ХЛАДОНОСИТЕЛЬ Российский патент 2003 года по МПК C09K5/00 C09K5/08 

Изобретение относится к промышленности хладоносителей, применяемых как в закрытых, так и открытых системах теплообменного оборудования различного назначения, в частности в аммиачно-холодильных установках.

Хладоноситель должен отвечать следующим требованиям: иметь низкую температуру замерзания, малые вязкость и плотность, высокие теплопроводность и теплоемкость, быть безопасным и безвредным, химически стойким, инертным по отношению к металлам, а также недефицитным и недорогим.

Известные хладоносители на основе хлорфторуглеводородов или гептафторпропана, пентафторэтана и углеводородов, например тетрафторэтана (RU 2135541, 2098445, 1997), представляют собой озоноопасные хладагенты.

Известен хладоноситель, представляющий собой раствор хлористого кальция с добавками сахара и гидроксида кальция (SU 850589 А, 1981). Однако коррозионная активность данного раствора очень высока и требует введения специальных пассиваторов.

Известны хладоносители, представляющие собой водные растворы бишофита и его солей (SU 1594197, 1990), солей бишофита и гидроксида щелочного или щелочноземельного металла (RU 2072381 С1, 1997).

Недостатками этих хладоносителей является то, что они не отвечают требованиям экологической безопасности, вызывают коррозию металлов и имеют высокую вязкость при низких температурах.

Известные хладоносители на основе этилового спирта либо имеют повышенную вязкость из-за присутствия в них агар-агара, либо обладают коррозионной активностью (SU 548620, 1977).

Известна водная композиция этилового спирта, содержащая в качестве ингибитора коррозии смесь C₈-монокарбоновой кислоты или ее соли с неодекановой кислотой или ее солью (WO 97/20901, 1997). Эта ингибирующая смесь эффективна лишь в отношении черных металлов. Коррозия алюминиевых сплавов, сплавов на основе меди ею не замедляется. Кроме того, дороговизна и дефицитность этого ингибитора коррозии затрудняют применение данной композиции в качестве хладоносителя.

За прототип взят хладоноситель, содержащий, мас. %: этиловый спирт - 3,7; гидроксид калия - 20-22; уксуснокислый натрий - 20-22 и воду - остальное (SU 834087 А, 1981). К недостаткам прототипа относятся довольно высокая вязкость и коррозионная активность в отношении амфотерных металлов - алюминия, цинка, сплавов на их основе, а также латуни, которые интенсивно разрушаются в щелочных средах.

Техническим результатом данного изобретения является создание хладоносителя, обеспечивающего низкую температуру замерзания, малые вязкость и плотность, высокие теплопроводность и теплоемкость, безопасность и безвредность, химическую стойкость, инертность по отношению к металлам при его доступности и дешевизне.

Указанный технический результат достигается за счет того, что хладоноситель, содержащий этиловый спирт и воду, дополнительно содержит денатурирующие добавки - скипидар, диэтилфталат, денатониум бензоат и краситель, а также ингибитор коррозии при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Этиловый спирт - 20-95
Диэтилфталат - 0-0,10
Скипидар - 0,05-0,10
Денатониум бензоат - 0,001-0,005
Краситель - 0,0002-0,0035
Ингибитор коррозии - 0,08-2,5
Вода - Остальное
В качестве ингибитора коррозии могут быть использованы любые вещества, эффективно защищающие черные и цветные металлы, например соединения группы азолов, соли адипиновой или пеларгоновой кислоты в сочетании с фосфатами, однако такие добавки не являются безвредными при попадании в организм человека и поэтому применение их нецелесообразно. Предпочтительным является ингибитор коррозии, представляющий собой смесь буры, бензойной кислоты, гидроокиси калия, гидрохинона и окислителя при массовом соотношении 1:2:1,7: 0,1:1 с допусками ±10% по каждому копоненту. В качестве окислителя ингибитор коррозии может содержать любой известный окислитель, предпочтительно соли, комплексные соединения, пероксиды, более предпочтительно соли, например гипохлориты, перманганат калия, бихромат калия.

Гидроокись калия образует с бензойной кислотой буферную смесь - бензоат калия - бензойная кислота и обеспечивает рН среды в пределах 7,0-8,5 при любом разбавлении.

Данный смесевой ингибитор коррозии подобран экспериментально для защиты стали, нержавеющей стали, меди, алюминия и других металлов от коррозии в спиртоводной среде и является экологически безвредным.

В качестве красителя можно использовать любые спирто- и водорастворимые красители, целесообразно, пищевые красители красных, фиолетовых и синих цветов, например красители антоцианинового ряда, индиго, индигокармин, кармин и другие.

Количественное соотношение компонентов хладоносителя выбрано из требований, предъявляемых к хладоносителям (см. выше), а также к денатурированным спиртам: создание легко распознаваемого денатурирующего эффекта и предотвращение использования его не по целевому назначению.

Хладоноситель получают смешением ингредиентов при комнатной температуре.

Нижеследующие примеры в таблице I поясняют, но не ограничивают настоящее изобретение.

Скорость коррозии стали, меди, латуни, припоя, оцинкованного железа и при концентрациях спирта в хладоносителе от 20 до 96% объемных составляет от 0 до 0,009 г/м²•сутки (для разных металлов), что значительно меньше допустимой величины (0,1 г/м²•сутки). В табл. 2-5 приведены теплофизические свойства хладоносителя с разной концентрацией этилового спирта.

По всем классификациям, характеризующим скорость коррозии металлов, величина меньше 0,1 г/м²•сутки соответствует характеристике "совершенно стоек".

В зависимости от соотношения спирта и воды разработанный хладоноситель применим в диапазоне температур от плюс 70^oC до минус 100^oC и отвечает всем необходимым требованиям: имеет низкую температуру замерзания, малые вязкость и плотность, высокие теплопроводность и теплоемкость, является безопасным и безвредным, химически стойким, инертным по отношению к металлам, а также недефицитным и недорогим.

Изобретение относится к промышленности хладоносителей, применяемых как в закрытых, так и в открытых системах теплообменного оборудования, в частности в аммиачно-холодильных установках. Хладоноситель содержит этиловый спирт 20-95 мас.%, диэтилфталат 0-0,10, скипидар 0,05-0,10, денатониум бензоат 0,001-0,005, краситель 0,0002-0,0035, ингибитор коррозии 0,08-2,5 и вода - остальное. Технический результат - создание хладоносителя, обеспечивающего низкую температуру замерзания, малые вязкость и плотность, высокие теплопроводность и теплоемкость, безопасность и безвредность, химическую стойкость, инертность по отношению к металлам при его доступности и дешевизне. 1 з.п.ф-лы, 5 табл.

1. Хладоноситель, содержащий этиловый спирт и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит денатурирующие добавки - скипидар, диэтилфталат, денатониум бензоат и краситель, а также ингибитор коррозии при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:
Этиловый спирт - 20-95
Диэтилфталат - 0-0,10
Скипидар - 0,05-0,10
Денатониум бензоат - 0,001-0,005
Краситель - 0,0002-0,0035
Ингибитор коррозии - 0,08-2,5
Вода - Остальное
2. Хладоноситель по п. 1, отличающийся тем, что в качестве ингибитора коррозии он содержит смесь буры, бензойной кислоты, гидроокиси калия, гидрохинона и окислителя при массовом соотношении 1: 2: 1,7: 0,1: 1 с допусками ±10% по каждому компоненту.