CZ289951B6 - Pracovní tekutina absorpčního chladicího systému s inhibitorem koroze a způsob její výroby - Google Patents

Abstract

Pracovn tekutina pro absorp n chladic syst my se z sk sm ch n m vodn ho roztoku alespo jedn slou eniny, zvolen ze skupiny sest vaj c z bromidu lithn ho, chloridu lithn ho a jodidu lithn ho, a maxim ln 1 mg/l p° m si v pn ku. Uveden² roztok rovn obsahuje molybdenan v mno stv , kter zajist , e roztok bude obsahovat molybden v koncentraci 10 a 500 mg/l a boritan v mno stv , kter zajist , e roztok bude obsahovat bor v koncentraci 1 a 10 000 mg/l. Tato pracovn tekutina d le obsahuje k°emi itan v mno stv dostate n m pro zaji t n koncentrace k°em ku 1 a 20 mg/l a hydroxid v mno stv dostate n m pro vytvo°en alkalick reakce. P°idan slo ky p sob jako · inn inhibitory koroze.\

Description

Vynález se obecně týká absorpčních chladicích systémů a zejména pracovních tekutin inhibujících korozi, které lze použít v takových systémech a způsobu výroby těchto tekutin.

Dosavadní stav techniky

Existuje celá řada různých párů chladicích činidel a absorbérů, které lze v uvedených absorpčních chladicích systémech použít. Jedním z nich je pár voda a halogenová sůl lithia, například bromid lithný nebo jodid lithný, smísené ve formě koncentrovaného vodného roztoku lithné soli. Dalším takovým párem je voda a amoniak.

Typickými konstrukčními materiály použitými v absorpčních chladicích systémech jsou železo a slitiny železa, například ocel, nebo měď a slitiny mědi. Koroze těchto materiálů může způsobit vážné problémy. Nejen ztráty samotného kovu, ale při oxidaci železného kovu dochází ke vzniku plynného vodíku. Pokud se vzniklý plynný vodík neodstraní čištěním, může interferovat s řádným provozem uvedeného systému. Koroze se zejména týká systémů, které používají jako chladivo a absorbent halogenové soli lithia.Bez ohledu na to, jaký se v určitém systému použije pár chladivá a absorbentu, rychlost koroze roste s rostoucí teplotou systému.

V dané oblasti je dobře známo, že přidání soli chrómu, například chromanu lithého do roztoku chladivá a absorbentu v absorpčním chladicím systému, se účinně zredukuje koroze kovu. Přítomnost chromanové sloučeniny podporuje vytvoření ochranné vrstvy oxidů železa a chrómu na površích uvedeného systému, které přicházejí do kontaktu s absorbentem. Společně se snížením oxidace kovu se rovněž odpovídajícím způsobem redukuje produkce nekondenzujícího vodíku. Nicméně přítomnost chrómu vyvolává určité znepokojení, co se týče ochrany zdraví, vzhledem ktomu, že státní instituce USA zabývající se ochranou životního prostředí označila chróm za karcinogenní látku a zakázala používání sloučenin chrómu v systémech, které jsou otevřené do atmosféry. V současné době sice neexistuje žádné omezení týkající se používání sloučenin chrómu v uzavřených systémech, ale s ohledem na životní prostředí a zdraví obyvatelstva může být v blízké budoucnosti zavedeno. Absorpční chladicí systémy jsou sice samozřejmě uzavřené systémy, ale určité množství pracovní tekutiny z tohoto systému se může dostat do atmosféry při odebírání vzorků, nebo při rozlití pracovní tekutiny během manipulace s touto tekutinou a jejím zaváděním do systému. A konečně po uplynutí životnosti systému je třeba pracovní tekutinu, která představovala náplň uvedeného systému, zlikvidovat a to včetně sloučenin chrómu, které obsahuje.

Vzhledem kvýše uvedeným skutečnostem je tedy žádoucí připravit pracovní tekutiny pro absorpční chladicí systém, které budou obsahovat inhibitor, jenž bude účinným způsobem redukovat korozi kovových komponent uvedeného systému a který nebude mít nežádoucí vliv na zdraví a životní prostření jako inhibitory, které obsahují sloučeniny chrómu. Tyto tekutiny by měly být přizpůsobitelné různým typům systémů a měly by účinně inhibovat korozi i při velmi vysokých teplotách, kterým jsou vystaveny u trojnásobně účinných absorpčních systémů a u systému spalujících zemní plyn nebo propan.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je pracovní tekutiny pro absorpční chladicí systémy obsahující vodný roztok alespoň jedné sloučeniny, zvolené ze skupiny sestávající z bromidu lithného, chloridu lithného a jodidu lithného, a maximálně 1 mg/1 příměsí vápníku, přičemž uvedený roztok rovněž obsahuje molybdenan v množství, které zajistí, že roztok bude obsahovat molybden v koncentraci 10 až 500 mg/1, boritan v množství, které zajistí, že roztok bude obsahovat bór v koncentraci 1 až 10 000 mg/1, a tato pracovní tekutina je charakteristická tím, že dále obsahuje křemičitan v množství dostatečném pro zajištění koncentrace křemíku 1 až 20 mg/1 a hydroxid v množství dostatečném pro vytvoření alkalické reakce. Tyto přidané složky působí jako účinné inhibitory koroze. Inhibiční účinnost pracovních tekutin je v porovnání se známými inhibitory na bázi chromanu lithného podstatně vyšší.

Pracovní tekutina se připraví přidáním halogenové nebo amoniové soli molybdenu, boru a křemíku do vodného roztoku lithné soli nebo amoniaku. Požadované alkality se rovněž dosáhne přidáním hydroxidu sodného, lithného, draselného nebo amonného. Přidávané sloučeniny se výhodně přidávají ve formě vodných roztoků.

Inhibiční účinnost (inhibice koroze) jednoho provedení tekutiny podle vynálezu se testovala jak v laboratorních podmínkách za použití vzorků oceli a mědi, tak v pracujícím chladicím systému. Výsledky testů naznačily, že tekutina podle vynálezu poskytuje mnohem vyšší odolnost proti korozi než chromanový inhibitor a další inhibitory a inhibiční směsi.

Pracovní tekutinou podle vynálezu je vodný roztok halogenové soli nebo amoniaku. Kromě toho uvedená tekutina obsahuje směs iontů molybdenu a boru a ionty křemíku inhibující korozi. Do uvedené tekutiny se rovněž přidala sloučenina obsahující hydroxylové ionty, která poskytla tomuto roztoku alkalickou reakci. Přítomnost iontů molybdenu, boru a křemíku se dosáhla přidáním sloučenin obsahujících molybdenan, boritan resp. křemičitan.

Konkrétní absorpční chladicí systém bude zpravidla používat jako pracovní tekutinu vodný roztok bromidu lithného, chloridu lithného, jodidu lithného nebo amoniaku. Systém může rovněž jako pracovní tekutinu používat vodný roztok dvou nebo více halogenových solí lithia. Pro sloučeniny inhibující korozi obsahující molybdenan, boritan a křemičitany je výhodné, pokud jsou solemi základních složek uvedené tekutiny. Takže složkami přidanými do pracovní tekutiny na bázi vodného roztoku bromidu lithného by měly být výhodně molybdenan lithný, boritan lithný a křemičitan lithný. Alkalická reakce pracovní tekutiny by měla být výhodně nastavena přidáním hydroxidu lithného. Sloučeninami přidanými do pracovní tekutiny na bázi vodného roztoku amoniaku by měly být výhodně molybdenan amonný, lithný nebo sodný, nebo boritan amonný, lithný nebo sodný a křemičitan amonný, lithný nebo sodný, přičemž alkalická reakce se výhodně nastaví přidáním hydroxidu amonného, lithného nebo sodného. Nicméně přidání molibdenanu, boritanu a křemičitanu draselného při nastavení alkalické reakce pomocí hydroxidu draselného rovněž přinese dostačující výsledky.

Pracovní tekutinu podle vynálezu lze připravit směšovacími a rozpouštěcími technikami. Nejprve se například může připravením vodného roztoku bromidu lithného připravit korozi inhibující pracovní tekutina obsahující bromid lithný. Následně se do tohoto roztoku přidají molybdenan lithný, boritan lithný a ve výhodném provedení křemičitan lithný a hydroxid lithný. Výhodné je přidat jednotlivé složky do roztoku chladivá a absorbentu ve formě vodných roztoků, spíše než se pokoušet o jejich přímé rozpuštění v roztoku chladivá a absorbentu.

-2CZ 289951 B6

Příklady provedení vynálezu

Pracovní tekutiny podle vynálezu obsahující bromid lithný se podrobily určitým testům a to, jak v laboratorních podmínkách, tak v pracujícím chladicím systému. Zásaditý vodný roztok bromidu lithného v jedné takové tekutině představoval 55 procent hmotnostních a jeho normalita byla 0,06 N. Další přísady byly zastoupeny takto: molybden 150mg/l (hmotnostních dílů), bor 190 mg/1 a křemík 10 mg/1.

Výsledky testů ukázaly, že pracovní tekutiny vyrobené podle vynálezu mnohem lépe inhibují korozi než pracovní tekutiny obsahující chróm. Okamžité rychlosti koroze se mění v závislosti na teplotních podmínkách, typu kovu a v závislost na tom, zda je uvedený kov vystaven tekutině v její parní nebo kapalné fázi, popřípadě v obou těchto fázích. Nicméně průměrná korozivní rychlost jako pro měď, tak pro ocel při použití pracovní tekutiny podle vynálezu byla řádově stokrát nižší než u pracovní tekutiny neobsahující inhibitory koroze a řádově desetkrát nižší než u pracovní tekutiny obsahující chromový inhibitor. Přidáním sloučeniny obsahující křemík se inhibiční účinnost pracovní tekutiny ještě podstatně zvýší v porovnání s tekutinou mající inhibiční směs, jež neobsahuje křemík.

Z uvedených údajů vyplývá, že porovnatelné výsledky testů by bylo možné dosáhnout za použití pracovní tekutiny mající normalitu 0,03 až 0,2, a obsahující 120 mg/1 až 180 mg/1 molybdenu, 160 až 220 mg/1 boru, 1 až 20 mg/1 křemíku.

Testy naznačily, že korozi inhibující schopnost pracovní tekutiny podle vynálezu nebyla ovlivněna přidáním dalších aditiv, například 2-ethylhexanolu. Uvedená pracovní tekutiny podle vynálezu se může při dlouhodobějším skladování lehce zakalit. Nicméně toto zakalení nikterak neovlivňuje inhibiční vlastnosti pracovní tekutiny. Pracovní tekutina podle vynálezu rovněž v průběhu testu zabraňovala usazování mědi na ocelové komponenty systému. Je důležité, aby uvedená tekutina neobsahovala žádné vápníkové příměsi (maximální povolená koncentrace je 1 mg/1).

Některé složky inhibiční směsi se spotřebují v průběhu zavádění pracovní tekutiny do systému, přičemž rychlost jejich spotřeby se zvyšuje, pokud je uvedený systém v provozu. Proto je žádoucí použít poněkud vyšší koncentrace jednotlivých složek, než je nezbytné jako přídavek složek určený pro spotřebu v průběhu zavádění pracovní tekutiny do systému. Spolu s tímto přídavkem může potom obsah molybdenu v tekutině představovat 500 mg/1, obsah boru 1 procento (10 000 mg/1) a obsah křemíku 100 mg/1.

Je třeba uvést, že výše zmíněné koncentrace aditiv jsou platné i pro pracovní tekutiny mající normální koncentrace halogenové soli nebo solí amoniaku, tj. tekutiny obsahující například 54 až 56 procent hmotnostních vodného roztoku bromidu lithného a deseti procent hmotnostních vodného roztoku amoniaku.

Claims (5)

1. 5 1. Pracovní tekutina pro absorpční chladicí systémy obsahující vodný roztok alespoň jedné sloučeniny, zvolené ze skupiny sestávající z bromidu lithného, chloridu lithného a jodidu lithného, a maximálně 1 mg/1 příměsi vápníku, přičemž uvedený roztok rovněž obsahuje molybdenan v množství, které zajistí, že roztok bude obsahovat molybden v koncentraci 10 až 500 mg/1, boritan v množství, které zajistí, že roztok bude obsahovat bór v koncentraci 1 až 10 10 000 mg/1, vyznačená tím, že obsahuje křemičitan v množství dostatečném pro zajištění koncentrace křemíku 1 až 20 mg/1 a hydroxid v množství dostatečném pro vytvoření alkalické reakce roztoku s odpovídající normalitou.
2. 2. Pracovní tekutina podle nároku 1, vyznačená tím, že roztok má normalitu 0,03 až

   15 0,2.
3. 3. Pracovní tekutina podle nároku 1, vyznačená tím, že obsahuje molybdenan v množství, které zajistí, že bude roztok obsahovat molybden v koncentraci 120 až 180 mg/1, boritan v množství, které zajistí, že bude roztok obsahovat bor v koncentraci 160 až 220 mg/1,

   20 a křemičitan v množství dostatečném pro zajištění koncentrace křemíku 1 až 20 mg/1.
4. 4. Pracovní tekutina podle nároku 3, vyznačená tím, že uvedený roztok má normalitu 0,03 až 0,2.

   25 5. Pracovní tekutina podle nároků 1 a 3, vyznačená tím, že obsahuje 150mg/1 molybdenanu a 190 mg/1 boritanu.

   6. Pracovní tekutina podle nároku 1,vyznačená tím, že obsahuje 150 mg/1 molybdenu, 190 mg/1 boru a 10 mg/1 křemíku.

   7. Pracovní tekutina pro absorpční systém, obsahující vodný roztok alespoň jedné sloučeniny zvolené ze skupiny sestávající z bromidu lithného, chloridu lithného, jodidu lithného a amoniaku, přičemž roztok rovněž obsahuje 10 až 500 mg/1 molybdenu, 1 až 10 000mg/l boru a maximálně 1 mg/1 příměsi vápníku vyznačená tím, že chladicí systém obsahuje křemičitan

   35 v množství dostatečném pro zajištění koncentrace křemíku 1 až 20 mg/1 a hydroxid v množství dostatečném pro vytvoření alkalické reakce roztoku s odpovídající normalitou.

   8. Způsob výroby pracovní tekutiny pro absorpční chladicí systémy, který zahrnuje:

   40 přípravu vodného roztoku alespoň jedné sloučeniny zvolené ze skupiny zahrnující bromid lithný, chlorid lithný, jodid lithný a amoniak, přidání dostatečného množství vodou rozpustné sloučeniny obsahující molybdenan do roztoku, takže roztok bude obsahovat 10 až 500 mg/1 molybdenu přidání dostatečného množství vodou rozpustné sloučeniny obsahující boritan do roztoku, takže uvedený roztok bude obsahovat 1 až 10 000 mg/1 boru a přidání maximálně 1 mg/1 příměsi 45 vápníku, vyznačený tím, že se do roztoku přidá dostatečné množství vodou rozpustné sloučeniny obsahující křemičitan, takže roztok bude obsahovat 1 mg/1 až 20 mg/1 křemíku.

   9. Způsob podle nároku 8, vyznačený tím, že koncentrace molybdenu se pohybuje v rozmezí od 120 do 180 mg/1, koncentrace boru se pohybuje v rozmezí od 160 do 220 mg/1,

   50 a normalita roztoku dosahuje 0,03 až 0,20.

   10. Způsob podle nároku 8, vyznačený tím, že se sloučenina obsahující molybdenan zvolí ze skupiny zahrnující molybdenan lithný, molybdenan sodný a molybdenan amonný; a sloučenina obsahující boritan se zvolí ze skupiny zahrnující boritan lithný, boritan sodný,

   55 boritan draselný a boritan amonný.

   -4CZ 289951 B6

   11. Způsob podle nároku 8, vyznačený tím, že se molybdenan lithný, boritan lithný, křemičitan lithný a sloučenina obsahující hydroxid přidají do roztoku ve formě vodných roztoků.
5. 5 12. Způsob podle nároku 8, v y z n a č e n ý tí m , že sloučenina obsahující křemičitan se zvolí ze skupiny zahrnující křemičitan lithný, křemičitan sodný, křemičitan draselný a křemičitan amonný.