МОЮЩЕЕ СРЕДСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ Российский патент 2010 года по МПК C11D7/10 C11D7/18 

Изобретение относится к области моющих составов для очистки металлических поверхностей деталей оборудования и машин от нефти, нефтепродуктов и продуктов их разложения и может быть использовано на операциях промывки от нефтезагрязнений в моечных машинах при межоперационной очистке, для очистки поверхностей в труднодоступных местах, микротрещинах, поверхностях, поврежденных с потерей металла от окалины и коррозии.

Известно моющее средство для очистки емкостей и металлических поверхностей от нефти, нефтепродуктов и масел, описанное в патенте РФ №2171831, опубликованном в 1995 г., содержащее (в мас.%): водорастворимую соль щелочных металлов 50-94, неионогенное поверхностно-активное вещество 3-20, натриевую соль полиакриловой кислоты, модифицированную эфирными группами 1-8, ингибитор коррозии 0,5-15, диспергатор 1-5, пеногаситель 0,1-1, вода остальное.

Недостатками указанного моющего средства являются недостаточная экологичность средства, высокая температура водного раствора для отмывки, которую надо поддерживать в процессе мойки, что невозможно, то есть данное моющее средство обладает низкими эксплуатационными характеристиками при использовании его в промышленных целях.

Известно моющее средство, описанное в заявке на изобретение РФ №2000125411, опубликованной 10.03.2000 г., содержащее каустическую соду, триполифосфат натрия, кальцинированную соду, метасиликат натрия, оксиэтилированный моноалкилфенол на основе тримеров пропилена, содержащий в молекуле 12 моль окиси этилена оксиэтилированный моноалкилфенол на основе тримеров попилена, содержащий в молекуле 6 моль окиси этилена при следующем соотношении компонентов (в мас.%): каустическая сода 0,9-3,3, триполифосфат натрия 0,72-2,64, кальцинированная сода 2,82-10,34, метасиликат натрия 0,6-2,2, оксиэтилированный моноалкил фенол на основе тримеров пропилена, содержащий в молекуле 12 моль окиси этилена 0,024-0,088, оксиэтилированный моноалкилфенол на основе тримеров пропилена, содержащий в молекуле 6 моль окиси этилена 0,036-0,132, тринатрийфосфат 0,84-3,08, полиоксиэтиленгликолевые эфиры синтетических первичных высших жирных спиртов фракции C₁₆-C₂₀ 0,06-0,22, вода остальное. Рабочая температура раствора 50-80°С.

Недостатками указанного моющего средства являются недостаточная экологичность средства, высокая температура водного раствора для отмывки, которую надо поддерживать в процессе мойки, что невозможно, кроме того, недостаточная эффективность при очистке металлических поверхностей от загрязнений в труднодоступных местах и микротрещинах, в местах окалины и коррозии, недостаточная эффективность при очистке металлических поверхностей от окалины и коррозии, недостаточная антикоррозийная защита очищаемой поверхности, вследствие чего внешний вид металлической поверхности не производит достаточно чистого впечатления и очень быстро происходит повторное осаждение загрязнений на очищаемой поверхности, особенно в местах окалины и коррозии, даже в процессе непосредственной очистки, то есть данное моющее средство обладает низкими эксплуатационными характеристиками при использовании его в промышленных целях.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является патент на изобретение РФ №2247770, опубликованный 10.03.2005 г. Моющее средство для очистки металлических поверхностей, описанное в патенте, содержит обезжиривающую композицию и воду, в качестве обезжиривающей композиции оно содержит композицию пероксисольват карбоната натрия Na₂СО₃·1,5Н₂О₂, и кремнефтористый натрий Na₂SiF₆, и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: пероксисольват карбоната натрия Na₂CO₃·1,5H₂O₂ - 2,0-3,5, кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ - 2,0-3,5, вода остальное.

Данное моющее средство экологично и обеспечивает отмывку металлических поверхностей от загрязнений при температуре 20-22°С.

Недостатками указанного моющего средства являются недостаточная эффективность при очистке металлических поверхностей от загрязнений в труднодоступных местах и микротрещинах, в местах окалины и коррозии, недостаточная эффективность при очистке металлических поверхностей от окалины и коррозии, недостаточная антикоррозийная защита очищаемой поверхности, вследствие чего внешний вид металлической поверхности не производит достаточно чистого впечатления и очень быстро происходит повторное осаждение загрязнений на очищаемой поверхности, особенно в местах окалины и коррозии, даже в процессе непосредственной очистки, то есть данное моющее средство обладает низкими эксплуатационными характеристиками при использовании его в промышленных целях.

Задачей изобретения является создание нового моющего средства для очистки емкостей и металлических поверхностей, с высокими эксплуатационными характеристиками при использовании его в промышленных целях: экологичного, с низкой температурой водного раствора, с высокой очищающей способностью от загрязнений в труднодоступных местах и микротрещинах, в местах окалины и коррозии, с высокой очищающей способностью от окалины и коррозии, с антикоррозийной защитой очищаемой поверхности.

Техническая задача решается созданием моющего средства для очистки металлической поверхности, содержащего обезжиривающую композицию пероксисольват карбоната натрия Nа₂СО₃·1,5Н₂О₃, и кремнефтористый натрий Na₂SiF₆, и воду, согласно изобретению с дополнительным содержанием ингибитора коррозии - хромат калия K₂GrO₄ при следующем соотношении компонентов, мас.%: пероксисольват карбоната натрия Na₂CO₃·1,5Н₂O₂ - 5,0-8,0, кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ - 2,0-3,5, К₂СrO₄ - 3,0-4,5, вода остальное.

За счет того, что моющее средство для очистки металлической поверхности дополнительно содержит ингибитор коррозии - хромат калия К₂СrO₄ при следующем соотношении компонентов, мас.%: пероксисольват карбоната натрия Na₂CO₃·1,5Н₂O₂ - 5,0-8,0, кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ - 2,0-3,5, К₂СrO₄ - 3,0-4,5 вода остальное, получают моющее средство с высокими эксплуатационными характеристиками при использовании его в промышленных целях: экологичного, с низкой температурой водного раствора, с высокой очищающей способностью от загрязнений в труднодоступных местах и микротрещинах, в местах окалины и коррозии, с высокой очищающей способностью от окалины и коррозии.

На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявляемое моющее средство неизвестно и данное решение обладает новизной.

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, которое позволяет получить технический результат.

Действие вводимого вещества в виде Na₂СО₃·1,5 Н₂О₂ состоит в том, что при попадании в воду перекись водорода разлагается по уравнению:

Na₂CO₃·1,5Н₂О₃→Nа₂СО₃+1,5H₂O₂

2H₂O₂→2H₂O+O₂↑

и образующийся кислород в водном растворе создает эффект кавитации, в связи с чем достигается эффект отмывки при низких температурах, в то же время перекись водорода является стимулятором коррозии и добавление ингибитора коррозии К₂СrO₄ - 3,0-4,5 нейтрализует это действие и ингибирует процесс коррозии, усиливает антикоррозионные свойства соединения, очищая поверхность от различных загрязнений, в то же время очищает поверхность и микротрещины от окалины и коррозии, не дает возможностей развиваться им далее, затягивает «раны» трещин, вместе с окалиной и коррозией убирая остатки загрязнений с поверхности и из труднодоступных мест.

Оптимальное содержание в смеси с водой пероксисольват карбоната натрия Nа₂СО₃·1,5Н₂O₂ - 5,0-8,0, кремнефтористого натрия Na₂SiF₆ - 2,0-3,5, хромата калия К₂СrO₄ - 3,0-4,5. При выходе за пределы улучшения моющих свойств не происходит.

Повышение экологичности средства достигается за счет образования малорастворимых фторидных комплексов металлов и сорбции нефтепродуктов на S_iO₂, образующемся при гидролизе кремнефторида. При использовании водного раствора средства образуется щелочная среда, в которой кремнефтористый натрий диссоциирует на ионы с образованием F^-. Фторид-ион в растворах гидролизуется и способен к образованию многочисленных устойчивых фторидных комплексов различных металлов. Выделение пузырьков кислорода способствует разрыхлению загрязнений на поверхности металла. Минеральные вещества уменьшают поверхностное натяжение нефтепродуктов на поверхности металла, образовавшийся в результате гидролиза кремнефторида SiO₂ адсорбирует нефтепродукты с отмываемой поверхности. Образовавшиеся малорастворимые комплексные соединения фтора с металлом в монослое удаляются в процессе мытья.

Отработанный моющий раствор используется в качестве воды затворения при производстве строительных материалов как замедлитель твердения и кислотоупорный агент.

Учитывая вышеизложенное, можно сделать вывод, что предлагаемый состав моющего средства для очистки металлической поверхности явным образом не следует из уровня техники и вся совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, позволяющее достигнуть указанный технический результат, то есть изобретение соответствует критерию охраноспособности - "изобретательский уровень".

Заявляемое изобретение соответствует критерию "промышленная применимость", так как оно может быть использовано в народном хозяйстве при очистке нефтезагрязненных металлических поверхностей.

Пример 1

Технологическая схема производства моющего средства для очистки металлических поверхностей состоит из следующих стадий:

1. Дозируют пероксисольват карбоната натрия Na₂СО₃·1,5Н₂O₃ - 5,0;

2. Дозируют кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ - 2,0;

3. Дозируют хромат калия К₂СrO₄ - 3,0;

4. Все компоненты перемешивают в смесителе в присутствии воды - 90,0 в течение 3 мин;

5. Измеряют температуру смеси. Она должна составить 20-22°С.

Пример 2

Технологическая схема производства моющего средства для очистки металлических поверхностей состоит их следующих стадий:

1. Дозируют пероксисольват карбоната натрия Na₂ СО₃·1,5Н₂O₂ - 8,0;

2. Дозируют кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ - 3,5;

3. Дозируют хромата калия K₂CrO₄ - 4,5;

4. Все компоненты перемешивают в смесителе в присутствии воды - 84,0 в течение 3 мин;

5. Измеряют температуру смеси. Она должна составить 20-22°С.

Пример 3

Технологическая схема производства моющего средства для очистки металлических поверхностей состоит их следующих стадий:

1. Дозируют пероксисольват карбоната натрия Na₂ СО₃·l,5H₂O₂ - 6,5;

2. Дозируют кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ - 2,75;

3. Дозируют хромата калия К₂СrO₄ - 3,75;

4. Все компоненты перемешивают в смесителе в присутствии воды - 87,0 в течение 3 мин.;

5. Измеряют температуру смеси. Она должна составить 20-22°С.

Испытания моющей способности состава производили при концентрации рабочего раствора 15, 25, 35 г/л и температуре 20-22°С. Качество очистки загрязненной поверхности следует определять весовым методом (Козлов Ю.С. Очистка изделий в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1982. - 261 с.) на весах не ниже 2-го класса. См. таблицу 1 из акта испытаний, рекомендуемая концентрация - 25 г/л.

Концентрация рабочего раствора 15 г/л не дает достаточной степени очистки от окалины, коррозии и загрязнений, концентрация рабочего раствора 35 г/л дает степень очистки одинаковую с концентрацией рабочего раствора 25 г/л, при большем расходе моющего средства. Следовательно, рекомендуемая концентрация - 25 г/л.

При использовании весового метода качество очистки металлической поверхности определяют в процентном отношении массы удаленных загрязнений к массе исходных значений:

где q₁ - масса загрязненного образца, мг;

q₂ - масса образца, подвергнутого очистке, мг;

q₃ - масса чистого образца, мг.

Моющая способность, очищающая от оксидов и коррозии способность (далее моющая способность), определялась весовым методом, сущность которого заключается в определении отмываемости загрязнений, оксидов, следов коррозии с поверхности образцов. Мойку образцов осуществляют на лабораторной моечной установке методом окунания с возбуждением моющего раствора при помощи мешалки, имеющей постоянное число оборотов, равное 3000 об/мин. Общая концентрация моющих средств в рабочем растворе составляет 7 г/дм³ (т.е. рабочий раствор 0,7%-ной концентрации), температура мойки от 45 до 98°С, большинство опытов проводилось при температуре 75°С. Для испытаний берут два одинаковых образца №1 и №2, выполненные из стали марки Ст-3 со следами оксидов и коррозии визуально определимыми, промывают их проточной водой, ацетоном, высушивают и взвешивают на аналитических весах. Далее образец №1 загрязняют АСПО с реальных объектов нефтедобычи (насосно-компрессорные трубы, элементы погружных насосов и т.п.) путем окунания в расплав или загрязняют поверхность образца графитовой смазкой. Загрязненный образец №1 охлаждают при комнатной температуре, взвешивают и помещают в моечную машину, где моют в течение 3 минут. После мойки образец №1 высушивают на воздухе до постоянной массы. Моющую способность определяют как отношение массы загрязнений, смытых с поверхности испытуемого образца №1, к общей массе загрязнений, находящихся на его поверхности до мойки, выраженное в процентах. Моющую способность определяли при различной температуре рабочего раствора, а также при различной минерализации воды, используемой для приготовления рабочего раствора (с низкой степенью минерализации 4,5 промилле и с высокой степенью минерализации 45 промилле, которую получали растворением естественной морской соли в заданном количестве дистиллированной воды). Очищающую способность от оксидов и коррозии определяют, визуально сравнивая образец №1 с образцом №2, который не подвергался мойке.

Кроме того, для определения антикоррозийной способности заявляемого моющего средства, образец №1, вымытый заявляемым средством, и образец №2 с прежними следами оксидов и коррозии оставляют под воздействием внешней среды и ежедневного смачивания водой на 5 дней. На образце №1 следов оксидов и коррозии к концу пятых суток не появилось, на образце №2 площадь, покрытая оксидами и коррозией, увеличилась в 1,5 раза.

Результаты испытаний занесены в таблицу 1.

Таблица 1 Содержание компонентов, мас.% Температура,°С % отмывки нефтепродуктов (масло машинное чистое) % очистки от окалины и коррозии Na₂ СО₃·1,5Н₂O₂ 5,0       Na₂SiF₆ 2,0       К₂СO₄ 3,0 20 98,3 98,5 вода остальное до 100       Na₂CO₃·1,5H₂O₂ 8,0       Na₂SiF₆ 3,5       К₂СO₄ 4,5 20 99,0 99,0 вода остальное до 100       Na₂CO₃·1,5H₂O₂ 6,5       Na₂SiF₆ 2,75 20 98,2 98,3 К₂СO₄ 3,75       вода остальное до 100       ПРОТОТИП         Na₂ СО₃·1,5Н₂O₂ 2,0-3,5       Na₂SiF₆ 2,0-3,5 20 95,0-97,0 10,0 вода остальное до 100      

Анализ данных таблицы показывает, что предложенное моющее средство для очистки металлической поверхности обладает высокими эксплуатационными характеристиками при использовании его в промышленных целях: экологичного, с низкой температурой водного раствора, с высокой очищающей способностью от загрязнений в труднодоступных местах и микротрещинах, в местах окалины и коррозии, с высокой очищающей способностью от окалины и коррозии, за счет того, что моющее средство для очистки металлической поверхности дополнительно содержит ингибитор коррозии - хромат калия К₂СrO₄ при следующем соотношении компонентов, мас.%: пероксисольват карбоната натрия Nа₂СО₃·1,5Н₂O₂ - 5,0-8,0, кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ - 2,0-3,5, К₂СrO₄ - 3,0-4,5, вода остальное.

Использование: на операциях промывки от нефтезагрязнений в моечных машинах при межоперационной очистке, для очистки поверхностей в труднодоступных местах, микротрещинах, поверхностях, поврежденных с потерей металла от окалины и коррозии. Сущность: средство содержит, мас.%: пероксисольват карбоната натрия Na₂CO₃·1,5H₂O₂ 5-8, кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ 2-3,5, хромат калия К₂СrO₄ - 3-4,5, вода - остальное. Технический результат - повышение очищающей способности от загрязнений в труднодоступных местах и микротрещинах, а также повышение очищающей способности от окалины и коррозии с антикоррозийной защитой очищаемой поверхности. 1 табл.

Моющее средство для очистки металлической поверхности, содержащее обезжиривающую композицию пероксисольват карбоната натрия Nа₂СО₃·1,5Н₂O_2, кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ и воду, отличающееся тем, что дополнительно содержит ингибитор коррозии - хромат калия К₂СrO₄ при следующем соотношении компонентов, мас.%: пероксисольват карбоната натрия Nа₂O₃·1,5Н₂O₂ 5,0-8,0, кремнефтористый натрий Na_zSiF₆ 2,0-3,5, К₂СrO₄ 3,0-4,5, вода остальное.