АНТИГОЛОЛЕДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК C09K3/18 

Изобретение относится к антигололедной композиции и способу ее получения и предназначено для использования в коммунальном хозяйстве и дорожной службе для зимнего содержания дорог с целью предотвращения образования наледи, а также в химической отрасли промышленности.

Считается, что зимнее содержание дорог обеспечивается за счет предотвращения наледи на дорогах, что достигается путем нанесения на дороги реагентов, составов или композиций, снижающих температуру замерзания воды. Наиболее простым и доступным антигололедным реагентом служит хлорид натрия (Инструкция по охране природной среды при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог ВСН 8-89, М.: Минавтодор, 1989, с.14). Хлорид натрия позволяет снизить температуру образования наледи на дорогах, поскольку температура замерзания 23,3%-ного водного раствора хлорида натрия составляет минус 21,2°С (Справочник химика, т.3, М.: Химия, 1964, с.213). Однако хлорид натрия коррозионно-активен, что сокращает срок службы транспорта, вызывает порчу обуви, кроме того, хлорид-ион оказывает неблагоприятное влияние на экологию.

В связи с этим наметилась тенденция по разработке антигололедных композиций с уменьшенным содержанием хлорид-иона или полным его отсутствием. Так, предложена антигололедная композиция, содержащая 85-95 мас.% формиата натрия, 4-10 мас.% карбамида и 1-5 мас.% углекислого калия (пат. РФ №2221002, МПК С 09 К 3/18, опубл. 10.01.04). Композиция может дополнительно содержать воду, при этом концентрация смеси солей композиции в воде составляет 15-30 мас.%. Композиция не приводит к загрязнению окружающей среды, характеризуется низкой коррозионной активностью. Однако для получения данной антигололедной композиции требуются чистые, полученные любым способом, формиат натрия, карбамид и углекислый калий. Выделение чистого формиата натрия из технологических растворов, содержащих формиат натрия, представляет сложную, трудоемкую задачу.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому результату к предлагаемой антигололедной композиции является известная антигололедная композиция (пат. РФ №2135540, МПК С 09 К 3/18, опубл. 27.08.99). Композиция включает хлорид натрия и карбоксилаты натрия, причем в качестве карбоксилатов натрия используют формиат натрия и гликолят натрия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

хлорид натрия5-17карбоксилаты натрия83-95в т.ч. формиат натрия73-87гликолят натрия4-13

а сама антигололедная композиция содержит смесь солей от упарки водного раствора солей - отхода производства хлороформа методом щелочного расщепления хлораля. Композиция характеризуется малой коррозионной активностью и малой токсичностью. Температура кристаллизации 40%-ного водного раствора композиции от минус 24 до минус 18°С.

Но эти температурные параметры не достигают нормативно-технических и экологических требований (показателей), предъявляемых к противогололедным реагентам (ПГР), применяемым на дорогах и магистралях г.Москвы в настоящее время, по температуре кристаллизации жидкого химического ПГР (не выше минус 30°С).

Технической задачей заявляемого изобретения является создание антигололедной композиции и способ ее получения, обеспечивающий получение жидкого химического ПГР с температурой кристаллизации не выше минус 30°С.

Поставленная техническая задача решается тем, что антигололедная композиция, включающая водный раствор хлорида натрия и карбоксилатов натрия, представляющих собой формиат и гликолят натрия, согласно изобретению содержит ингредиенты при следующем соотношении, мас.%:

хлорид натрия5-12карбоксилаты натрия12-21(формиат натрия и гликолят натрия) водаостальное

Способ получения указанной антигололедной композиции включает расщепление технического хлораля раствором гидроксида натрия, отделение образующегося хлороформа от водного раствора солей и непрореагировавшего гидроксида натрия, термическую обработку водного раствора солей и непрореагировавшего гидроксида натрия с последующей нейтрализацией избытка гидроксида натрия соляной кислотой и корректировкой соотношения ингредиентов путем добавления воды и хлорида натрия.

Способ получения антигололедной композиции проверен в промышленных условиях.

Пример 1

Технический хлораль расщепляют 45%-ным раствором гидроксида натрия при перемешивании и температуре 25-40°С. Образовавшийся хлороформ отделяют отстаиванием. Водный раствор, содержащий хлорид натрия, карбоксилаты натрия (формиат и гликолят натрия), гидроксид натрия, а также примеси солей ди- и трихлоруксусной кислот, нагревают при давлении 3,3 атм, при температуре 130°С. После термической обработки водный раствор содержит, мас.%:

хлорид натрия6,9карбоксилаты натрия28,9(формиат натрия и гликолят натрия) гидроксид натрия1,8смесь ди- и трихлорацетатов натрияменее 0,005

На 1 кг этого раствора берут 46 г 36%-ной соляной кислоты, 34 г хлорида натрия и 520 г воды. Получают антигололедную композицию состава, мас.%:

хлорид натрия7,9карбоксилаты натрия18,1(формиат натрия и гликолят натрия) вода74,0

Температура кристаллизации композиции минус 32°С.

Состав антигололедной композиции по примеру 1 и всем последующим примерам, а также температуры их кристаллизации приведены в таблице.

ТаблицаСоставы антигололедных композиций и температуры их кристаллизации№ опытаИнгредиенты, мас.%Температура кристаллизации, °Схлорид натриякарбоксилаты натрия (формиат натрия и гликолят натрия)вода17,918,174,0-3225,320,674,1-37310,216,972,9-3248,113,678,3-4354.715,479,9-24610,421,568,1-2474,811,883,4-21

Пример 2

Опыт проводят, как описано в примере 1, но после термической обработки при 135°С раствор содержит, мас.%:

хлорид натрия6,3карбоксилаты натрия28,8(формиат натрия и гликолят натрия) гидроксид натрия0,8смесь ди- и трихлорацетатов натрияменее 0,005

На 1 кг этого раствора берут 20 г 36%-ной соляной кислоты и 400 г воды. Получают антигололедную композицию состава, мас.%:

хлорид натрия5,3карбоксилаты натрия20,6(формиат натрия и гликолят натрия) вода74,1

Температура кристаллизации композиции минус 37°С.

Примеры 3-7.

Опыты по примерам 3-7 проводят, как описано в примере 1, но после добавления соляной кислоты варьируют количества хлорида натрия и воды.

Опыты 1-4 приведены при оптимальных условиях, опыты 5-7 - для обоснования граничных условий.

Предлагаемая антигололедная композиция, содержащая 5-12 мас.% хлорида натрия и 12-21 мас.% карбоксилатов натрия (формиат натрия и гликолят натрия) в воде, характеризуется температурой кристаллизации ниже минус 30°С.

Указанная антигололедная композиция характеризуется низкой коррозионной активностью (скорость коррозии стали 3 не более 0,005 мм/год), что исключает добавление токсичных ингибиторов коррозии, например, нитрита натрия.

Способ получения антигололедной композиции экономичен, поскольку не требует получения высокочистого дорогого формиата натрия.

Использование: в коммунальном хозяйстве и дорожной службе для зимнего содержания дорог с целью предотвращения образования наледи, а также в химической отрасли промышленности. Сущность: композиция включает водный раствор хлорида натрия и карбоксилатов натрия, представляющих собой формиат натрия и гликолят натрия, и содержит ингредиенты при следующем соотношении, мас.%: хлорид натрия 5-12, карбоксилаты натрия 12-21, вода - остальное. Способ получения указанной композиции включает расщепление технического хлораля раствором гидроксида натрия, отделение образующегося хлороформа от водного раствора солей и непрореагировавшего гидроксида натрия, термическую обработку последних с последующей нейтрализацией избытка гидроксида натрия соляной кислотой' и корректировкой соотношения ингредиентов путем добавления воды и хлорида натрия. Технический результат - композиция характеризуется низкой коррозионной активностью и температурой кристаллизации ниже минус 30°С, а способ получения - экономичностью, т.к. не требует получения высокочистого дорогостоящего формиата натрия. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

1. Антигололедная композиция, включающая водный раствор хлорида натрия и карбоксилатов натрия, представляющих собой формиат и гликолят натрия, отличающаяся тем, что она содержит ингредиенты при следующем соотношении, мас.%:

Хлорид натрия5-12Карбоксилаты натрия12-21(формиат и гликолят натрия) ВодаОстальное