ЩЕЛОЧНОЙ ПРЕПАРАТ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ НАКИПИ И ОЧИСТКИ ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ Российский патент 2023 года по МПК C11D1/75 C11D3/04 C11D3/30 C11D1/66 C11D3/20 F28G9/00 

Область техники

Препарат (коммерческое название «БИОДЕСОЛ-ТУРБО А» (BIODESOL-TURBO А) относится к щёлочным моющим средствам и может применяться на предприятиях, где в процессе работы на оборудовании образуются кислые отложения продуктов нефтепереработки. К ним относятся как предприятия химической и нефтехимической промышленности, так и топливной промышленности.

Уровень техники

Известно моющее средство (RU №2186098, опубл. 27.07.2002) для очистки металлической поверхности, содержащее следующее соотношение компонентов, г /л: гидроксид натрия 0,9-3,3; триполифосфат натрия 0,72-2,64; карбонат натрия 2,82-10,34; метасиликат натрия 0,6-2,2; оксиэтилированный монононилфенол  на основе тримеров пропилена, содержащий в молекуле 12 моль окиси этилена 0,024-0,088; оксиэтилированный монононилфенол  на основе тримеров пропилена, содержащий  в молекуле 6 моль окиси этилена 0,036-0,132; тринатрийфосфат 0,84-3,08; полиэтиленгликолевые эфиры синтетических первичных высших жирных спиртов фракции С₁₆-С₂₀ 0,06-0,22;  вода остальное до 1 л.

Обладая удовлетворительной моющей способностью, состав имеет недостатки: высокое пенообразование, что делает невозможным использование его в агрегатах скоростной обработки металла и приводит к повышенному расходу материала, входящий в состав в больших количествах метасиликат натрия образует на поверхности металла пассивную пленку, что приводит к ухудшению качественных свойств наносимых на металл покрытий.

Известно моющее средство (RU №2359013, опубл. 20.06.2009), содержащий следующее соотношение компонентов, в г/л: гидроксид натрия 1,16-6,38; силикат натрия 0,01-0,70; натрий фосфорнокислый трехзамещенный 0,016-0,09; комплексон (динатриевая соль  этилендиаминтетрауксусной кислоты, водная или  тринатриевая соль гидроксиэтилидендифосфоновой  кислоты, водная) 0,0095-0,05; моющий поверхностно-активный агент  Berol DGR 81 (оптимизированная смесь   неиногенные ПАВ этоксилатов спирта и алкилглюкозидов) 0,078-0,428; вода остальное до 1 л.

Данный моющий препарат хорошо очищает металлопрокат при химическом методе обезжиривания, но не дает достаточно хороших очищающих результатов при электрохимическом. Входящие в состав силикаты образуют на поверхности металла пассивную пленку, что приводит к ухудшению качественных свойств наносимого на металл цинкового или алюмоцинкового покрытий.

Известно моющее средство (RU №2245359, опубл. 27.01.2005), содержащее следующее соотношение компонентов, г/л: гидроксид натрия 6,05-12,05; карбонат натрия 5,25-10,75; силикат натрия 0,27-0,47; триполифосфат натрия 1,20-2,70; оксиэтилированный моноалкилфеиол на основе тримеров пропилена, содержащий  в молекуле 12 молей окиси этилена 0,073-0,158; оксиэтилированный моноалкилфенол  на основе тримеров пропилена, содержащий в молекуле 6 молей окиси этилена 0,054-0,106; антивспениватель ПК-3 0,011-0,023; вода остальное до 1 л.

Данное средство обладает низким пенообразованием, но оно не может обеспечить хорошую степень очистки металлопроката в рулонах, т.к. входящие в его составе поверхностно-активные вещества малоэффективны при удалении смазок и углеродистых загрязнений при скоростной (25-30 сек) обработке, к тому же они не являются полностью биоразлагаемыми веществами. Недостатком средства также является то, что входящие в состав сложные фосфаты в количестве более 15-20% нежелательны с точки зрения экологии, т.к. являются главной причиной этерификации поверхностных вод.

Известно применение в промышленности для очистки металлических поверхностей от загрязнений щелочного моющего состава, содержащего кальцинированную соду, (RU №2083648, опубл. 10.07.1997), содержащего неионогенное поверхностно-активное вещество (НПАВ), такое как блок-сополимер окиси этилена и окиси пропилена при соотношении 0,6:1 с молекулярной массой 5500 и оксиэтилированную органическую кислоту C18-С20 с 6 молями окиси этилена и силикат натрия типа жидкого стекла, полифосфат натрия и воду.

Недостатком описанного состава является необходимость нагрева до температуры выше 40°С, необходимость защиты рабочих от попадания горячего щелочного раствора при обработке поверхности, а также необходимость последующей промывки обезжиренной поверхности водой и регенерация щелочного раствора.

Известна также моющая композиция для очистки металлических поверхностей (RU №2010844, опубл. 15.04.1994), имеющая следующий состав, мас.%: неионогенное поверхностно-активное вещество 2-5; метасиликат натрия 39-42; тринатрийфосфат натрия 14-16; гидроксид натрия 12-14; алкиламмоний или алкилпиридинийгалогенид 0,2-0,8; вода до 100.

Известен моющий состав (RU №2179998, опубл. 27.02.2002), содержащий, мас.%.: неонол 2,5-8,0; тринатрийфосфат 5-10; метасиликат натрия 5-30; гидроокись натрия 10-40; натрий хлористый 1-2,5; натрий сернокислый 5-10; карбамид 0, 5-1,0; вода до 100.

Общим недостатком данных моющих средств является 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. К тому же моющие средства имеют сравнительно низкое содержание ПАВ, что влияет на качество очистки от загрязнений.

Известно водорастворимое моющее средство для очистки поверхности от органических загрязнений (RU №2132367, опубл. 27.06.1999), которое имеет следующий состав, мас.%: неионогенное ПАВ 0,2-14,0; полиэлектролит 2,2-5,5; активная добавка остальное до 100. В качестве полиэлектролита используют натриевую соль полиакриловой кислоты или натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы, в качестве неионогенного ПАВ - неонол с количеством оксидных групп от 9 до 12. Активная добавка имеет три варианта, причем соотношение ее компонентов следующее, мас.%: а) кальцинированная сода 81-83,4 и карбамид 16,6-19,0; б) кальцинированная сода 40-46 и метасиликат 54-60; в) кальцинированная сода 39,5-44 и карбамид 0,8-1, 5.

Недостаток моющих составов, содержащих большое количество метасиликатов (потеря степени очистки из-за выделения SiO2 на очищаемой поверхности), уже был отмечен выше. Кроме того, моющее средство, имеющее в составе активную добавку по варианту а) нецелесообразно для чистки металлических поверхностей, т.к. оно обладает ярко выраженными коррозионными свойствами из-за присутствия в нем карбамида и большого количества карбонатных ионов. Количество неионогенного ПАВ, обладающего свойствами ингибитора коррозии, явно мало, чтобы уменьшить этот эффект. Кроме того, к недостаткам данного моющего средства следует отнести его большой расход (15 г/л) при относительно невысокой моющей способности 90-94%.

Известно моющее средство для очистки металлических поверхностей от органических загрязнений (RU №2169175, опубл. 20.06.2001), которое имеет следующий состав, мас.%: смесь неионогенных и анионогенных ПАВ 4-20; полиэлектролит 2-12; соли бензойной кислоты 0,01-0,02; активная составляющая до 100, причем массовое соотношение неионогенного к ионогенному ПАВ равно 2-8: В качестве неионогенного ПАВ используют неонолы и/или синтанол. В качестве анионного ПАВ используют анионоактивные ПАВ, например, соли алкилбензосульфокислоты, алкилбензолсульфонатамин и катионные ПАВ - аминсодержащие соединения, например, триэтаноламин или аммониевые основания с алкильными цепями алифатической структуры, например, четвертичные соли алкиламинов - тетранатрийсульфоаминосульфонат. В качестве активной составляющей используют кальцинированную соду, триполифосфат или тринатрийфосфат и метасиликат или жидкое стекло. В качестве полиэлектролита используют, например, полиакрилат натрия, который обеспечивает флокуляцию загрязнений, что позволяет использовать моющее средство неоднократно.

Хотя моющее средство характеризуется хорошими моющими, коагулирующими свойствами, но в то же время имеет и ряд недостатков: большое содержание метасиликата натрия, которое провоцирует выделение SiO2 на очищающей поверхности, что препятствует очистке, т.е. снижает моющую способность средства; наличие большого количества фосфатсодержащих соединений, попадание которых в сточные воды наносит вред водоемам и окружающей среде; большое содержание кальцинированной соды, что вызывает корродирование оборудования; сравнительно большой расход средства для очистки, что впоследствии сказывается на стоимости очистки; высокая стоимость моющего средства в целом из-за содержания в нем дорогостоящего неионогенного ПАВ (синтанол) в большом количестве

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является моющее средство (RU №2422499, опубл. 27.06.2011) для очистки металлической поверхности, содержащее следующее соотношение компонентов, в мас.%: гидроксид натрия 15-25; гидроксид калия 10-15; метасиликат натрия (жидкое стекло) 1-3; неионогенный ПАВ (алкилполигликозид C₈-C₁₀) 3-7; неионогенный ПАВ (окись алкилдиметиламина) 1-5; карбонат калия 1-3; глюконат натрия 0,1-3; триполифосфат натрия 0,1-1; этиленгликоль 1-3; вода остальное.

Используя данный моющий препарат при температуре 65-80°C и времени обезжиривания 25-30 сек, можно получить хорошую степень очистки металлической поверхности. Но у препарата есть существенные недостатки - высокое пенообразование, что делает невозможным использование его в агрегатах скоростной обработки металла, а также высокий расход материала. Требуется довольно сильный нагрев рабочего раствора.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом изобретения является устранение указанных недостатков и создание очищающего средства с высокой моющей способностью в отношении широкого спектра загрязнений в ситуации, когда накипь содержит в себе нефтепродукты, пониженной коррозионной активностью и низкими нормами расхода очищающего средства.

Указанный технический результат достигается тем, что препарат для удаления накипи и очистки внутренних поверхностей теплоэнергетического и технологического оборудования от накипных отложений содержит: гидроксид натрия, этилендиаминтетрауксусную кислоту (ЭДТА), которая предотвращает коррозию оборудования в процессе его очистки и обладает протекторным действием образования накипи, ПАВы: аминоксид и алкилполигликозид, повышающие способность препарата растворять накипь и отмывать поверхности от нефтепродуктов, краситель-индикатор уровня рН (фенолфталеин), который обесцвечивается при смещении уровня рН в нейтральную зону, при следующем соотношении компонентов, мас.%: гидроксид натрия – 5,5-15,5; аминоксид – 1,5-2,5; алкилполиглюкозид – 1-2; этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) – 0,5-1; фенолфталеин – 0,01; вода – остальное.

Осуществление изобретения

Изобретение относится к минеральному моющему средству. Препарат был разработан для отмывки теплоэнергетического и технологического оборудования на предприятиях нефтеперерабатывающего комплекса. Такое оборудование, помимо накипи также загрязнено различными нефтепродуктами. Часто нефтепродукты и накипные отложения вместе спекаются и не подвержены разложению стандартными моющими средствами. Помимо этого, в препарате также присутствуют добавки, предотвращающие коррозию оборудования в процессе его очистки и обладающие протекторным действием образования накипи. Очистка может производиться без разбора оборудования: во время очистки раствор циркулирует по замкнутому контуру и не повреждает уплотнитель и резиновые материалы. Дополнительно в него также введён краситель-индикатор уровня рН, который обесцвечивается при смещении в нейтральную зону. В этом случае, мы можем сделать вывод, что возможности препарата по очистке оборудования исчерпаны и отработанный препарат можно без специальных мероприятий утилизировать путём слива в канализацию

Средство может быть получено смешением компонентов.

Основой для приготовления препарата «БИОДЕСОЛ-ТУРБО А» (BIODESOL-TURBO А) является щёлочь в сухой форме. В совокупности с поверхностно-активными веществами (ПАВ) его способность растворять накипь значительно возрастает.

Для приготовления «БИОДЕСОЛ-ТУРБО А» (BIODESOL-TURBO А) на всех этапах необходимо производить растворение компонентов полностью. Если останутся кристаллы или вязкие комки ПАВ, с течением времени они НЕ РАСТВОРЯТСЯ сами по себе и являются браком.

Приготовление препарата должно осуществляться в строгой последовательности. Несоблюдение этой последовательности может привести к выбраковке всей партии!

Исходя из объема производимой партии, вносим половину объема дистиллированной воды в реактор. При включенной мешалке (30-60 об/мин) вносится гидроксид натрия (NaOH). Перемешивание в течение 5 мин. Визуально оцениваем отсутствие механических включений нерастворенных твердых веществ, после чего можно вносить этилендиаминтетрауксусную кислоту (ЭДТА) и размешиваем до полного растворения. Доводим объём дистиллированной воды до 85% от размера производимой партии. Нагреваем до температуры 25-30°С. Отдельно готовим поверхностно-активные вещества: аминоксид и алкилполиглюкозид вносятся в общую емкость объемом 15-20 л. Добавляем (10% от общего объёма производимой партии) дистиллированной воды. Перемешиваем до однородности. Сливаем в реактор. Перемешиваем ПАВы в реакторе до однородного состояния (не должно остаться комков в смеси), если не растворяется – увеличиваем нагрев до 40°С и перемешиваем до полного растворения.

Внесение индикатора. В емкость вносим необходимый объём индикатора метилового красного. Добавляем дистиллированной воды. Перемешиваем до полного растворения. Вносим раствор индикатора в реактор. Перемешиваем до однородности.

Пример реализации

Испытания «БИОДЕСОЛ-ТУРБО А» (BIODESOL-TURBO А) проводились в Перми на рабочей площадке ООО НИПТ на теплообменнике, выданным с завода «Лукойл-Пермнефтеоргсинтез». В проведённых 30.07.2021 испытаниях использовался теплообменник с двумя контурами. Для очистки его внутреннего контура в него закачивали подогретый раствор «Биодесола-Турбо А».

В течение процедуры очистки процесс сопровождался выделением пены. Она занимала значительный объём. Избыточное давление стравливали через кран сверху. Раствор хорошо себя показал при промывке теплообменника, но промывка проводилась концентратом и в будущем рационально проводить промывку не концентратом, а разведённым водой раствором.

После процедуры очистки на дне куба образовался слой кусков ржавчины толщиной приблизительно 10-15 см. Таким образом произошла химическая реакция не только с карбонатными отложениями, но и с железом.

Таким образом, заявленный препарат имеет высокую моющую способностью в отношении широкого спектра загрязнений, в том числе, когда накипь содержит в себе нефтепродукты, а также обладает пониженной коррозионной активностью и низкими нормами расхода.

Сопоставительный анализ заявленного препарата показывает, что совокупность его существенных признаков неизвестна из уровня техники, а значит соответствует условию патентоспособности «Новизна».

В уровне техники не было выявлено признаков, совпадающих с отличительными признаками заявленного препарата и влияющих на достижение заявленного технического результата, поэтому заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «Изобретательский уровень».

Приведенные сведения подтверждают возможность применения заявленного препарата в качестве моющего средства, которое может применяться на оборудовании, где в процессе работы образуются кислые отложения продуктов нефтепереработки, и поэтому соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».

Изобретение относится к удалению кислых загрязнений отходов нефтепереработки. Щелочной препарат содержит следующие компоненты, мас.%: гидроксид натрия – 5,5-15,5; ПАВы: аминоксид и алкилполиглюкозид – 1,5-2,5 и 1-2 соответственно; этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) – 0,5-1; фенолфталеин – 0,01; вода – остальное. Изобретение обеспечивает снижение окислительно-восстановительного потенциала и увеличение восстанавливающей способности системы. 1 пр.

Щелочной препарат для удаления накипи и очистки внутренних поверхностей теплоэнергетического и технологического оборудования, содержащий гидроксид натрия, этилендиаминтетрауксусную кислоту (ЭДТА), поверхностно-активные вещества (ПАВ): аминоксид и алкилполигликозид, краситель-индикатор уровня рН – фенолфталеин и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Гидроксид натрия (NaOH) 5,5-15,5 Аминоксид 1,5-2,5 Алкилполиглюкозид 1-2 Этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) 0,5-1 Фенолфталеин 0,01 Вода остальное