ХЛАДОНОСИТЕЛЬ

Название	ХЛАДОНОСИТЕЛЬ
Разработчик (Авторы)	Бараненко Александр Владимирович (RU), Кириллов Вадим Васильевич, Волкова Ольга Владимировна, Сивачёв Александр Евгеньевич, Цимбалист Андрей Олегович
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2489467
Дата регистрации	18.04.2011
Правообладатель	Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий"
Область применения (класс МПК)	C09K 5/00 (2006.01) C23F 11/12 (2006.01)

Описание изобретения

Изобретение относится к промежуточным хладоносителям и может быть использовано в пищевой и других отраслях промышленности в интервале температур от плюс 5 до минус 50 град.С.

Известны хладоносители на основе органических солей-ацетатов и формиатов, которые характеризуются низкой (до минус 50 град.С) температурой замерзания, нетоксичностью.

Недостатком таких хладоносителей является значительная скорость коррозии в присутствии ионов железа. Кроме того, эти хладоносители целесообразно использовать только в закрытых системах /1/.

На некоторых предприятиях в качестве хладоносителей используются растворы неорганических солей, в частности, кальция, который имеет хорошие теплофизические свойства, низкие температуры замерзания, вплоть до минус 55 град.С. Однако, хладоноситель на основе неорганических солей, имеет серьезный недостаток - высокую коррозионную активность, что приводит к быстрому разрушению системы трубопроводов /2/.

Известен хладоноситель для охлаждения и замораживания пищевых продуктов, который имеет следующий компонентный состав, % масс:

В качестве ингибитора коррозии хладоноситель содержит триэтаноламин и фосфорную кислоту в соотношении 5:1. Хладоноситель применим в диапазоне температур от 0 до минус 100 град.С, имеет малую вязкость, теплофизические характеристики, близкие к воде, экологически безопасен, не горюч при температурах от плюс 10 град.С и ниже /3/.

Недостатком данного хладоносителя является его горючесть и взрывоопасность. Кроме того, хладоносители с высоким содержанием этанола в процессе эксплуатации могут быть использованы не по прямому назначению.

Известен хладоноситель, содержащий пропиленгликоль, хлорид натрия и воду. Этот хладоноситель обладает рядом преимуществ, а именно: хладоноситель используется при отрицательных температурах - до минус 50 град.С и имеет низкую вязкость /4 - прототип/.

Недостатком данного хладоносителя является то, что скорость коррозии превышает значения, регламентированные ГОСТ 28084-89. Это обстоятельство ограничивает использование данного хладоносителя в холодильных установках.

Предлагаемое изобретение направлено на устранение основного недостатка хладоносителей, содержащих неорганические соли - их высокой коррозионной активности по отношению к металлическим конструкциям, с которыми соприкасается жидкий хладоноситель. За счет снижения коррозионной активности увеличивается срок службы дорогостоящего холодильного оборудования и, как следствие, повышение экономической эффективности систем хладоснабжения с промежуточным хладоносителем.

Задача достигается за счет того, что в хладоноситель, содержащий пропиленгликоль, хлорид натрия и воду, дополнительно введен глюконат натрия при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Скорость коррозии стали Ст20 в растворах этого хладоносителя в 1,7…1,8 раз выше допустимой 0,1 г/м²·сутки. Поэтому для обеспечения требований по коррозионной активности хладоносителя необходимо вводить в раствор ингибитор - замедлитель коррозии. В качестве ингибитора использовали глюконат натрия (СН₂ОН-(CHOH)₄-COONa). Использование глюконата натрия в качестве ингибитора основано на торможении анодной реакции окисления металла за счет сдвига электродного потенциала стали в положительную сторону и переводу ее в пассивное состояние. При этом скорость катодной реакции восстановления не замедлялась, что подтверждается подщелачиванием раствора после коррозионный испытаний - pH изменялся от 7,3 до 7,9. В приведенной выше формуле молекула растворителя, связанная с атомом кислорода. Так же были опробованы и другие ингибиторы, например, тиомочевина, натрий виннокислый и гексаметилендиамин, но их коррозионная эффективность по сравнению с глюконатом натрия оказалась значительно ниже.

Методика проведения коррозионных испытаний заключалась в следующем.

Испытание растворов производили на плоских шлифовальных пластинах в состоянии поставки металла, т.е. после оптимальной термической обработки. В качестве основной характеристики скорости общей коррозии V принимали потерю массы образца металла за определенный промежуток времени, отнесенный к единице площади, г/м²·сутки. Использовали также другой показатель - глубину коррозионного проникновения за единицу времени V^', мм/год.

Сопоставление величин наибольшего коррозионного разрушения, вычисленного по глубине камеры и потере массы, дает возможность охарактеризовать степень неравномерности коррозии. Этот фактор следует принимать во внимание при определении срока службы трубопроводов холодильных установок, так как неравномерная коррозия приводит к понижению прочности. Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Из таблицы 1 видно, что в присутствии ингибитора глюконата натрия скорость коррозии образцов сталей в новых электролитных водно-пропиленгликолевых хладоносителях уменьшалась в 2 и более раза и достигала значения менее 0,1 г/м²·сутки, что соответствует принятым нормативам по этому практически значимому показателю.

Известно применение глюконата натрия в пяти промышленных целях /5/:

1. В промышленных моющих средствах.

2. Присадка в бетон и строительные смеси.

3. Присадка в цемент для нефтедобывающей отрасли.

4. Применение в металлургии.

5. Применение в пищевой промышленности - как добавка-комплексообразователь и усилитель вкуса.

В качестве ингибитора использование глюконата натрия в составе хладоносителя не известно из просмотренной научно-технической литературы.

Использование пропиленгликоля в масс.% 34,9-39,9 необходимы и достаточны, потому, что ниже этих значений раствор хладоносителя имеет температуру замерзания не менее минус 30 град.С, а выше - будет малорастворим хлорид натрия в водно-пропиленгликолевом растворителе. Превышение использования хлорида натрия приведет к выпадению соли в осадок, а при низкой концентрации хлорида натрия не будет достигнута требуемая температура. Выбор пределов глюконата натрия выбран исходя из нормативов по коррозионной активности хладоносителей, а так же при подборе меньшей концентрации не будет достигаться защитный эффект ингибитора.

Формула изобретения

Хладоноситель, включающий раствор хлорида натрия в водно-пропиленгликолевом растворителе, отличающийся тем, что он дополнительно содержит глюконат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Изобретение "ХЛАДОНОСИТЕЛЬ" (Бараненко Александр Владимирович (RU), Кириллов Вадим Васильевич, Волкова Ольга Владимировна, Сивачёв Александр Евгеньевич, Цимбалист Андрей Олегович) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога