PL152875B1 - Środek przeciwdziałający zamarzaniu węgla - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA	OPIS PATENTOWY	152 875
rULSIU		Patent dodatkowy do patentu nr-	CZTTELIIA IGÓLNA
		Zgłoszono: 87 11 16 /p. 268863/
		Pierwszeństwo -	Int. Cl.' C09K 3/18
URZĄD PATENTOWY	Zgłoszenie ogłoszono: 89 05 30
RP		Opis patentowy opublikowano: 1991 07 31

Twórcy wynalazku: Franciszek Steiimec, Tomsz Szczurek, Franciszek Slanina

Uprawniony z patentu: Instytut TechnoOogii Nafty im. Prof. Stanisaawa Piłata, Kraków /Polska/

ŚRODEK PRZECIWDZIAŁAJĄCY ZAMARZANIU WGLA

Przedmiotem wyra lazku jest środek, przeciwdziałający zamrzaniu węgla kamiennego i węgla brunatnego oraz przemarzania do ścian agonów w czasie transportu i składowania w okresie zimowym. Węggel transportowany w wagonach kolejowych zawiera od kilku do kilkudziesięciu procent wody. W czasie transportu w okresie mrozów woda zamarza i węgiel tworzy zwartą, twardą zmazl^nę, przymrznóętą do ścian i podłogi wagonu lub obmurzy składowisk. Im drobnnejsze uziarnienie węgla i większa zawartość wody, tym lamrzr^O^ta msa węgla jest bardziej zbita i twarda, moonóej przywarta do ścian wagonów i tym trudniej jest węgiel rozjuszyć i wyładować z wagonu.

W celu przeciwdziałania zamrzaniu i przymrzaniu węgla do ścian wagonów, msg węgla i ściany wagonów zrasza się specjalnymi płynami. Stosowane płyny można podzzelić na hydrrfflne i hydrofobowe. Środki hydro^lne rozpuszczają się w woddie, powodując obniżenie jej temperatury krzepnięcia i tya samym zapobiegają wytworzeniu się lodu. Środki hydrofobowe wytwarzają na węglu i ścianach wagonu warstewkę izolującą, nierozpuszczalną w woddie, przeciwdziałającą przyłączaniu się lodu. Jako środki hydrofilne stosowane są alkohole wielowodorotlenowe^zwłaszcza glikole: etylmowy i propylenowy, ęodzrzocieeίc żalne żywice mocznikowoformaldehydowe, roztwory wodne kwasów karboksylowych i roztwory wodne soli nieorganicznych. Jako środki hydrofobowe stosuje się niskolepkie i niskokrzepnące oleje węglowodorowe, a w szczególności oleje otrzymane z przeróbki ropy naftowej, deje z destylacji smiły powęglowej, produkty alkilacji benzenu i jego pochodnych olefórami.

W zgłoszeniu patentwiAym PRL P-219 416 opublikowanym w BUP 12/81 przedstawiono środek zapobiegający zbrylaniu sypkich surowców kopalnych w czasie mrozów, składający się z sdi

152 875

152 875 kwasów dikarboksylowych i hydroksykarboksylowych, zawierających 2 do 8 atomów węgla w cząsteczce wody, alkoholi wielowodorotlenowych, żywicy mocznikowoformaldehydowej i azotynu sodu. Sole kwasów dikarboksylowych i hydroksykarboksylowych otrzymuje się również przez zmydlanie mieszaniny estrów i kwasów z procesu utleniania cykloheksanu do cykloheksanonu.

W opisie patentowym PRL 134 566 przedstawiono środek przeciwdziałający przymarzaniu węgla w wagonach, składający się z 45 do 99 części rasowych olejów węglowodorowych, 1 do 55 części mas owych pozostałości po destylacji alkoholi tłuszcoowych otrzymanej w procesie destylacji mieszaniny alkoholi po procesie uw^ć^n^r^i^^nia kwasów tłusczowwych oraz do 10 części rasowych dodatków.

Okazało się, że można otrzymać środek przeciw!ziałający zararzaniu węgla, charakteryzujący się właściwościami typowych znanych środków wodlcoozieńczalnych przy rówioozesnej zdolności otaczania powierzchni węgla warstewką izolującą, nierozpuszczalną w wods^ie, właś ciwą dla środków hydrofobowych. Cel ten osiągnięto wprowodlając do znanych mieszanin przeciwdziałających zararzaniu węgla zawierających jako składnik główny sole sodowe i/llub potasowe kwasów karboksylowych zawierających do 8 atomów węgla w cząsteczce, sole sodowe i/uub potasowe kwasów tłuszccowych zawierających powyżej 11 atomów węgla w cząsteczce iAub kwasów żywicznych i ewentualnie nierozpuszczalne w wodzie a rozpuszczalne w olejach węglowodorowych i tłuszczach składniki.

środek przeciwiziałający zararzaniu węgla według wynlazku, składa się z 15 do 60 części rasowych soli sodowych i/Kib potasowych kwasów monoCaΓboksylooych iAub dikarboksylowych, i/lub hydroksykarboksylowych, zawierających do 8 atomów węgla w cząsteczce w tym co najmniej 70% rasowych kwasów zawierających 4 do 8 atomów węgla w cząsteczce, 0,5 do 15 korzystnie 4 do 6 części rasowych soli sodowych iAub potasowych kwasów tłuszczowych zawierających poiyżej 11 atomów węgla w cząsteczce w tym co najmnnej 50 części rasowych kwasów tłuszcoowych nienasyconych i/lub kwasów żywicznych zawierających co najmnnej 60% rasowych kw^su abietynowego lub dehydroabietynowego, 35 do 70 części rasowych wody 0 do 30 części rasowych alkoholi rozpuszczalnych w w>dzie najlepiej glikoli i 0 do 10 części rasowrch znanych dodatków poprawiających własności środków oodlcoozieńczaliych przeciwdziałających zam oraniu węgla.

Sole kwasów moniCarboCsy Iowych, ^karboksylowych i hddroasdkarboksdlowdch korzystnie otrzymuje się przez neutralizację kwasów i zmydanie estrów z procesu utleniania cykloheksanu do cykloheksanom wodorotlenkiem sodowym lub potasowym. Alkohole otrzymane w wyniku zmyci la nia estrów wchodzą w skład środka. Sole kwisów tłuszcoowych otrzymuje się z tłuszczów roślinnych i zwierzęcych z takich procesów, jak neutralizacja i wydielenie soli wolnych kwasów zawartych w tłuszczach, częściowe lub całkowite zmydanie tłuszczów, rozszczepienie tłuszczów i neutralizację wdilielcnych kwasów tłuszczowych, zmydanie produktów destylacji kwasów tłuszczowych. Sole kwasów żywicznych i mieszaniny soli kwisów żywicznych i tłuszcoowych otrzymuje się przez zmydanie wodorotlenkiem sodu lub potasu oleju talowego, powwtającego jako produkt uboczny w procesie roztwarzania drewna metodą siarczanową lub produktów jego destylacji. Preferuje się stosowanie soli kwasów porafinacyjnych otrzymywanych jako produkt-uboczny w procesie rafinacji tłuszczów, produktów neutralizacji i zmyci dania oleju talowego, produktów neutralizacji i zmydlania produktów destylacji deju talowego oraz mieszaniny tych produktów. Jako składniki nierozpuszczalne w wodzie stosuje się tworzące emulsję wodną związki oleofilne, rozpuszczalne w olejach tłuszcoowych i olejach węglowodorowych takie jak: nie zmylone tłuszcze, nie zm^^ds^tiące się składniki tłuszczów, nie zmydające się składniki oleju talowego i produktów jego destylacji, znane deje naftowe, syntetyczne i powęglowe stosowane do w+w rzania hydrofobowych środków, przeciwdziałających zararzaniu węgla oraz mieszaniny wymienionych produktów. -Preferuje się, nie ulegające zm^d^l^n:il w trakcie obróbki wodorotlenkiem sodowym lub potasowym składniki, za^^a^rte w oleju talowym, kwsach porafinacyjnych i produktach ich destylacji. Składniki nierozpuszczalne w wcdzie znajdują się w środku, przeciwdzia152 875 ^aijićcym zamrzaniu węgla w postaci stabilizowanej solami kwasów żywicznych i tłuszczowych.

Jako alkohole rozpuszczalne w wodzie mogą być stosowane etyeenowe i propylenowe glikole, gliceryna, alkohol etylowy. Jako dodatki poprawiające własności produktu, moigą być stosowane dodatki przeciwkorozyjne, przeciwpienne, obniżające temperaturę krzepnięcia. Uzupeenienie składu środka stanowi woda, utrzymująca pozostałe jego składniki w stanie ciekłym, środek, przeciwiziałający przymrzaniu węgla według w/ralazku oprócz właściwości charakterystycznych dla znanych środków wodozozzieńczalnych, posiada zdolność tworzenia hydrofobowych powłok na ziarnach węgla. Powłoki hydrofobowe pow.stają na skutek reakcji soli sodowych i potasowych kwasów tłuszcoowych lub żywicznych ze związkami meali wielowartościowych zawartymi w węglu^a zwłaszcza związkami ragnezu, wapnia, żelaza i glinu w w/niku czego powwtają nierozpuszczalne w w>dzie mydła tych meetli, osadzające się na powierzchni cząstek wgla. Powłoki hydrofobowe powwtają również w przypadku obecności w środku składników oleofilnych na skutek rozpadu emillji przy kontakcie z cząstkami węgla i w+rąceniu się ich na powierzchni węgla w postaci warstewki.

Połączenie własności środka hydrofilnego ze zdolnością do tworzenia powłok hydrofobowych daje środek charakteryzujący się wysoką skutecznością w zabezpieczaniu węgla przed zamarzaniem i przydarzaniem do ścian wagonów. Stwierdzono również, że wprovwdzenie soli sodowych kwasów tłuszczowych i żywicznych do roztworów wodnych, zawierających kwasy karboksy lowe liskocząstezzkooe wpływa na obniżenie temperatury krzepnięcia mieszaniny. Poz^la to na ograniczenie lub ^eliminowanie ze składu glikoli i stosowanie szerokiego zakresu stężeń bez obawy krzepnięcia.

Przykład I. 65 części raso^ch produktu ^zydenia wodorotlenkiem sodowym mieszaniny estrów i kwasów z ppooesu utlen lania cykloheksanu do cykloheksanom zawierającego 57% rasowych soli sodowych kwasów karboksylowych zmeszdnz z 1,5 częściami rasowymi glikolu moclotylelowego, 14,98 częściami rasowymi produktu zmyślania kwasów porafiracyjnych z procesu rafinacji /oZkwadzania/ oleju rzepakowego zawierającego 58% rasowych soli sodowych kwsów tłuszczowych, 6% msowrch nie zm^d^jących się składników z deju rzepakowego i 0,02 częściami masowymi dodatku przeciwpier^ego w postaci ernllji silikonowej. Dla porówrania wykonano mieszaninę według znanego stanu techniki, bez soli k^sów tłuszczowych i żywicznych zawierającą: 70 części rasowych produktu zmydlania wodorotlenkiem sodowym mieszaniny estrów i kwasów z procesu utlenlania cykloheksanu do cykloheksanom zawierającego 36% mmso^ch soli sodowych kwasów karboksylowych zmieszano z 15 częściami rasowymi glikolu eocloeylenowego, 0,02 częściami m^owym. dodatku przeciwpiennego w postaci emisji silikonowej.

-------------------------------------- 1	Środek według wynalazku	---11 1 1 1 1 1 i	Wo^roodesiczal- J ny środek wed- J ług znanego sta-j nu techniki !	Hydrofobowy śro-[ dek olejowy } /olej napędowy IZ-20/ j
WłasnoZci	1 1 1 1 1
Lepkość w 2°0C mm^s	1 1 1	14,5	1 1 1	11,1 i	3,5 !
Temperatura krzepn·, °c	1 1	-58	1 1 1	-33 j	-23 J
Efektywność działania przeciwzararzającego wtrzyrałość na ścinanie, kPa połączenia a/ stal - węgiel	1 1 1 1 1 1 1 1 I	0,1	1 1 1 1 1 • 1 1 1	2,9 !	1,9 ;
b/ drewno -	1 1	0,2	1 1	4,1 !	2,6 !
|------------------------------------	1 -1.		1 ___1-	.................J.	_________________I

Przykład II. Do 70 części rasowrch wodnego roztworu mieszaniny soli sodowych kwasów dikarboksylowych i hydroksykarboksylowych, zawierających do 8 atomów węgla w cząsteczce, uzyskanego przez zmyi^nie W5cioc^coC:S_^li:i^m sodowym mieszaniny estrów i kwasów z procesu utleniania cykloheksanu do cykloheksanom i zawierającego 40 procent msowych wody, dodaje się 10 części maso^ch zatężonego roztworu soli sodowych kwsów mornkarlboksy4

152 875 lowych, powstających z procesu utleniania cykloheksanu do cykloheksanonu i zawierającego sole sodowe kwasów monokarboksylowych głównie kwasu wlerianowego i 60 procent masowych wody, 10 części rasowych wodnego roztworu mieszaniny soli sodowych kwasów tłuszcoowych i żywicznych otrzymanego w wyniku zmydlania ługiem sodowym frakcji z destylacji oleju talowego, składającej się z 46 procent rasowych kwasów tłuszczowych, 51 procent rasowych kwasów żywic znych i 3 procent masowych składników niezmydlających się, zawiera jącego 50 procent rasowych wody, 6 części rasowych glikolu etylenowego, 3 części rasowe oleju z destylacji ro^py naftowej o Jakości 3 mm^2/s w temperaturze 5⁰°C, ^{1 p}rocent dodatku przeciwpiennego. Otrzymany-produkt posiadał konsystencję ciekłą i temperaturę krzepnięcia -36°C. Nannesiony na powierzchnię w*gla wykazywł w/^soką skuteczność przeciwdziałania zararzaniu i przemi rzaniu węgla do temperatur -30°C i przy dużej zawartości wody w węglu.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe środek przeciwdziałający zararzarńu węgla, zawierający sole kwasów karboksylowych do Cq, wodę i korzystnie alkohole, znamienny tym, że składa się z 15 do 60 części msowrch soli sodowych i/lub potasowych kwasów monokarboksylowych i/lub dikarboksylowych iAub hydroksykarboksylowych, zawierających do 8 atomów węgla w cząsteczce w tym co najmniej 70% rasowych kwasów, zawierających 4 do 8 atomów węgla w cząsteczce korzystnie otrzymanych w wyniku reakcji sodowego i/bib potasowego z kwasami karboksylowymi i ich estrami, powstającymi w procesie utleniania cykloheksanu do cykloheksanom, 0,5 do 15 korzystnie 4 do 6 części rasowych soli sodowych iAub potasowych kwasów tłuszczowych, zawierających powyżej 11 atomów węgla w cząsteczce, w tym co najrnióej 50 części rasowych kwasów tłuszczowych nienasyconych, korzystnie otrzymanych w wyniku reakcji wodorotlenku sodowego i/uub potasowego z kwasami porafinacyjnymi z procesu rafinacji tłuszczów roślinnych i zwierzęcych oraz produktów destylacji tych kwasów iAub kwasów żywicznych, zawierających co najmdej 60% masowych kwasu abietynowego lub dehydroabietynowego lub mieszaniny kwasów tłuszczowych i żywicznych, korzystnie otrzymanych w wyniku reakcji wodorotlenku sodowego i/lub potasowego z olejem tamtym i/uub produktami jego destylacji 35 do 70 części rasowych wody, do 30 części rasowych alkoholi rozpuszczał nych w woddie a w szczególności glikoli etylenowych i propylenowych, gliceryny, alkoholu etylenowego, do 10 części rasowych składników rozpuszczalnych w olejach węglowodorowych i tłuszczach a nierozpuszczalnych w wodzie a w szczególności tłuszczów roślinnych i zwierzęcych, nie zmyddających się składników tłuszczów roślnnnych i zwierzęcych, oleju talowego i produktów jego destylacji, olejów naftowych, syntetycznych i pooęglkodch, do 10 części masowych znanych dodatków, poprawóających własności przeciwkorozyjne i przeciwpienne. >

   Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

   Cena 3000 zł