Способ получения антигололедного реагента

 

Применение: в химической промышленности для устранения снежно-ледяных образований на дорогах. Сущность изобретения: антигололедный реагент получают смешиванием водного раствора хлорида кальция, содержащего примесь гидроксида кальция, с фосфорной кислотой (50 - 75% -ной концентрации) до pH среды 0,5 - 1, при этом образуется монокальций-фосфит, что снижает коррозионную агрессивность реагента. 1 табл.

Изобретение относится к способам получения антигололедного реагента на основе хлорида кальция, ингибированного фосфатами, применяемого для устранения снежно-ледяных образований на дорогах, и может быть использовано в химической промышленности.

Введение в хлорид кальция фосфорсодержащих веществ (ингибирование) снижает коррозионное воздействие хлоридов на металлические поверхности автотранспорта, контактирующего с антигололедным реагентом).

Известен способ получения хлорида кальция, ингибированного монокальций- или моноаммонийфосфатом, включающий механическое смешение двух твердых веществ - хлорида кальция и ингибитора, взятого в количестве 0,23-0,5 мас. % . (1).

Недостатком известного способа является высокий расход ингибитора и неоднородность продукта, обусловленная механическим смешением твердых компонентов.

Прототипом предполагаемого изобретения является антигололедный реагент для борьбы с гололедом, снегом на автодорогах и способ его получения, антигололедный реагент представляет собой жидкое вещество, включающее хлорид кальция, спирты и добавки кислот, в т. ч. фосфорсодержащих.

Реагент получают путем смешения водного раствора хлорида кальция, содержащего примесь гидроксида кальция, с раствором фосфорной кислоты до установления pH среды в интервале 5-7 (2).

Отличительной особенностью патента ФРГ является применение кислот в смеси антигололедных веществ для регулирования pH в интервале 5-7. По данным патента заявленный интервал pH является оптимальным для снижения коррозионной агрессивности жидкого реагента.

Недостатком вещества, полученного по способу, является все еще высокая коррозионная агрессивность.

Целью изобретения является получение антигололедного реагента с пониженной коррозионной агрессивностью.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения антигололедного реагента на основе хлорида кальция путем смешения раствора хлорида кальция, содержащего примесь гидроксида кальция, с фосфорной кислотой, согласно изобретению, фосфорную кислоту вводят в раствор в количестве, обеспечивающем pH среды 0,5-1,0.

При вводе фосфорной кислоты в раствор хлорида кальция, содержащий примесь гидроксида кальция, образуется новое вещество, монокальций-фосфат, который обладает высоким ингибирующим действием за счет образования защитных фосфатных пленок на поверхности металла.

Как было установлено, образующийся монокальцийфосфат существует в растворе, не кристаллизуясь в твердую фазу, в интервале pH = 0,5-1,0, и благодаря этому растворенный ингибитор коррозии эффективно подавляет коррозионный процесс.

При снижении pH < 0,5 в растворе появляется свободная фосфорная кислота, усиливающая коррозию.

При повышении pH > 1,0 происходит образование и кристаллизация другого фосфатного вещества - дикальцийфосфата, который не является ингибитором коррозии. Протекание этой реакции приводит к неэффективному использованию фосфорной кислоты и повышает коррозионную активность растворов хлорида кальция.

Способ получения антигололедного реагента осуществляют следующим образом.

В реактор-смеситель подают 30-35% -ный раствор хлорида кальция, содержащий примесь гидроксида кальция в количестве 0,15-0,22% , и фосфорную кислоту 50-75% -ной концентрации и перемешивают. Подачу фосфорной кислоты осуществляют в количестве 3-8 кг/т раствора хлорида кальция, что обеспечивает в жидком продукте pH = 0,5-1,0.

При перемешивании в смесителе происходит быстрая, в течении 20-30 с реакция нейтрализации гидроксида кальция с образованием монокальций фосфата. Температурный интервал проведения реакции составляет 20-70^оС. Готовый продукт представляет собой жидкий реагент - 30-35% -ный раствор хлорида кальция, содержащий в растворенном виде монокальцийфосфат - ингибитор коррозии в количестве 0,1-0,5 мас. % (в пересчете на P₂O₅).

П р и м е р 1. Одну тонну раствора хлорида кальция состава, мас. % : CaCl₂ - 30,0, NaCl - 3,0, Ca(OH)₂ - 0,15 смешивают при температуре 25^оС в реакторе-смесителе в течение 20 с с 8 кг 50% -ной фосфорной кислоты. После полной нейтрализации с образованием монокальцийфосфата pH раствора устанавливается равным 0,7.

Полученный раствор имеет состав, мас. % : CaCl 29,7; NaCl 2,97; Ca(H₂PO₄)₂ 0,47 или 0,28 в пересчете на P₂O₅; H₂O остальное.

П р и м е р 2. Одну тонну раствора хлорида кальция состава, мас. % : CaCl₂ 35,0; NaCl 2,0; Ca(OH)₂ 0,20, смешивают при 40^оС в реакторе-смесителе в течение 30 с с 6,35 кг 75% -ной фосфорной кислоты.

После нейтрализации, прошедшей на 90% с образованием растворенного монокальцийфосфата, pH раствора устанавливается равным 1,0. Полученный раствор имеет состав, мас. % : CaCl₂ 34,8, NaCl 0,19, Ca(H₂PO₄) 0,57 или 0,34 в пересчете на P₂O₅; Ca(OH)₂ 0,02; H2O остальное.

Данные по скорости коррозии образцов углеродистой стали по этим и другим примерам, а также по прототипу приведены в таблице.

Коррозионные испытания проводились в течение 300 ч с ежесуточным периодическим погружением образцов в раствор на 8 часов и последующим высушиванием на воздухе в течение 16 ч.

Испытания реагентов на плавящую способность, определяемую по количеству льда, которое плавит 1 г химического вещества в течение 1 ч при заданной температуре (-10^оС) показали, что она составляет величину 2,5-3 г и не уступает прототипу.

Как видно из таблицы проведение ингибирования по предложенному способу, с поддержанием pH раствора в пределах 0,5-1,0 позволяет в 4-7 раз снизить скорость коррозии углеродистой стали по сравнению с прототипом, обеспечивая равномерный характер коррозионного процесса.

Выход за установленные режимные параметры pH, увеличивает скорость коррозии и меняет ее характер на язвенный, что в десятки раз увеличивает опасность коррозионного процесса.

Технико-экономические преимущества способа обусловлены снижением коррозионного воздействия антигололедного реагента на автотранспорт. (56) Заявка Великобритании N 1308780, кл. С 09 К 3/18, 1973.

Заявка ФРГ N 3733080, кл. C 09 K 3/18, 1988.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИГОЛОЛЕДНОГО РЕАГЕНТА путем смешения водного раствора хлорида кальция, содержащего примесь гидроксида кальция, с фосфорной кислотой, отличающийся тем, что фосфорную кислоту вводят в раствор до pH среды 0,5 - 1,0.

РИСУНКИ

Рисунок 1