ТЕХНИЧЕСКОЕ МОЮЩЕ-ДЕЗИНФИЦИРУЮЩЕЕ СРЕДСТВО Российский патент 2004 года по МПК C11D3/48 C11D1/72 C11D3/04 

Изобретение относится к области защиты от коррозии и обеззараживания и может найти применение во всех областях промышленности, где имеют место загрязнения поверхности продуктами органического происхождения: масло, смазка, нефть, эмульсии, асфальтосмолопарафиновые отложения, например, при ремонте оборудования, в машиностроении, на транспорте, в нефтедобывающей промышленности для отмывки емкостей, отстойников, насосов и уборки рабочих мест и мойки полов ремонтных мастерских и т.д., особенно, где имеет место соприкосновение с человеческим организмом.

В настоящее время известен целый ряд составов, технических моющих средств, применяемых для очистки различных металлических поверхностей, содержащих поверхностно-активные вещества (ПАВ) различных типов и активную щелочную добавку, включающую кальцинированную соду, силикат натрия в виде его различных модификаций, натриевые соли фосфорной кислоты [Пат. US 3888783, МПК С 11 D 1/83, 1975 г.; А.С. SU №749888, МПК С 11 D 1/83, 1979 г.; А.С. SU №1059001, МПК С 11 D 1/83, 1982 г.; Рекомендации по применению моющих средств для очистки машин и деталей и прочем ремонте. - М.: ГОСНИТИ, 1984 г.].

Но вышеуказанные средства характеризуются пониженной смачивающей способностью, образованием большого количества пены, недостаточно высокой моющей способностью и соответственно сравнительно низким качеством очистки металлических изделий.

Известны моющие средства для очистки металлических поверхностей “ТЕМП-100”[А.С. SU №644819, МПК С11 D 1/83, 1978 г.], “ТЕМП-100Д” [A.C. SU №973607, МПК C 11 D 1/83, 1980 г.], моющее средство “ОСА” [А.С. SU №1004466, МПК С 11 D 1/83, 1981 г.], содержащие неионогенные ПАВ, метасиликат натрия, ди- или тринатрийфосфат, кальцинированную соду и небольшое количество калиевой соли оксиэтилированных алкилфенолов фосфорной кислоты.

Основным недостатком известных моющих средств является низкая моющая способность, а также большое содержание фосфатсодержащих соединений, попадание которых в сточные воды наносит вред окружающей среде.

Из уровня техники также известны моющие средства для очистки металлических поверхностей:

- моющее средство для очистки металлической поверхности [ОПМ-1-A.C. SU №1382845, МПК С 11 D 1/83, 1986 г.; Пат. RU №2041927, МПК C11 D 1/72, 1993 г.; Пат. RU №2079550, МПК C 11 D 1/83, 1995 г.], содержащее неионогенные ПАВ Неонол АФ_9-12 и Неонол АФ_9-6, триполифосфат натрия или тринатрийфосфат, кальцинированную соду;

- состав для очистки металлической поверхности [Пат. RU №2109804, МПК C l1 D 1/00, 1996 г.; Пат. RU №2194748, МПК C 11 D 1/83, 2001 г], содержащий анионное (преимущественно алкилбензосульфонат натрия) и неионогенные (преимущественно Неонолы) ПАВ, комплексообразователь - триполифосфат натрия и активатор моющего действия - жидкое стекло и карбонат натрия;

моющее средство для очистки металлической поверхности [Пат. RU №2200188, МПК С 11 D 1/66, 2000 г.], содержащее анионное (преимущественно алкилбензосульфонат натрия), неионогенные (преимущественно, Неонолы, Синтанол) ПАВ, комплексообразователь - хотя бы одно соединение из ряда: двузамещенные, трехзамещенные фосфаты и полифосфаты щелочных металлов, и активатор моющего действия - хотя бы одно соединение из ряда: бораты, тетрабораты, силикаты, карбонаты щелочных металлов.

К основным недостаткам известных моющих композиций следует отнести:

- недостаточно высокую моющую способность, особенно к нефтяным смолистым соединениям, к графитовым смазкам;

- недостаточная смачиваемость очищаемой поверхности;

- невозможность использования моющего средства многократно;

корродирование металлических поверхностей.

Также известно моющее средство для очистки металлических поверхностей “Электрин” [Пат. RU №2132368, МПК С 11 D 1772, 1999 г.], содержащее, мас.%: неионогенные поверхностно-активные вещества - 1,2-1,6; метасиликат натрия - 43,5-45 и карбонат натрия до 100.

Недостатками данного моющего средства являются:

- большое содержание метасиликата натрия, так как при содержании его более 20% на очищаемой поверхности происходит выделение SiO₂, который препятствует очистке, т.е. снижает моющую способность средства;

- низкое содержание ПАВ, количество которого влияет на качество очистки от загрязнений;

- невозможность использования средства многократно.

Известны технические моющие средства, содержащие, мас.%: комплексообразователь 8-19; ингибитор коррозии, выбранный из жидкого стекла, силикатов 8-12; адсорбент, выбранный из вермикулита, карбоксиметилцеллюлозы 6-9; неионогенное ПАВ 4,5-8,5; анионоактивное ПАВ 2,5-5,5; антисептик, выбранный из уротропина, этилового спирта 0,1-4,1; основной компонент, представляющий собой по крайней мере одно соединение из ряда: карбонаты, сульфаты, бораты щелочных металлов [Пат. RU №2200189, МПК С 11 D 1/83, 29.01.01.].

Основными недостатками данных средств является:

- использование дорогого сырья - карбоксиметилцеллюлозы;

- малая эффективность антисептического действия;

- использование в большом количестве токсичных соединений боpa, который оказывает негативное влияние на окружающую среду.

Для чистки и обезжиривания металлических поверхностей используют средство, содержащее, мас.%: тетраборнокислый натрий 42-50; смесь полиэтиленгликолевых эфиров синтетических первичных спиртов (С₁₂-С₁₄) 4-8; пеногаситель 0,05-0,15 и кальцинированную соду до 100 [Пат. RU №2161185, МПК С 11 D 1/72, 15.03.2000 г.].

О нецелесообразности использования соединений бора сказано выше. Также недостатками данного моющего средства являются:

- использование дополнительно пеногасителя, что удорожает моющее средство;

- отсутствие антисептика и ингибитора коррозии.

Известно жидкое моющее средство для очистки твердой поверхности, преимущественно металлической, которое содержит, мас.%: полиоксиэтилированный моноалкилфенол на основе тримеров пропилена 0,01-4,0; натриевая соль полиакриловых кислот 0,01-2,0; карбонат натрия 0,1-4,0; силикат натрия 0,01-5,0; фторсодержащее ПАВ 0,001-0,4; вода - остальное до 100 [Пат. RU №2190011, МПК C 11 D 3/24, 11.10.2000 г.].

Основным недостатком данного средства является товарная форма, представляющая собой водный раствор, что экономически нецелесообразно при его транспортировании, а также создает дополнительные трудности при его хранении и транспортировании в зимний период. Другим недостатком является большой расход средства (23,1 г/л), что также экономически нецелесообразно.

Известно моющее средство для очистки коптильных камер и труб дымоходов от налета-нагара коптильного дыма, содержащее, мас.%: карбонат натрия 19-23; тринатрийфосфат 14-16; гидроксид натрия 12-14; метасиликат натрия 39-42; неионогенное ПАВ 2-5; вода до 100 [Пат. RU №2010844, МПК 5 С 11 D 1/66, 04.02.92 г.].

Основным недостатком данного моющего средства является большое содержание метасиликатов, так как при содержании его более 20% на очищаемой поверхности происходит выделение SiO₂, которая препятствует очистке, т.е. снижает моющую способность средства.

Наиболее близким техническим решением - прототипом является техническое моющее дезинфицирующее средство для очистки загрязненных поверхностей [Пат. RU 2196814, МПК С 11 D 3/48, 04.01.01 г.], содержащее, мас.%:

Неионогенное ПАВ – синтанол 32-36

Кальцинированная сода 10-12

Триполифосфат натрия 20-24

Силикат натрия 10-12

Бактерицидно-антикоррозионная

добавка До 100

В качестве бактерицидно-антикоррозионной добавки используют нейтрализованный содой каустической хлористый N-метиленфосфониевый карбамид.

Недостатками данного средства являются:

- большое содержание дорогого ПАВ (синтанола) и бактерицидно-антикоррозионой добавки, что экономически нецелесообразно;

- малое содержание щелочной добавки - карбоната натрия в прототипе, что недостаточно для обеспечения оптимальной щелочности рН=11,5-13;

- сравнительно низкое моющее действие;

- высокая концентрация используемого средства.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение моющего действия, снижение расхода дорогих компонентов и расширение спектра бактерицидно-антикоррозионного действия - для подавления роста сульфатвосстанавливающих бактерий и ингибирующих свойств - для ингибирования сероводородной коррозии металлов, что позволит использовать данное средство в нефтедобывающей промышленности, где остро стоят указанные проблемы.

Поставленная задача изобретения достигается тем, что моющее средство, содержащее неионогенное ПАВ, триполифосфат натрия, силикат натрия, кальцинированную соду и бактерицидно-антикоррозионную добаку, в качестве неионогенного ПАВ используют оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена общей формулы:

С₉Н₁₉С₆Н₄O(С₂Н₄O)_nН,

где C₉H₁₉ - алкильный радикал изононил;

n - усредненное число молей этилена, присоединенное к одному молю алкилфенола,

а в качестве бактерицидно-антикоррозионной добавки используют продукт взаимодействия N’, N-тетраметил-диаминометана с алкенилхлоридами (хлористая четвертичная аммонийная соль), представляющий собой соединение общей формулы:

[А-R]⁺Cl^- или [R-A-R]²⁺2Cl^-,

где А-N, N’-тетраметил-диаминометан;

при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Неионогенный ПАВ 8-10

Триполифосфат натрия 20-25

Силикат натрия 2-5

Бактерицидно-антикоррозионная добавка 3-5

Кальцинированная сода До 100

Введение в композицию хлористой четвертичной аммонийной соли позволит увеличить антикоррозионную и бактерицидную активность при высокой моющей способности средства в целом.

Четвертичные аммонийные соли получают в кристаллическом виде и в виде водных растворов.

Получение соли в кристаллическом виде осуществляют, например, следующим образом:

N’, N-тетраметил-диаминометан растворяют в обезвоженном ацетоне и при постоянном перемешивании добавляют 3-хлор-2-метилпропен. Реакцию проводят при 50° С и атмосферном давлении в течение 8 ч. Образовавшуюся соль отфильтровывают, промывают свежей порцией ацетона и сушат до постоянного веса при 60° С.

На способ получения вышеуказанных четвертичных солей, предлагаемых к использованию в заявляемом техническом моющем средстве, подана заявка на изобретение №2002101451 от 11.01.02.

Для приготовления моющего средства другие компоненты должны соответствовать следующим требованиям.

Неионогенные ПАВ - оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена - используют Неонол АФ_9-12 и Неонол АФ_9-6 по ТУ 2483-077-057-66801-98.

- Метасиликат натрия (жидкое стекло) - ГОСТ 13078-81, ТУ 2145-026-00204872-2002 или ГОСТ 13079-93.

- Триполифосфат натрия - ГОСТ 13493-93 или ТУ 2148-037-00194441-02.

Карбонат натрия - (сода кальцинированная) - ГОСТ 5100-85.

Предлагаемое моющее средство получают методом механического смешения входящих в его состав исходных компонентов, которые загружают в смеситель и перемешивают с использованием мешалки. Последовательность загрузки компонентов определяется их свойствами.

В стеклянный реактор, снабженной рубашкой обогрева и мешалкой загружают расчетное количество ПАВ, метасиликата натрия (жидкое стекло) и четвертичную аммонийную соль. Нагревают до температуры 40° С и выдерживают в течение 20 мин. Затем в реактор при постоянном перемешивании добавляют ТПФ и карбонат натрия. По окончании процесса готовый продукт, представляющий собой сыпучий порошок, выгружается в тару.

Примеры приготовления предлагаемого технического моющего средства представлены в табл.1.

Техническое моющее средство было испытано на моющую дезинфицирующую и антикоррозионную активность.

Моющую способность определяют по методике [1], которая заключается в следующем.

Предлагаемое моющее средство растворяют в воде. Испытываемая концентрация водного раствора моющего средства являлась оптимальной для проявления своих рабочих свойств.

На металлическую пластинку с подготовленной поверхностью равномерным слоем наносят 0,1-0,2 г модельного загрязнения, представляющего собой пастообразную смесь нефтешлама, масла, отработанной водной эмульсии, применяемой в металлообработке.

Пластинку промывают в испытываемом водном растворе предлагаемого технического моющего средства (ТМС) в течение 2 ч при перемешивании и начальной температуре моющего раствора 7° С. По окончании испытаний пластинку извлекают из моющего раствора, затем сушат на воздухе, взвешивают. Моющую способность определяют по разности масс пластинки до и после испытания.

Результаты испытаний представлены в табл.2.

По результатам испытаний установлено, что моющая способность образца предлагаемого средства составляет 85-90% по сравнению с 70% у прототипа и 50-60% у таких технических моющих средств, как Вимол, Мойтар, Лабомид, 67% - у МС-6, МС-8.

Определение антикоррозионных свойств определяют по методикам [2, 3], которая заключается в следующем. Для испытания были взяты оптимальные составы согласно примерам 5 и 6. На бумажный фильтр, помещенный в чашку Петри, с помощью шпателя равномерно наносят 2 г чугунной стружки, в мерную пипетку отбирают 2 мл испытуемого раствора ТМС и равномерно смачивают стружку на фильтре. Чашку Петри закрывают крышкой и выдерживают 2 ч при комнатной температуре, исключая попадания прямых солнечных лучей. Затем фильтр вынимают из чашки Петри, удаляют стружку, а фильтр просушивают при комнатной температуре. После этого по характеру и количеству пятен на фильтре или по их отсутствию оценивают антикоррозионные свойства в баллах. Испытания проводят параллельно в двух чашках Петри. В результате проведенных испытаний было выяснено, что образец предлагаемого ТМС выдерживает испытание на коррозию - 0 баллов, что соответствует отсутствию коррозии. Аналогичный результат у прототипа.

Степень защиты от сероводородной коррозии определяли по методике [4], которая заключается в следующем.

Для опытов берут стальные образцы марки 08-КП, которые предварительно обрабатывают пескоструйным аппаратом, обезжиривают соляной кислотой, затем промывают водой и ацетоном. После этого сушат 2 ч в эксикаторе и взвешивают. В качестве среды используют предварительно обескислороженную углекислотой воду, которую затем насыщают сероводородом до концентрации 100 мг/л. Предварительно обработанный и взвешенный стальной образец помещают на 6 ч в подготовленную среду, содержащую моющее средство в количестве 0,5 мас.%. Для сравнения берется сероводородсодержащая среда без содержания моющего средства. После проведения испытаний стальные образцы обезжиривают соляной кислотой, промывают водой и ацетоном, сушат в эксикаторе 2 ч и взвешивают.

Защитный эффект L, (%) определяют по формуле

где С_к, С_и - скорости коррозии в сероводородсодержащей среде соответственно без МС и с МС, г/(м²·^ч).

Скорость коррозии определяют по формуле

где m₁, m₂ - соответственно массы стального образца до проведения испытания и после проведения испытания, г;

t - время проведения испытания, ч;

S - площадь стального образца, м².

Как показывают результаты испытаний (табл.2) заявляемое моющее средство при использовании его в количестве 0,5 мас.% обеспечивает защитный эффект от сероводородной коррозии не менее 90%, что выше, чем у прототипа, защитный эффект которого составляет 75%.

Определение бактерицидных свойств образцов прототипа, заявляемого средства и не содержащего бактерицидно-антикоррозионную добавку осуществляют по методике [2].

Для испытаний используют зараженную, не пригодную к эксплуатации водную смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ), имеющую IV балла биопоражения.

Первый образец (холостой) представляет собой 9 см³ указанной СОЖ. Второй образец - 9 см³ прототипа следующего состава, мас.%:

Синтанол 32

Кальцинированная сода 10

Триполифосфат натрия 20

Силикат натрия 12

Бактеридицидно-антикоррозионная добавка Остальное

Третий образец - 9 см³ заявляемого ТМС.

Затем в каждый образец добавляют по 1,0 мл индикатора - 0,5 мас.% водного раствора 2,3,5-трифенилтетразолина хлористого (ТТХ). Образцы выдерживают в термостате при (30±5)° С в течение времени, необходимого для проявления характерной окраски в испытуемых СОЖ (1-5 суток). Оценивают визуально наличие и интенсивность окраски образцов и определяют балл микробиологического поражения последних.

В результате испытаний было выяснено, что по истечении испытательного срока прототип и образец с предлагаемым составом имел балл биопоражаемости 0 (табл. 3).

Оценку бактерицидной активности в отношении роста сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ) проводили по методике [5].

В испытаниях использовали культуру СВБ - штамм ДС-2198. В промысловую воду, содержащую СВБ, вводят определенное количество испытуемого образца ТМС и выдерживают 24 ч при 32° С. Затем по 1 мл этих проб вводят в бутылочки с питательной средой Постгейта. Пробы термостатируют при 32° С в течение 15 суток, а затем определяют в них содержание сероводорода. В качестве контроля используют пробы без добавок ТМС.

Бактерицидную активность оценивают по степени подавления роста СВБ, которую вычисляют по формуле

где C₁ и С₂ - содержание сероводорода соответственно в контролируемой и исследуемой пробах, мг/л.

Опыты повторяли дважды. Усредненные результаты для каждой концентрации реагента представлены в табл.3.

Как видно из табл. 3 образцы ТМС, полученные с использованием четвертичных аммонийных солей более эффективно подавляют рост СВБ по сравнению с образцом, где в качестве бактерицидной добавки используется только хлористый N-метиленфосфониевый карбамид.

Таким образом показано, что созданное моющее средство позволяет расширить ассортимент технических моющих средств и обладает выраженными моющими, антикоррозионными и бактерицидными свойствами.

Изобретение относится к области защиты от коррозии и обеззараживания и может найти применение во всех областях промышленности, где имеют место загрязнения поверхности продуктами органического происхождения: маслами, смазками, нефтью, эмульсиями, асфальтосмолопарафиновыми отложениями, например, при ремонте оборудования, в машиностроении, на транспорте, в нефтедобывающей промышленности для отмывки емкостей, отстойников и насосов, уборки рабочих мест и мойки полов ремонтных мастерских. Техническое моюще-дезинфицирующее средство содержит в мас.%:

Неионогенное ПАВ (оксиэтилированные

моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена) 8-10

Триполифосфат натрия 20-25

Силикат натрия 2-5

Бактерицидно-антикоррозионная добавка

(продукт взаимодействия N’, N-тетраметил-

диаминометана с алкенилхлоридами) 3-5

Кальцинированная сода До 100

Технический результат – повышение моющего действия, снижение расхода дорогих компонентов и расширение спектра бактерицидно-антикоррозионного действия. 1 з.п.ф-лы, 3 табл.

1. Техническое моюще-дезинфицирующее средство для очистки металлической поверхности от органических загрязнений, содержащее неионогенное поверхностно-активное вещество (ПАВ), триполифосфат натрия, силикат натрия, бактерицидно-антикоррозионную добавку и кальцинированную соду, отличающееся тем, что в качестве неионогенного ПАВ используют оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена, а в качестве бактерицидно-антикоррозионной добавки используют продукт взаимодействия N’,N-тетраметил-диаминометана с алкенилхлоридами при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Неионогенное ПАВ

(оксиэтилированные моноалкилфенолы

на основе тримеров пропилена) 8-10

Триполифосфат натрия 20-25

Силикат натрия 2-5

Бактерицидная антикоррозионная добавка

(продукт взаимодействия N’,N-тетраметил-

диаминометана с алкенилхлоридами) 3-5

Кальцинированная сода До 100

C₉H₁₉C₆H₄O(C₂H₄O)_nH,

где C₉H₁₉ - алкильный радикал изононил;

n - усредненное число молей этилена, присоединенное к одному молю алкилфенола.

[A-R]⁺Cl^- или [R-A-R]²⁺2Cl^-,

где А - N,N’-тетраметил-диаминометан формулы

(СН₃)N-CH₂-N(CH₃)₂