Патент на изобретение №2387706

(54) МОЮЩЕЕ СРЕДСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ

(57) Реферат:

Использование: на операциях промывки от нефтезагрязнений в моечных машинах при межоперационной очистке, для очистки поверхностей в труднодоступных местах, микротрещинах, поверхностях, поврежденных с потерей металла от окалины и коррозии. Сущность: средство содержит, мас.%: пероксисольват карбоната натрия Na₂CO₃·1,5H₂O₂ 5-8, кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ 2-3,5, хромат калия К₂СrO₄ – 3-4,5, вода – остальное. Технический результат – повышение очищающей способности от загрязнений в труднодоступных местах и микротрещинах, а также повышение очищающей способности от окалины и коррозии с антикоррозийной защитой очищаемой поверхности. 1 табл.

Изобретение относится к области моющих составов для очистки металлических поверхностей деталей оборудования и машин от нефти, нефтепродуктов и продуктов их разложения и может быть использовано на операциях промывки от нефтезагрязнений в моечных машинах при межоперационной очистке, для очистки поверхностей в труднодоступных местах, микротрещинах, поверхностях, поврежденных с потерей металла от окалины и коррозии.

Известно моющее средство для очистки емкостей и металлических поверхностей от нефти, нефтепродуктов и масел, описанное в патенте РФ 2171831, опубликованном в 1995 г., содержащее (в мас.%): водорастворимую соль щелочных металлов 50-94, неионогенное поверхностно-активное вещество 3-20, натриевую соль полиакриловой кислоты, модифицированную эфирными группами 1-8, ингибитор коррозии 0,5-15, диспергатор 1-5, пеногаситель 0,1-1, вода остальное.

Недостатками указанного моющего средства являются недостаточная экологичность средства, высокая температура водного раствора для отмывки, которую надо поддерживать в процессе мойки, что невозможно, то есть данное моющее средство обладает низкими эксплуатационными характеристиками при использовании его в промышленных целях.

Известно моющее средство, описанное в заявке на изобретение РФ 2000125411, опубликованной 10.03.2000 г., содержащее каустическую соду, триполифосфат натрия, кальцинированную соду, метасиликат натрия, оксиэтилированный моноалкилфенол на основе тримеров пропилена, содержащий в молекуле 12 моль окиси этилена оксиэтилированный моноалкилфенол на основе тримеров попилена, содержащий в молекуле 6 моль окиси этилена при следующем соотношении компонентов (в мас.%): каустическая сода 0,9-3,3, триполифосфат натрия 0,72-2,64, кальцинированная сода 2,82-10,34, метасиликат натрия 0,6-2,2, оксиэтилированный моноалкил фенол на основе тримеров пропилена, содержащий в молекуле 12 моль окиси этилена 0,024-0,088, оксиэтилированный моноалкилфенол на основе тримеров пропилена, содержащий в молекуле 6 моль окиси этилена 0,036-0,132, тринатрийфосфат 0,84-3,08, полиоксиэтиленгликолевые эфиры синтетических первичных высших жирных спиртов фракции C₁₆-C₂₀ 0,06-0,22, вода остальное. Рабочая температура раствора 50-80°С.

Недостатками указанного моющего средства являются недостаточная экологичность средства, высокая температура водного раствора для отмывки, которую надо поддерживать в процессе мойки, что невозможно, кроме того, недостаточная эффективность при очистке металлических поверхностей от загрязнений в труднодоступных местах и микротрещинах, в местах окалины и коррозии, недостаточная эффективность при очистке металлических поверхностей от окалины и коррозии, недостаточная антикоррозийная защита очищаемой поверхности, вследствие чего внешний вид металлической поверхности не производит достаточно чистого впечатления и очень быстро происходит повторное осаждение загрязнений на очищаемой поверхности, особенно в местах окалины и коррозии, даже в процессе непосредственной очистки, то есть данное моющее средство обладает низкими эксплуатационными характеристиками при использовании его в промышленных целях.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является патент на изобретение РФ 2247770, опубликованный 10.03.2005 г. Моющее средство для очистки металлических поверхностей, описанное в патенте, содержит обезжиривающую композицию и воду, в качестве обезжиривающей композиции оно содержит композицию пероксисольват карбоната натрия Na₂СО₃·1,5Н₂О₂, и кремнефтористый натрий Na₂SiF₆, и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: пероксисольват карбоната натрия Na₂CO₃·1,5H₂O₂ – 2,0-3,5, кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ – 2,0-3,5, вода остальное.

Данное моющее средство экологично и обеспечивает отмывку металлических поверхностей от загрязнений при температуре 20-22°С.

Недостатками указанного моющего средства являются недостаточная эффективность при очистке металлических поверхностей от загрязнений в труднодоступных местах и микротрещинах, в местах окалины и коррозии, недостаточная эффективность при очистке металлических поверхностей от окалины и коррозии, недостаточная антикоррозийная защита очищаемой поверхности, вследствие чего внешний вид металлической поверхности не производит достаточно чистого впечатления и очень быстро происходит повторное осаждение загрязнений на очищаемой поверхности, особенно в местах окалины и коррозии, даже в процессе непосредственной очистки, то есть данное моющее средство обладает низкими эксплуатационными характеристиками при использовании его в промышленных целях.

Задачей изобретения является создание нового моющего средства для очистки емкостей и металлических поверхностей, с высокими эксплуатационными характеристиками при использовании его в промышленных целях: экологичного, с низкой температурой водного раствора, с высокой очищающей способностью от загрязнений в труднодоступных местах и микротрещинах, в местах окалины и коррозии, с высокой очищающей способностью от окалины и коррозии, с антикоррозийной защитой очищаемой поверхности.

Техническая задача решается созданием моющего средства для очистки металлической поверхности, содержащего обезжиривающую композицию пероксисольват карбоната натрия Nа₂СО₃·1,5Н₂О₃, и кремнефтористый натрий Na₂SiF₆, и воду, согласно изобретению с дополнительным содержанием ингибитора коррозии – хромат калия K₂GrO₄ при следующем соотношении компонентов, мас.%: пероксисольват карбоната натрия Na₂CO₃·1,5Н₂O₂ – 5,0-8,0, кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ – 2,0-3,5, К₂СrO₄ – 3,0-4,5, вода остальное.

За счет того, что моющее средство для очистки металлической поверхности дополнительно содержит ингибитор коррозии – хромат калия К₂СrO₄ при следующем соотношении компонентов, мас.%: пероксисольват карбоната натрия Na₂CO₃·1,5Н₂O₂ – 5,0-8,0, кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ – 2,0-3,5, К₂СrO₄ – 3,0-4,5 вода остальное, получают моющее средство с высокими эксплуатационными характеристиками при использовании его в промышленных целях: экологичного, с низкой температурой водного раствора, с высокой очищающей способностью от загрязнений в труднодоступных местах и микротрещинах, в местах окалины и коррозии, с высокой очищающей способностью от окалины и коррозии.

На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявляемое моющее средство неизвестно и данное решение обладает новизной.

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, которое позволяет получить технический результат.

Действие вводимого вещества в виде Na₂СО₃·1,5 Н₂О₂ состоит в том, что при попадании в воду перекись водорода разлагается по уравнению:

Na₂CO₃·1,5Н₂О₃Nа₂СО₃+1,5H₂O₂

2H₂O₂2H₂O+O₂

и образующийся кислород в водном растворе создает эффект кавитации, в связи с чем достигается эффект отмывки при низких температурах, в то же время перекись водорода является стимулятором коррозии и добавление ингибитора коррозии К₂СrO₄ – 3,0-4,5 нейтрализует это действие и ингибирует процесс коррозии, усиливает антикоррозионные свойства соединения, очищая поверхность от различных загрязнений, в то же время очищает поверхность и микротрещины от окалины и коррозии, не дает возможностей развиваться им далее, затягивает «раны» трещин, вместе с окалиной и коррозией убирая остатки загрязнений с поверхности и из труднодоступных мест.

Оптимальное содержание в смеси с водой пероксисольват карбоната натрия Nа₂СО₃·1,5Н₂O₂ – 5,0-8,0, кремнефтористого натрия Na₂SiF₆ – 2,0-3,5, хромата калия К₂СrO₄ – 3,0-4,5. При выходе за пределы улучшения моющих свойств не происходит.

Повышение экологичности средства достигается за счет образования малорастворимых фторидных комплексов металлов и сорбции нефтепродуктов на S_iO₂, образующемся при гидролизе кремнефторида. При использовании водного раствора средства образуется щелочная среда, в которой кремнефтористый натрий диссоциирует на ионы с образованием F^–. Фторид-ион в растворах гидролизуется и способен к образованию многочисленных устойчивых фторидных комплексов различных металлов. Выделение пузырьков кислорода способствует разрыхлению загрязнений на поверхности металла. Минеральные вещества уменьшают поверхностное натяжение нефтепродуктов на поверхности металла, образовавшийся в результате гидролиза кремнефторида SiO₂ адсорбирует нефтепродукты с отмываемой поверхности. Образовавшиеся малорастворимые комплексные соединения фтора с металлом в монослое удаляются в процессе мытья.

Отработанный моющий раствор используется в качестве воды затворения при производстве строительных материалов как замедлитель твердения и кислотоупорный агент.

Учитывая вышеизложенное, можно сделать вывод, что предлагаемый состав моющего средства для очистки металлической поверхности явным образом не следует из уровня техники и вся совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, позволяющее достигнуть указанный технический результат, то есть изобретение соответствует критерию охраноспособности – “изобретательский уровень”.

Заявляемое изобретение соответствует критерию “промышленная применимость”, так как оно может быть использовано в народном хозяйстве при очистке нефтезагрязненных металлических поверхностей.

Пример 1

Технологическая схема производства моющего средства для очистки металлических поверхностей состоит из следующих стадий:

1. Дозируют пероксисольват карбоната натрия Na₂СО₃·1,5Н₂O₃ – 5,0;

2. Дозируют кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ – 2,0;

3. Дозируют хромат калия К₂СrO₄ – 3,0;

4. Все компоненты перемешивают в смесителе в присутствии воды – 90,0 в течение 3 мин;

5. Измеряют температуру смеси. Она должна составить 20-22°С.

Пример 2

Технологическая схема производства моющего средства для очистки металлических поверхностей состоит их следующих стадий:

1. Дозируют пероксисольват карбоната натрия Na₂ СО₃·1,5Н₂O₂ – 8,0;

2. Дозируют кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ – 3,5;

3. Дозируют хромата калия K₂CrO₄ – 4,5;

4. Все компоненты перемешивают в смесителе в присутствии воды – 84,0 в течение 3 мин;

5. Измеряют температуру смеси. Она должна составить 20-22°С.

Пример 3

Технологическая схема производства моющего средства для очистки металлических поверхностей состоит их следующих стадий:

1. Дозируют пероксисольват карбоната натрия Na₂ СО₃·l,5H₂O₂ – 6,5;

2. Дозируют кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ – 2,75;

3. Дозируют хромата калия К₂СrO₄ – 3,75;

4. Все компоненты перемешивают в смесителе в присутствии воды – 87,0 в течение 3 мин.;

5. Измеряют температуру смеси. Она должна составить 20-22°С.

Испытания моющей способности состава производили при концентрации рабочего раствора 15, 25, 35 г/л и температуре 20-22°С. Качество очистки загрязненной поверхности следует определять весовым методом (Козлов Ю.С. Очистка изделий в машиностроении. – М.: Машиностроение, 1982. – 261 с.) на весах не ниже 2-го класса. См. таблицу 1 из акта испытаний, рекомендуемая концентрация – 25 г/л.

Концентрация рабочего раствора 15 г/л не дает достаточной степени очистки от окалины, коррозии и загрязнений, концентрация рабочего раствора 35 г/л дает степень очистки одинаковую с концентрацией рабочего раствора 25 г/л, при большем расходе моющего средства. Следовательно, рекомендуемая концентрация – 25 г/л.

При использовании весового метода качество очистки металлической поверхности определяют в процентном отношении массы удаленных загрязнений к массе исходных значений:

где q₁ – масса загрязненного образца, мг;

q₂ – масса образца, подвергнутого очистке, мг;

q₃ – масса чистого образца, мг.

Моющая способность, очищающая от оксидов и коррозии способность (далее моющая способность), определялась весовым методом, сущность которого заключается в определении отмываемости загрязнений, оксидов, следов коррозии с поверхности образцов. Мойку образцов осуществляют на лабораторной моечной установке методом окунания с возбуждением моющего раствора при помощи мешалки, имеющей постоянное число оборотов, равное 3000 об/мин. Общая концентрация моющих средств в рабочем растворе составляет 7 г/дм³ (т.е. рабочий раствор 0,7%-ной концентрации), температура мойки от 45 до 98°С, большинство опытов проводилось при температуре 75°С. Для испытаний берут два одинаковых образца 1 и 2, выполненные из стали марки Ст-3 со следами оксидов и коррозии визуально определимыми, промывают их проточной водой, ацетоном, высушивают и взвешивают на аналитических весах. Далее образец 1 загрязняют АСПО с реальных объектов нефтедобычи (насосно-компрессорные трубы, элементы погружных насосов и т.п.) путем окунания в расплав или загрязняют поверхность образца графитовой смазкой. Загрязненный образец 1 охлаждают при комнатной температуре, взвешивают и помещают в моечную машину, где моют в течение 3 минут. После мойки образец 1 высушивают на воздухе до постоянной массы. Моющую способность определяют как отношение массы загрязнений, смытых с поверхности испытуемого образца 1, к общей массе загрязнений, находящихся на его поверхности до мойки, выраженное в процентах. Моющую способность определяли при различной температуре рабочего раствора, а также при различной минерализации воды, используемой для приготовления рабочего раствора (с низкой степенью минерализации 4,5 промилле и с высокой степенью минерализации 45 промилле, которую получали растворением естественной морской соли в заданном количестве дистиллированной воды). Очищающую способность от оксидов и коррозии определяют, визуально сравнивая образец 1 с образцом 2, который не подвергался мойке.

Кроме того, для определения антикоррозийной способности заявляемого моющего средства, образец 1, вымытый заявляемым средством, и образец 2 с прежними следами оксидов и коррозии оставляют под воздействием внешней среды и ежедневного смачивания водой на 5 дней. На образце 1 следов оксидов и коррозии к концу пятых суток не появилось, на образце 2 площадь, покрытая оксидами и коррозией, увеличилась в 1,5 раза.

Результаты испытаний занесены в таблицу 1.

Таблица 1
Содержание компонентов, мас.%	Температура,°С	% отмывки нефтепродуктов (масло машинное чистое)	% очистки от окалины и коррозии
Na2 СО3·1,5Н2O2	5,0
Na2SiF6	2,0
К2СO4	3,0	20	98,3	98,5
вода остальное	до 100
Na2CO3·1,5H2O2	8,0
Na2SiF6	3,5
К2СO4	4,5	20	99,0	99,0
вода остальное	до 100
Na2CO3·1,5H2O2	6,5
Na2SiF6	2,75	20	98,2	98,3
К2СO4	3,75
вода остальное	до 100
ПРОТОТИП
Na2 СО3·1,5Н2O2	2,0-3,5
Na2SiF6	2,0-3,5	20	95,0-97,0	10,0
вода остальное	до 100

Анализ данных таблицы показывает, что предложенное моющее средство для очистки металлической поверхности обладает высокими эксплуатационными характеристиками при использовании его в промышленных целях: экологичного, с низкой температурой водного раствора, с высокой очищающей способностью от загрязнений в труднодоступных местах и микротрещинах, в местах окалины и коррозии, с высокой очищающей способностью от окалины и коррозии, за счет того, что моющее средство для очистки металлической поверхности дополнительно содержит ингибитор коррозии – хромат калия К₂СrO₄ при следующем соотношении компонентов, мас.%: пероксисольват карбоната натрия Nа₂СО₃·1,5Н₂O₂ – 5,0-8,0, кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ – 2,0-3,5, К₂СrO₄ – 3,0-4,5, вода остальное.

Формула изобретения

Моющее средство для очистки металлической поверхности, содержащее обезжиривающую композицию пероксисольват карбоната натрия Nа₂СО₃·1,5Н₂O_2, кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ и воду, отличающееся тем, что дополнительно содержит ингибитор коррозии – хромат калия К₂СrO₄ при следующем соотношении компонентов, мас.%: пероксисольват карбоната натрия Nа₂O₃·1,5Н₂O₂ 5,0-8,0, кремнефтористый натрий Na_zSiF₆ 2,0-3,5, К₂СrO₄ 3,0-4,5, вода остальное.