PL103646B1 - Srodek obnizajacy temperature krzepniecia wodnych roztworow - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest srodek niezamarzajacy, pozwalajacy na obnizenie temperatury krzepniecia roztworów wodnych i zapobiegajacy zbrylaniu sie materialów sypkich, zwlaszcza wegla i rud metali w okresie zimowym.

W praktyce przemyslowej dla obnizenia temperatury zamarzania wody, wzglednie roztworów wodnych, w okresie zimowym, glównie w komunikacji j transporcie, stosuje sie dotychczas róznorodne srodki oparte na zwiazkach nieorganicznych i organicznych. Sa to najczesciej sole, takie jak chlorki lub siarczany sodu i wapnia, glikole i poliglikole oraz nafta i inne frakcje weglowodorów cieklych.

Stosowanie znanych dotychczas srodków w postaci wodnych roztworów chlorków lub siarczanów powodu¬ je straty z powodu silnej korozji metali, badz tez stwarza zagrozenie pozarowe w przypadku uzycia do tych celów frakcji weglowodorowych. Stosowane równiez roztwory glikolu etylenowego sa wprawdzie niepalne i nie powoduja korozji, jednakze dla uzyskania zalozonego obnizenia temperatury krzepniecia konieczne jest stosowanie ich w postaci stezonych wodnych roztworów, co przy wysokiej ich cenie, ogranicza ich zastosowanie i wyklucza uzycie dla zabezpieczenia przed zbryleniem materialów masowych w transporcie.

Istota wynalazku polega na tym, ze srodek niezamarzajacy sporzadza sie na bazie frakcji ubocznych, uzyskiwanych w procesie wydzielania kwasu akrylowego z produktów katalitycznego utleniania propylenu.

Frakcje te w postaci wodnych roztworów zawierajace glównie kwas akrylowy, obok mniejszych ilosci kwasu octowego i propionowego oraz aldehydów i polimerów, traktuje sie tlenkami, wodorotlenkami i/lub weglanami metali alkalicznych, metali ziem alkalicznych i/lub amonu, dla zobojetnienia zawartych tam organicznych kwasów. Srodek niezamarzajacy sklada sie z 5-50 czesci wagowych soli kwasu akrylowego i 40-95 czesci wagowych wody, 0—10 czesci wagowych soli kwasu poliakrylowego oraz 0—20 czesci wagowych glikolu etylenowego lub polietylenowego, a przy udziale wszystkich trzech podstawowych skladników i ich zawartosci lezacej w górnym zakresie, ilosc wody w srodku stanowi uzupelnienie do 100 czesci wagowych.

Okazalo sie bowiem, ze roztwory wodne kwasu akrylowego, wzglednie miedzyfrakcje zawierajace kwas akrylowy, zobojetnione odpowiednimi tlenkami, wodorotlenkami metalicznymi lub weglanami, na przyklad2 103 646 sodu, potasu wapnia, magnezu lub amonu wykazuja niska temperature krzepniecia. I tak na przyklad temperatura zamarzania wodnego roztworu kwasu akrylowego zobojetnionego wodorotlenkiem sodu, zawieraja¬ cego 15% wagowych suchej masy, posiada temperature zamarzania równa — 13,5°C, podczas gdy roztwory wodne zawierajace sam glikol etylenowy, wzglednie glikol polietylenowy, o takim samym stezeniu, krzepna odpowiednio w temperaturze—7 i —5°C, Róznica ta uwydatnia sie jeszcze bardziej przy wyzszych stezeniach.

I tak 30%-owy wodny roztwór kwasu akrylowego zobojetniony wodorotlenkiem amonu krzepnie w temperaturze —21,5°C, a zobojetniony tlenkiem magnezu w temperaturze —24°C.

Srodek niezamarzajacy wedlug wynalazku jest niezwykle efektywny i dedany nawet w niewielkich ilosciach do wody lub roztworów wodnych róznych substancji powoduje znaczne obnizenie ich temperatury krzepniecia. Ogromna zaleta srodka wedlug wynalazku jest calkowita niepalnosc i nietoksycznosc, doskonala rozpuszczalnosc w wodzie i roztworach wodnych, brak lotnosci i orak zapachu oraz brak dzialania korodujacego.

Dalsza zaleta, szczególnie interesujaca od strony praktycznej, jest mozliwosc otrzymania srodka niezamarzajacego przy uzyciu tanich odpadowych surowców. Ponadto srodek wedlug wynalazku daje sie latwo zageszczac przy uzyciu konwencjonalnych srodków zageszczajacych dla uzyskania plynu o zadanej lepkosci, charakteryzujacego sie zwiekszona adhezja, co jest szczególnie istotne w przypadku koniecznosci utrzymania niezamarzajacej powloki na materialach sypkich w dluzszym okresie czasu i przy powlekaniu pionowych scian i powierzchni srodków transportu w sezonie zimowym. Z podobnym skutkiem zamiast kwasu akrylowego stosowac mozna róznego typu odpady, na przyklad odpady surowego kwasu akrylowego z kolumny rozdzielczej wytwórni kwasu akrylowego lub tez silnie rozcienczona pozostalosc, o zawartosci 2—2,5% kwasu akrylowego, z kolumny odpedowej wytwórni akroleiny. W tym ostatnim przypadku produkt po zobojetnieniu nalezy zatezyc do zawartosci 15 do ok. 50% suchej masy.

W celu podwyzszenia lepkosci srodka i poprawienia jego zdolnosci adhezyjnych mozna wprowadzac, do niego rózne typowe zageszczacze, takie jak skrobia, zelatyna, gliceryna, poliglikole i inne, które rozpuszczaja sie bardzo dobrze w stosowanych roztworach r ie powodujac wytracania skladników lub pogorszenia mrozoodpor¬ nosci. Najlepiej jednak do tego celu nadaje sie roztwór kwasu poliakrylowego, zobojetniony wodorotlenkiem lub weglanem metalu alkalicznego lub amonu. I tak przez zobojetnienie wodorotlenkiem sodu 25% wodnego roztworu kwasu akrylowego, zawierajacego 6/7% wagowych kwasu poliakrylowego, otrzymuje sie produkt, który jest gesta, silnie przyczepna ciecza, o lepkosci 98 cP i temperaturze krzepniecia — 16°C. W przypadku sporzadza¬ nia srodka niezamarzajacego wedlug wynalazku przy uzyciu odpadów produkcyjnych z procesu katalitycznego utleniania propylenu, dodatek oddzielnie przygotowanego polimeru, celem zageszczenia plynu, nie jest na ogól konieczny, a to dzieki obecnym tam w wiekszej lub mniejszej ilosci polimerom kwasu akrylowego.

Dla sporzadzania srodka niezamarzajacego wedlug wynalazku, stosowac mozna takze inne dodatki, jak srodki pianotwórcze, inhibitory korozji, emulgatory i inne. Mozna tez, dla uzyskania efektów synergicznych, wprowadzac dodatkowo inne znane substancje obnizajace temperature krzepniecia. I tak na przyklad produkt, otrzymany przez zobojetnienie 15%-owago roztworu kwasu akrylowego roztworem NaOH, z dodatkiem 15% wagowych glikolu etylenowego, krzepnie w temperaturze — 21,5°C, zas z dodatkiem 15% wag. glikolu polietyle¬ nowego o ciezarze drobinowym — 400, w temperaturze —1V,5°C. Zamiast wymienionych wyzej dodatków, dla sporzadzenia srodka niezamarzajacego wedlug wynalazku, stosowac mozna takze inne odpady produkcyjne, zawierajace skladniki nadajace otrzymywanym produktom dodatkowe zalety, jak podwyzszona lepkosc, zdolnosc pienienia i podobne, korzystne zwlaszcza jest uzycie bogatych w poliglikole pozostalosci destylacyj¬ nych z wytwórni glikolu etylenowego. W tym przypadku, w zwiazku z wysoka zawartoscia NaOH w omawianych odpadach, srodek niezamarzajacy wedlug wynalazku otrzymac mozna przez ich zmieszanie w odpowiedniej proporcji z odpadami produkcyjnymi z instalacji utleniania propylenu, zawierajacymi kwas akrylowy lub jego polimery.

Przyklad I. 30% wodny roztwór kwasu akrylowego zobojetniono za pomoca stalego weglanu magnezu do pH 7. Produkt, po przesaczeniu charakteryzowal sie temperatura krzepniecia — 24°C.

Przyklad II. Pozostalosc z kolumny rozdzielczej, o zawartosci 15% kwasu akrylowego, doprowadzono za pomoca tlenku wapnia do pH 7,5. Roztwór krzepnie w temperaturze -8°C. W tablicy 1 zestawiono temperatury krzepniecia roztworów wodnych akrylanów, otrzymanych w wyniku zobojetnienia za pomoca wodorotlenków sodu, potasu i amonu, roztworów o róznym stezeniu kwasu akrylowego.103 646 Tablica I Przyklad III IV V VI VII Stezenie kwasu Temperatury krzepniecia po zobojeto. akrylowego (%wag.) NaOH — .— -13,5 -6,5 -2,0 °C KOH _ — 13,5 8.5 -4.5 -3.0 NH40H -21.5 -12,0 -9,2 -6,0 -2,0 Tablica II obejmuje przyklady obrazujace sporzadzanie plynów niezamarzajacych przez zobojetnienie odpadowego kwasu akrylowego, z udzialem glikolu etylenowego i polietylenowego.

Przyklady VIII IX X XI XII XIII Stezenie kwasu akrylowego zobojetn.

NaOH (%wag.) — — Tablica Dotatek glikol etylenowy glikol etylenowy glikol etylenowy glikol poli¬ etylenowy 400 glikol poli¬ etylenowy 400 II Stezenie dodatku (/ówag.) Temperatura krzepniecia (°C) -13,5 - 7,0 -21,5 -8,0 - 5.0 -17,5 W tablicy III zestawiono przyklady ilustrujace wplyw dodaiku kwasu poliakrylowego na podwyzszenie lepkosci plynów niezamarzajacych wedlug wynalazku.

Tablica III Stezenie kwasu Stezeniekwasu temperat. akrylowego poliakrylowego gestosc lepkosc krzepn.

Przyklad zobojetn. zobojetn. g(cm3) (cP) (°C) NaOH(%wag.) NaOH (%wag.) XIV XV XVI ,0 22,0 24,0 6,7 ,8 43 1,125 1,130 1,040 98,0 83,0 53,4 -16 -18 -214 1U3 646 Przyklad XVII 3000 g pozostalosci z kolumny rozdzielczej z procesu otrzymywania akroleiny, o zawartos¬ ci 1,97% wagowych kwasu akrylowego, 0,46% wagowych kwasu octowego, zawierajacej slady akroleiny i aldehydu octowego, doprowadzono za pomoca 40%-go roztworu NaOH do pH 6,4 i zatezono przez odparowa¬ nie wody do zawartosci 49% wagowych suchej masy. Otrzymany produkt krzepnie w temperaturze —55°C.

Przyklad XVIII. Analogicznie jak w przykladzie XVII 3000 g w/w pozostalosci zobojetniono za pomoca technicznego tlenku magnezu do pH 7,5 i zatezono przez odparowanie wody do zawartosci 38% wagowych suchej masy. Otrzymany produkt krzepnie w temperaturze —27°C.

Przyklad XIX. Analogicznie jak w przykladzie XVII 3000 g pozostalosci zobojetniono za pomoca technicznego tlenku wapnia do phi 7,5 i zatezono przez odparowanie wody do zawartosci 453% wagowych suchej masy. Produkt krzepnie w temp. —40°C.

Przyklad XX. 1000 g kondensatu z produkcji kwasu akrylowego o zawartosci: 27,7% wag. kwasu akrylowego 0,84% wag. kwasu octowego 0,03% wag. akroleiny i 0,02% wag. aldehydu octowego zobojetniono za pomoca tlenku magnezu do pH 7,5. Produkt krzepnie w temp. -29°C.

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Srodek obnizajacy temperature krzepniecia wodnych roztworów oraz zabezpieczajacy przed zbrylaniem sie materialów sypkich podczas transportu i w czasie magazynowania w okresie zimowym, zawierajacy glikoie i poliglikole, znamienny tym, ze zawiera zobojetniona tlenkami, wodorotlenkami i/lub weglanami metali alkalicznych, metali ziem alkalicznych i/lub amonu, frakcje uboczna z procesu wydzielania kwasu akrylowego z produktów katalitycznego utleniania propylenu, zawierajace produkty powstajace w procesie utleniania propy¬ lenu, glównie kwas akrylowy i niewielkie ilosci kwasu octowego, kwasu propionowego polimerów i aldehydów i sklada sie z 5—50 czesci wagowych soli kwasu akrylowego, 0—10 czesci wagowych soli kwasu poliakrylowego, 0—20 czesci wagowych glikolu etylenowego lub glikolu polietylenowego, 40—95 czesci wagowych wody oraz innych zwiazków jak sole kwasu octowego, propionowego i aldehydy w ilosci nie przekraczajacej sumarycznie 5% wagowych. Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120 + 18 Cena 45 zl