HU198893B - Composition with inhibitor effect hindering formation of scale and corrosion especially for cleaning of heating and hot water systems - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya vizkőképződést és korróziót gátló inhibitor hatású kompozíció - mely nátrium-szilikátot, nátrium-tripolifoszfátot, 5 foszforsavat, alumínium-foszfátot tartalmaz -, különösen fűtési rendszerek és használati meleg víz-rendszerek tisztántartására. A találmány szerinti készítmény lényege, hogy 5-40 tr (tömegrész) nátrium-szilikátot, 10 2-15 tr nátrium-tripolifoszfátot, 2-4 tr kalcinált nátrium-karbonátot, 2-4,5 tr foszforsavat, 2-6,5 tr nátrium-hidroxidoL, 0,5-1,5 tr alumínium-foszfátot, 0-3,5 tr karbamidot és 0-12 tr egy vagy több komplexképzőt, elő- 15 nyösen alkil-diamint, halogén-karbonsavat és Na-tartarátot és/vagy kéregkivonatot, és adott esetben 0,5-6 Lr trietanol-amin-oxidot, 0,5-5 tr trietanol-amint, 0,5-10 tr alkáli-metil-szilikátot, 4-6,6 tr nátrium-szulfitot és/-vagy nátrium-hidrogén-szulíitot, 1,5-3,5 tr hexametilén-tetramint., 0-2 tr hexametilén-diamint, 0,2-0,5 tr alginátot és/vagy polikarbonsav-nátriumsót és/vagy cellulóz-glikolátot, 0,05-0,5 tr benzoesavat, 0,05-0,5 tr szalicilsavat tartalmaz, csirátlanitott vízzel 100 tr-re kiegészítve. HU 198893 A 4 leírás terjedelme: 5 oldal, rajz nélkül -1-

Description

A találmány tárgya vizkőképződést és korróziót gátló inhibitor hatású kompozíció, különösen fűtési rendszerek és használati melegvíz-rendszerek tisztítására illetve védelmére. Ezek a készítmények élelmiszeripari technológiai alkalmazásra, fedett és nyitott strandfürdők medencevizeinek, ivóvízhálózatok vizének kezelésére is alkalmasak.

Mint ismeretes, a viz kémiai és fizikai tulajdonságai következtében a legalkalmasabb közeg a hő közlésére illetve elvonására. A kisebb háztartások, lakások fűtését, melegvíz-ellátását is egyedi vagy központosított távhóellátás keretében, meleg vízzel végzik. Erre a célra - a szükséges hatalmas vízmennyiség miatt - nem használnak lágyított vizet, hanem természetes vizeket. A természetes vizek - a geológiai és környezeti körülmények következtében - kisebb-nagyobb mértékben oldanak különböző ásványi sókat, a levegőből kemoszorpció, illetve abszorpció útján megkötött szén-dioxid segítségével is. A kemoszorpció révén megkötött szén-dioxidot tartalmazó viz a talaj geológiai állagának megfelelően, elsődlegesen a kalcium- és a magnézium-ionokkal képez hidrogén-karbonát anionokkal jellemezhető oldatokat. A fűtési és használati melegvíz-rendszereknél a vizet érő hőhatás következtében a hidrogén-karbonátok - szén-dioxid kilépése közben - megbomlanak, és a vízben már oldhatatlan karbonátokat képezve maradnak. Ezek a finom eloszlású csapadékok a fűtött felületekre rásülve okozzák a vizkőképződést. A vízkőképződmény nagymértékben rontja a hőátadást, csökkenti, esetleg teljes keresztmetszetében elzárja a vezetéket és feltétlenül gazdaságtalan hőhasznosítást eredményez. A vizkőképződés mellett az oxigén és az agresszív szén-dioxid korrozív, a fémes szerkezeti anyagokat károsító hatása általában együttesen jelentkezik, tehát mindenképpen indokolt a vízkövesedés elleni védekezés.

A vízkő elleni védekezés lehetőségeit két fő csoportba sorolhatjuk; ezek egyikét a meglévő vizkő időszakonkénti eltávolítására irányuló műveletek, másikát pedig a vízkövesedést gátló, illetve megakadályozó eljárások képezik.

A vizkő időszakonkénti eltávolítására irányuló műveletek közül leggyakoribb a vizkőbevonat mechanikai eltávolítása, illetőleg a vizkőbevonat savazószerekkel történő eltávolítása.

A vizkőképződést gátló, illetve megakadályozására irányuló (preventív) eljárások közül ismert módszer a vizmágnesezés, továbbá a proporcionális vegyszeradagolás.

A vizkőbevonat mechanikai eltávolítása régi, sok problémával járó megoldás, és az esetek jelentős részében a vízkő a tüzelőberendezésekben illetve csővezetékekben nagyrészt úgy helyezkedik el, hogy hozzáférhetetlensége miatt szóba sem jöhet. Ezenkívül a mechanikus hatás jelentősen veszélyezteti a fém szerkezeti anyagokat.

A vizkőbevonat savazószerekkel történő eltávolítása nehézkes, bonyolult művelet, károsítja a környezetet és munkavédelmi szempontból is problematikus.

Ugyanakkor a legmodernebb inhibitorok sem biztosítanak 100%-os védelmet és így a fém szerkezeti anyag ebben az esetben is károsodást szenved.

A vizinágnesezés hatásosságával kapcsolatban a szakmai vélemények ellentmondásosak. A kutatók szerint elméletileg elképzelhető, hogy a módszer jó eredményekkel jár, de a gyakorlati eredmények ezt egyelőre nem igazolják.

A proporcionális vegyszeradagolás mint a legmodernebb módszer a vízkövesedés megakadályozására - már szintén ismert, és elterjedése napjainkban meggyorsult. Meglehetősen sok különböző hatásmechanizmusú proporcionálisán adagolható' vegyszer ismert. Ezek közül vannak, amelyeket fűtési rendszerekbe, másokat használati melegvíz rendszerekbe való adagolásra ajánlanak. E készítmények túlnyomórészt külföldi nyersanyagokból készülnek és költségesen beszerezhető komponenseket tartalmaznak.

Találmányunk célja egy olyan, hazai anyagokból előállítható, vizkőképződést és korróziót gátló inhibitor hatású adalékanyagrendszer kidolgozása, amely a fűtési rendszerekben és használati melegvíz-rendszerekben egyaránt alkalmazható és az ismert, tőkés exportból beszerezhető anyagoknál tökéletesebben gátolja meg a vizkő lerakódását,

Ilyen proporcionálisán adagolható vegyszereket ismertetnek a 3 208 284 sz. és a 3 232 615 sz. német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi leírásokban, és a különböző keménységű vizekhez különböző összetételű adalékanyagokat javasolnak. Az adalékanyagok alkalmazásával e leírások szerint meggátolható a fűtési rendszerekben a vízkókiválás. A 3 948 792 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás vinil-acetát és maleinsav-tartalmú kompozíciót ajánl, mellyel a leirés szerint jó eredmények érhetők el.

A hivatkozott szabadalmi leírások az adalékanyag-rendszer végső pH-értékét 10- tői 10,4-ig jelölik meg.

A találmány tehát olyan készítmény kidolgozására irányul, amelynek felhasználása egyaránt lehetséges fűtési rendszerekben és használati melegvíz rendszerekben, és az adalékolt víz csak maximálisan 8,5 pH-értékű, vagyis közelebb áll az optimális semleges kémhatáshoz. A készítmény egyéb tulajdonságait illetően is felülmúlja az ismerteket.

A találmány szerinti adalékanyag-kompozíció lényege, hogy 5-40 tr (tömegrész) nátrium-szilikátot, 2-15 tr nátrium-tripolifoszfátot, 2-4 tr kalcinált nátrium-karbonátot, 2-4,5 tr foszforsavat, 2-6,5 tr nátrium-hidr3

HU 198893 A oxidot, 0,5-1,5 tr alumínium-foszfátot, 0-3,5 tr karbamidot és 0,0-12 tr egy vagy több komplexképzőt, előnyösen alkil-diamint, halogén-karbonsavat és Na-tartarátot és/vagy kéregkivonatot, és adott esetben 0,5-6 tr trietanol-amin-oxidot, 0,5-5 tr trietanol-amint, 0,5-10 tr alkáli-metil-szilikátot, 4-6,6 tr nátriura-szulfitot és/vagy nátrium-hidrogén-szulfitot, 1,5-3,5 tr hexametilén-tetramint, 0-2 tr hexametilén-diamint, 0,2-0,5 tr alginátot és/vagy polikarbonsav-nátriumsót és/vagy cellulóz-glikolétot, 0,05-0,5 tr benzoesavat, 0,05-0,5 tr szalicilsavat tartalmaz, csírátlanított vízzel 100 tr-re kiegészítve.

A készítmény hatását tapasztalataink szerint kedvezően befolyásolja az, ha az alginát, cellulóz-glikolát és a benzoesav, szalicilsav összes mennyiségét 0,7 tr és 0,85 tr között tartjuk.

Kísérleteink azt a tényt bizonyítják, hogy a megfelelő vizkőképződést gátló kompozíció megválasztása függ az alkalmazási helytől, a víz összetételétől, és az óvni kívánt berendezés szerkezeti anyagától.

A vízkeménységet okozó sókat az egyszerű alkáli-polifoszfát-ionok tartják oldatban, az ortofoszforsavval térhálósított polifoszfátháló a szerkezeti anyag védelmében vesz részt, míg a nátrium-szilikát stabilizálja a vizkőképződés gátlását. A hálós szerkezetet kitölti, és lezárja az alumínium-ionokkal kombinált heteropolisav-Na sója és a változatlanul maradt izopolisav-Na-sója láncszerű, illetve az (SwOio)⁴^ összetételnek megfelelő hálószerkezet.

A találmány szerinti lényeges felismerés, hogy a kompozícióban lévő vizes oldatú alumínium-foszfát részben alumfnium-oxi-hidroxiddá alakul, és e két komponens hatására a kétdimenziós SiO-O láncok háromdimenziós láncokká alakulnak, oly módon, hogy a tetraéderek egy részének központjában Si** helyett Al³* van jelen, és a szabadon maradt vegyértékeket a szerkezeti (védeni kívánt) anyag kationjai kötik le, létrehozva így a védőfilmet a fémes szerkezeti anyag felületén.

Magasabb hőmérsékletű víz esetén (pl. távhőellátás) tapasztalataink szerint a kompozícióban lévő inhibitorok hatása romlik, ezért az inhibitorokat stabilizálni kell. A stabilizáló hatást a találmány értelmében úgy értük el, hogy a metil-trioxi-szilán előállítását a következő speciális módon végeztük. A trietanol-amin oldatot keverővei ellátott fűthető készülékbe töltjük. A keverés megindítása után 60-70 °C hómérséklethatárok között számított mennyiségű trietanol-aminhoz feleslegben adagolt 30%-os hid rögén-peroxidot adunk kis részletekben. Az adagolás befejezése után az oldatot 20 °C-ra lehűtjük, és tovább keverjük. A hidrogén-peroxid feleslegét májautolizissel nyert., stabilizált kataláz enzim hígított oldatával megbontjuk, majd a metil-trioxi-szilánl adagoljuk hozzá, és közben az oldat pH-ját nátrium-hidroxiddal 9,0-9,5-re állítjuk be. A reakcióterméket azonos térfogatú trietanol-aminnal elegyítjük, homogénre keverjük, és a kompozíció többi tagjainak vizes oldatához keverjük.

A metil-trioxi-szilánt oly módon állítjuk elő, hogy a metil-triklór-szilánt (CH3SÍCI3) intenzív hűtés és keverés; közben jeges vízbe csurgatjuk, a keletkezett sósavgázt elvezetjük és elnyeletjük. A hidrolízis következtében géles állapotban kiválik a metil-trioxi-szilán [CH3Si(OH)3]. A koaguláló szilárd anyagot dekantáljuk, majd kloridmentesre mossuk. A találmány szerinti, fűtési rendszerekhez ajánlott kompozícióban ily módon előállítva a metil-trioxi-szilánt és a kompozíció többi tagjait a vizes rendszerhez keverve a kazánok góz-víz határvonallal rendelkező felületeinek védelmét is sikerült megoldanunk. Jó eredményeket kaptunk a találmány szerinti kompozícióval egyéb semlegesitési feladatoknál is, ahol a víz keménysége ée a korrózió a szerkezeti anyagot károsíthatja.

Egyes speciális ipari alkalmazások esetén, modell-kisérletek és gyakorlati alkalmazás alapján is, a poli(oxi-karbonsav)-ak-Na sójának és halogénkarbonsav diamin-származék kapcsolásával létrehozott kelét-kombinációjával nagy tömegű és nagy hőhatásnak kitett hűtöi-endszerekben is elérhető a vizkőképződés gátlása.

A fűtési és hűtési rendszerekben alkalmazott inhibitor adalékok megkülönböztetésére színezést kell alkalmazni, az öncélú színezés helyett tannintartalmú kéregkivonatokat alkalmazunk. (Mimózafa, gesztenye, stb.)

A találmány szerinti készítményt közelebbről a példák kapcsán szemléltetjük, anélkül azonban, hogy a találmányt a példákra korlátoznánk.

5	HU 198893 A 1, példa	6 2. példa	3, példa
Nátrium-szilikát	5 tr	25 tr	40 tr
nátrium-tripolifoszfát	2 tr	9 tr	15 tr
nátrium-kar hónát	2 tr	3.5 tr	4 tr
foszforsav (legalább 75%)	2 tr	3.5 tr	4.5 tr
nátrium-hídroxid (szilárd)	2 tr	4.5 tr	6.5 tr
alumínium-foszfát	0.5 tr	1 tr	1.5 tr
karbamid	3.5 tr	3 tr
csirátlanitott viz	ad 100	ad 100	ad 100
	4. példa	5. példa	6. példa
nátrium-szilikát	5 tr	40 tr	25 tr
nátrium-tripolifoszfát	2 tr	9 tr	15 tr
(polikondenzált. foszfátok
képzéséhez)
foszforsav (legalább 75%-os)	2 tr	3.5 tr	4.5 tr
nátrium-hidroxid (szilárd)	10 tr	4.5 tr	6.5 tr
alumínium-foszfát	0.5 tr	1 tr	1.5 tr
karbamid	3.5 tr	3 tr	3 tr
trietanol-amin-oxid	0.5 tr	3.5 tr	6 tr
trietanol-amin	5 tr	2.5 tr	0.5 tr
alkáli-metil-szilikonát	0.5 tr	5 tr	10 tr
alkil-diamin	1.5 tr	-	0.75 tr
halogénkarbonsav	8.5 tr	-	4.5 tr
Na-tar tarát	1.0 tr	-	0.75 tr
poliakrilsav Na-só	0.1 tr	0.1 tr	0.1 tr
nátrium-szulfit	6.6 tr	-	4.0 tr
nátriura-hidrogén-szulfit	-	6.6 tr	2.0 tr
hexametilén-tetramiri	1.5 tr	2.4 tr	3.5 tr
hexametilén-diamin	2.0 tr	1.5 tr	-
nátrium-tripolifoszfát	10.0 tr	10.0 tr	8.0 tr
alginát	0.2 tr	0.35 tr	-
cell ulóz- glikolát	0,1 tr	0.05 tr	0.5 tr
benzoesav	0,5 tr	0.25 tr	0.05 tr
szalicilsav	0.5 tr	0,05 tr	0.25 tr
lágyított viz	100	100	100
kéregkivonat	0.1 tr	0.1 tr	0.1 tr

7. példa

1500 g trietanol-aminhoz 65 °C-on több részletben, keverés közben 135 g 30%-os hidrogén-peroxidot adunk, majd az oldatot állandó keverés közben 20 °C-ra hűtjük. A lehűtött oldathoz a maradék hidrogén-peroxid megbontására májautolizissel nyert stabilizált kataláz enzim hígított oldatát adjuk, állandó 45 keverés közben 115 g metil-trioxi-szilónt adunk hozzá, és a pH-t nátrium-hidroxiddal

9-9,5-re állítjuk be. A reakcióterméket azonos térfogatú trietanol-aminnal elegyítjük, homogénre keverjük, majd az 1-6. példák bármelyikében leírt kompozícióhoz keverjük.

Claims (2)

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. VízkőképzódésL és korróziót gátló inhibitor-hatású kompozíció - mely nátrium-szilikátot, nátrium-tripolifoszfátot, foszfor- 5 savat, alumínium-foszfátot tartalmaz -, különösen fűtési rendszerek és használati melegvíz-rendszerek tisztántartására, azzal jellemezve, hogy 5-40 tr nátrium-szilikátot, 2-15 tr nátrium-tripolifoszfátot, 2-4 tr kalcinált jq nátrium-karbonátot, 2-4,5 tr foszforsavat, 2-6,5 tr nátrium-hidroxidot, 0,5-1,5 tr aluniinium-foszfátot, 0-3,5 tr karbamidot és 0,0-12 tr egy vagy több komplexképzőt, előnyösen alkil-diamint, halogén-karbonsavat és Na tartarátot és/vagy kéregkivonatot, és adott esetben 0,5-6 tr trietanol-amin-oxidot, 0,5-5 tr trietanol-amint, 0,5-10 tr alkáli-metil-szilikátot, 4-6,6 tr nátrium-szulfitot és/vagy nátrium-hidrogén-szulfitot, 1,5-3,5 tr hexameti- 20 lén-tetramint, 0-2 tr hexametilén-diamint, 0,2-0,5 tr alginátot és/vagy polikarbonsav-nátriumsót és/vagy cellulóz-glikolátot, 0,05-0,5 tr benzoesavat, 0,05-0,5 tr szalicilsavat tartalmaz, csirétlanított vízzel 100 tr-re ki- 25 egészítve.

2. Az 1. igénypont szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy az alginát, cellulóz-glikolát, benzoesav, szalicilsav összes menynyisége legalább 0,7 tr és legfeljebb 0,85 tr, 30 a trietanol-amin-oxid és a trietanol-amin öszszes mennyisége 5,5 tr és 6,5 tr között van, a nátrium-szulfit és a nálrium-hidrogén-szulfit összes mennyisége legalább 6 tr, a hexanietilén-tetramin és hexametilén-diamin 35 összes mennyisége 3,5-3,9 tr között van.