 0,01
Вода - Остальное
ОЖ по прототипу обладает довольно низкой температурой замерзания (ниже минус 60^oC), хорошими антикоррозионными и теплофизическими свойствами, но по токсичности относится к III классу опасности.

Задача изобретения - создание состава ОЖ, обладающего улучшенными токсикологическими свойствами и более низкой температурой замерзания, позволяющей применять ОЖ в условиях Крайнего Севера.

Сущность изобретения состоит в том, что в качестве основы охлаждающей жидкости используются эфиры метилового спирта (метоксигликоли) формулы
CH₃O(CH₂-CH₂O)_nH,
где
n = 2 - 5
в виде индивидуального вещества (при одном из значений n), или смесь эфиров с различными значениями n в любом соотношении. Кроме того, в ОЖ входят следующие компоненты, мас.%:
Метоксигликоли формулы CH₃O(CH₂-CH₂O)_nH, где n = 2 - 5 или их смеси в любом соотношении - 60 - 70
Триэтаноламин - 0,1 - 1,0
Бензотриазол - 0,1 - 1,0
Бензоат натрия - 0,05 - 0,15
Вода - Остальное
Указанные составы обладают низкой температурой замерзания ниже минус 60^oC, хорошими антикоррозионными свойствами и относятся к IV классу опасности по ГОСТ 12.1.007-76.

В табл. 1 приведены сравнительные характеристики составов и свойств ОЖ по прототипу и заявляемого состава.

Как видно из сопоставления, заявляемый состав жидкости является менее опасным веществом, чем состав по прототипу, и относится к наименее опасным по ГОСТ 12.1.00776. По эксплуатационным свойствам (температура замерзания, теплофизические свойства) разработанный состав не уступает, а по некоторым из них превосходит прототип.

Состав готовят следующим образом: в смесь эфиров метоксигликоля и воды вводят при температуре 50^oC и перемешивании определенные количества триэтаноламина, бензотриазола и бензоата натрия. Смесь перемешивают до полного растворения компонентов, а затем фильтруют.

Пример 1. К 65 г метоксидиэтиленгликоля формулы CH₃O(CH₂-CH₂O)₂H добавляют 33,6 г воды и перемешивают при температуре окружающей среды.

Затем в эту смесь вводят при температуре 50^oC и непрерывном перемешивании следующие компоненты: 0,8 г триэтаноламина, 0,5 г бензотриазола, 0,1 г бензоата натрия. После того, как введены все компоненты, смесь продолжают перемешивать в течение 3 ч, после чего ее фильтруют.

Полученная таким образом ОЖ обладает следующими свойствами.

1. Скорость коррозии материалов, мм/год
Ст.3 - 0,0001
Сталь 30ХГСА - 0,0001
Бронза Бр.АМц-9-2 - 0,0003
Медь М3 - 0,0008
Алюминий Д16АТ - 0,0007
Латунь Л 63 - 0,0015
2. Температура замерзания минус 69^oC.

3. Удельная теплоемкоть 3,15 кДж/кг•К.

4. Удельная теплопроводность 0,38 Вт/м•К.

5. Токсичность по ГОСТ 12.1.007-76 IV класс.

Варианты возможного осуществления изобретения сведены в табл. 2. Свойства составов, приведенных в табл. 2, соответствуют следующим показателям:
Температура замерзания - минус 60 - 69^oC.

Скорость коррозии материалов, мм/год
Ст.3 - 0,0001 - 0,0002
Сталь 30ХГСА - 0,0001 - 0,0002
Бронза Бр.АМц-9-2 - 0,0002 - 0,0003
Медь М3 - 0,0007 - 0,0009
Алюминий Д16АТ - 0,0006 - 0,0008
Латунь Л 63 - 0,0015 - 0,0017
Теплофизические свойства
1. Удельная теплоемкость 3,10 - 3,30 кДж/кг•К.

2. Удельная теплопроводность 0,37 - 0,4 Вт/м•К.

Токсикологические свойства по ГОСТ 12.1.-007-76 IV класс опасности.

Приведенные результаты подтверждают, что ОЖ разработанного состава обладают совокупностью высоких эксплуатационных характеристик и по токсичности относятся к IV классу опасности, являющемуся самым низким по указанному выше ГОСТ. Кроме того, заявляемые составы являются пожаробезопасными и ингибируют коррозию. Скорость коррозии в них практически всех классов конструкционных материалов не превышает 0,001 мм/год.

ОЖ заявляемых составов обеспечивают высокоэффективное применение в широком диапазоне температур и предназначаются для различных систем терморегулирования, в том числе и для оборудования компрессорных станций магистральных трубопроводов.

Изобретение относится к составам, применяемым в качестве охлаждающих жидкостей, которые используют для отвода тепла в системах различного назначения, например в оборудовании компрессорных станций магистральных газопроводов. Составы должны обладать высокими антикоррозионными свойствами, низкими температурами замерзания и низкой токсичностью. Разработанный состав обладает требуемыми свойствами и по многим показателям превосходит известные композиции, в частности обладает низкой температурой замерзания, ниже минус 60^oС, малотоксичен - относится к lV классу токсичности по ГОСТ 12.1.007-76. Скорость коррозии металлов также значительно снижена. В состав по изобретению входят следующие компоненты, мас.%: метоксигликоль формулы СН₃О(СН₂СН₂О)_n Н, где n = 2-5, или их смесь в любом соотношении 60-70; триэтаноламин 0,1-1,0; бензотриазол 0,1-1,0; бензоат натрия 0,05-0,15; вода остальное. 2 табл.

Охлаждающая жидкость, включающая воду, триэтаноламин, бензотриазол и вещество, содержащее бензоат-ион, отличающаяся тем, что ее основой является метоксигликоль формулы
CH₃O(CH₂CH₂O)_nH,
где n = 2 - 5,
или их смесь в любом соотношении при содержании компонентов в охлаждающей жидкости, мас.%:
Метоксигликоль указанной формулы или их смесь в любом соотношении - 60 - 70
Триэтаноламин - 0,1 - 1,0
Бензотриазол - 0,1 - 1,0
Бензоат натрия - 0,05 - 0,15
Вода - Остальноет