Спосіб виробництва антифризів

1. Спосіб виробництва антифризів, при якому виконують послідовно в часі комплекс технологічних операцій в декілька етапів, згідно з якими на першому етапі здійснюють підготовку основи/концентрату та інших компонентів з паралельним контролем якості вихідної сировини, очищення основи/концентрату, розведення основи/концентрату хімічно очищеною водою, дозування розведеної основи/концентрату та інших компонентів, контроль дозування, змішування очищеної основи/концентрату та інших компонентів до отримання однорідної маси, контроль якості вихідного продукту - антифризу, отриманого в процесі змішування основи/концентрату та інших компонентів, а на другому етапі здійснюють заходи щодо розфасування антифризу у транспортувальні ємності, при цьому як основу/концентрат використовують високов'язкі рідини з точкою замерзання нижче 50 °С, а як компоненти для виробництва антифризу використовують або антикорозійні присадки на основі силікатів, амінів та нітратів, або присадки, що містять лише сполуки U 2 64216 1 3 фізичними властивостями. Іноді застосовують водяні розчини метилового, етилового та ізопропилового спиртів (так 50 %-ний розчин метанолу замерзає при температурі мінус 43 °C, має малу в'язкість, однак легко випаровується). У ряді випадків, наприклад, у теплообмінниках, як антифризи використовують водяні розчини солей. Недоліками таких антифризів є висока корозійна активність і кристалізація солей при випарі води. Найпоширеніші сучасні антифризи - це низькозамерзаючі водяні розчини етиленгліколю. Чистий етиленгліколь - це масляниста рідина, солодкувата на смак, з температурою кипіння +196 °C і температурою замерзання мінус 12,3 °C. Кількість етиленгліколю в охолоджувальних рідинах звичайно становить 52-64 %, при цьому температура замерзання отриманих розчинів становить від мінус 32 °C до мінус 70 °C. Для усунення таких недоліків охолоджувальних рідин, як агресивність стосовно гуми й металів, низькі змазуючи властивості, до них уводять антикорозійні, протипінні та інші присадки [1]. Властивості води як теплоносія (теплопровідність, теплоємність і в'язкість) є істотно кращими, ніж в етиленгліколі. Однак використання гліколевих розчинів дозволяє істотно понизити температуру замерзання, у чому, властиво й полягає основний зміст використання антифризів [2]. Відомий спосіб виробництва антифризів, який включає в себе стадії змішування основи - спирту, води, пакету присадок з наступним фасуванням готового продукту, при цьому на першій стадії проводиться готування концентрату з гліколю із застосуванням присадок, а на другій стадії вже готовий антифриз через фільтри поступає на лінію розливу, де упаковується в поліетиленові каністри і ПЕТ-бутилки, причому після виготовлення концентрат проходить багатоступінчасту очистку, а після очистки здійснюють заходи щодо розбавлення зазначеного концентрату хімічно очищеною водою в строго визначеній пропорції [3]. До недоліків відомого способу виробництва антифризів відноситься: швидка витрата інгібіторів, погіршення теплопередачі, недостатній захист від високотемпературної корозії тощо. Отримані за зазначеною технологією антифризи характеризуються високою вартістю, яка підвищується за рахунок високої вартості гліколів, що застосовуються згідно з технологією виробництва антифризів. Найбільш близьким технічним рішенням як за суттю, так і за задачею, що вирішується, яке обрано за найближчий аналог (прототип), є спосіб виробництва антифризів, при якому виконують послідовно в часі комплекс технологічних операцій в декілька етапів, згідно з якими на першому етапі здійснюють підготовку основи/концентрату та інших компонентів з паралельним контролем якості вихідної сировини, очищення основи/концентрату, розведення основи/концентрату хімічно очищеною водою, дозування розведеної основи/концентрату та інших компонентів, контроль дозування, змішування очищеної основи/концентрату та інших компонентів до отримання однорідної маси, контроль якості вихідного продукту - антифризу, отриманого в процесі змішування основи/концентрату та інших 64216 4 компонентів, а на другому етапі здійснюють заходи щодо розфасування антифризу у транспортувальні ємності, при цьому як основу/концентрат використовують високов'язні рідини з точкою замерзання нижче -50 °C, а як компоненти для виробництва антифризу використовують або антикорозійні присадки на основі силікатів, амінів та нітратів, або присадки, що містять лише з'єднання органічних карбонових кислот [4]. До недоліків відомого способу виробництва антифризів, який обрано за найближчий аналог (прототип), відноситься: швидка витрата інгібіторів, погіршення теплопередачі, недостатній захист від високотемпературної корозії тощо. Отримані за зазначеною технологією антифризи характеризуються високою вартістю, яка підвищується за рахунок високої вартості основи/концентрату (у якості якої використовують гліколі, такі, як етиленгліколь С2Н4(ОН)2 (ГОСТ 19710-83), пропіленгліколь С3Н6(ОН)2 та гліцерин С3Н5(ОН)3), що застосовуються згідно з технологією виробництва антифризів. До недоліків відноситься й підвищена в'язкість антифризу, який отримують з чистого гліцерину. В основу корисної моделі покладено задачу шляхом усунення недоліків прототипу забезпечити спрощення процесу і зниження собівартості вихідного продукту на підставі застосування більш дешевих компонентів при збереженні необхідних фізико-хімічних показників вихідного продукту. Суть корисної моделі в способі виробництва антифризів, при якому виконують послідовно в часі комплекс технологічних операцій в декілька етапів, згідно з якими на першому етапі здійснюють підготовку основи/концентрату та інших компонентів з паралельним контролем якості вихідної сировини, очищення основи/концентрату, розведення основи/концентрату хімічно очищеною водою, дозування розведеної основи/концентрату та інших компонентів, контроль дозування, змішування очищеної основи/концентрату та інших компонентів до отримання однорідної маси, контроль якості вихідного продукту - антифризу, отриманого в процесі змішування основи/концентрату та інших компонентів, а на другому етапі здійснюють заходи щодо розфасування антифризу у транспортувальні ємності, при цьому як основу/концентрат використовують високов'язні рідини з точкою замерзання нижче -50°С, а як компоненти для виробництва антифризу використовують або антикорозійні присадки на основі силікатів, амінів та нітратів, або присадки, що містять лише з'єднання органічних карбонових кислот, полягає в тому, що на змішування додатково подаються віддозовані і проконтрольовані карбоксилатні добавки та пропіленгліколь С3Н6(ОН)2, при змішуванні здійснюють підігрівання вихідного продукту, а на другому етапі перед розфасуванням антифризу у ємності його перекачують в проміжну ємність для усереднення. Суть корисної моделі полягає і в тому, що як високов'язні рідини з точкою замерзання нижче -50°С використовують гліцеринову воду - 70 % розчин гліцерину СзН5(ОН)3 у воді, що є побічнім продуктом виробництва біопалива з рослинних мастил, з 3 щільністю не менше 900 кг/м і в'язкістю не більше 5 1,45-1,50 Е, а очищення зазначеної гліцеринової води здійснюють за допомогою модифікованих природних цеолітів. Суть корисної моделі полягає також і в тому, що як хімічно очищену воду використовують дистильовану воду, а перед застосуванням дистильовану воду нагрівають. Новим в корисній моделі є те, що пропіленгліколь С3Н6(ОН)2 використовують у вигляді водного розчину. Порівняльний аналіз технічного рішення із прототипом, дозволяє зробити висновок, спосіб виробництва антифризів, який заявляється, відрізняється тим, що на змішування додатково подаються віддозовані і проконтрольовані карбоксилатні добавки та пропіленгліколь С3Н6(ОН)2, при змішуванні здійснюють підігрівання вихідного продукту, а на другому етапі перед розфасуванням антифризу у ємності його перекачують в проміжну ємність для усереднення, при цьому як високов'язні рідини з точкою замерзання нижче -50°С використовують гліцеринову воду - 70 % розчин гліцерину С3H5(ОН)3 у воді, що є побічнім продуктом виробництва біопалива з рослинних мастил, з 3 щільністю не менше 900 кг/м і в'язкістю не більше 1,45-1,50 Е, а очищення зазначеної гліцеринової води здійснюють за допомогою модифікованих природних цеолітів, причому як хімічно очищену воду використовують дистильовану воду, перед застосуванням зазначену дистильовану воду нагрівають, а пропіленгліколь С3Н6(ОН)2 використовують у вигляді водного розчину. Рішення технічної задачі дійсно можливе тому, що рахунок введення у технологічний процес додатково карбоксилатних добавок та пропіленгліколю С3Н6(ОН)2, покращуються фізико-хімічні властивості вихідного продукту - антифризу. Введення додатково у технологічний процес виробництва антифризів зазначеного пропіленгліколю С3Н6(ОН)2 надає вихідному продукту - антифризу (у порівнянні з традиційними охолоджувальними рідинами, основаними на етиленгліколі) підвищення безпеки в експлуатації (як для людей, так і для машин). При використанні зазначених добавок збільшується термін служби охолоджувальної рідини (антифризу), підвищується ефективність теплопередачі, поліпшується захист деталей двигуна транспортного засобу при високих температурах, і, що є немало важливим, підвищується екологічна безпека. Застосування при виробництві антифризу не чистого гліцерину [5], [6], [7], який має значну вартість, а так званої "гліцеринової води" (70 % розчин гліцерину у воді), яка є побічним продуктом при одержанні біопалива з рослинних олій, значно знижує вартість вихідного продукту - антифризу. Головним обмеженням застосування гліцеринової води у виробництві антифризу є наявність у її сполуці домішок кислот, лугів, одноатомних спиртів, жирних кислот, які можуть викликати кородируючу дію в системах, що використовує антифризи. На ЗАТ "Дон-Трэйд" (м. Донецьк) розроблено систему очищення гліцеринової води за допомогою модифікованих природних цеолітів, що добуваються в Україні. Очищення проводиться в спеціальних колонах за запатентованою технологією. Очищений продукт використовується в роз 64216 6 роблених ЗАТ "Дон-Трэйд" рецептурах антифризів на основі пропіленгликоля. Отримані антифризи мають більш низьку собівартість (на 20-50 % менше, ніж антифризи, що вироблені з чистого гліцерину) при збереженні необхідних фізико-хімічних показників. Таким чином, спосіб виробництва антифризів, який заявляється, відповідає критерію корисної моделі "новизна". Суть корисної моделі пояснюється за допомогою ілюстрацій, де на фіг. 1 показано блок-схему поетапного виконання технологічних операцій, що являють у сукупності суть способу виробництва антифризів, який заявляється, на фіг. 2-3 показано технологічну схему виробництва антифризів, за допомогою якої (та технологічного обладнання, що використовується) реалізується спосіб виробництва антифризів, який заявляється. Спосіб виробництва антифризів, який заявляється, здійснюється таким чином. Технологічний процес, який покладено в основу способу виробництва антифризів, який заявляється, представлений на блок-схемі на фіг. 1. Для реалізації способу виробництва антифризів, який заявляється, застосовується технологічна лінія, до складу якої входять (як варіант конструктивного виконання) блок колон (позиції 1 і 2), регенератор 3, дозатори 4, змішувач (позиція 5) основи/концентрату (позиція "А" - гліцеринова вода) та інших компонентів (позиція "Б"), включаючи карбоксилатні добавки (позиція "В") та пропіленгліколь С3Н6(ОН)2 (позиція "Г"), нагрівач (позиція 6) води (позиція "Д"), проміжна ємність 7, лінія (позиція 8) розфасування готової продукції (а саме, антифризу - позиція "Ж") та ємності 9 для транспортування готового продукту (а саме, антифризу - позиція "Ж") - див. схеми на фіг. 2-3. Згідно з технологією щодо виробництва антифризів (яка заявляється - див. блок-схему на фіг. 1) попередньо підготовляють основу/концентрат (позиція "А") та інші компоненти (позиція "Б"), включаючи карбоксилатні добавки (позиція "В") та пропіленгліколь С3Н6(ОН)2 (позиція "Г") - див. схему на фіг. 2. При цьому як основу/концентрат (позиція "А") використовують високов'язні рідини з точкою замерзання нижче 50°С, а як компоненти (позиція "Б") для виробництва антифризу (позиція "Ж") використовують або антикорозійні присадки на основі силікатів, амінів та нітратів, або присадки, що містять лише з'єднання органічних карбонових кислот. Зазначений пропіленгліколь С3Н6(ОН)2 (позиція "Г") використовують у вигляді водного розчину. Як високов'язні рідини з точкою замерзання нижче -50°С використовують гліцеринову воду (позиція "А") - 70 % розчин гліцерину СзН5(ОН)3 у воді, що є побічнім продуктом виробництва біопалива з рослинних мастил, з 3 щільністю не менше 900 кг/м і в'язкістю не більше 1,45-1,50 Е, а як хімічно очищену воду (позиція "Д") використовують дистильовану воду В процесі підготовки основи/концентрату (позиція "А") та інших компонентів (позиція "Б"), включаючи карбоксилатні добавки (позиція "В") та пропіленгліколь С3Н6(ОН)2 (позиція "Г"), контролюють 7 якість вихідної сировини (позиція "КОНТРОЛЬ ЯКОСТІ") - див. схему на фіг. 2. Продовжують технологічний процес щодо виробництва антифризів тим, що очищують основу/концентрат - гліцеринову воду (позиція "А"), при цьому очищення гліцеринової води (позиція "А") здійснюють за допомогою модифікованих природних цеолітів (позиція "3") - див. схему на фіг. 2. Очищення здійснюють в колонні 1 - див. схему на фіг. 2. Після цього розводять основу/концентрат (позиція "А") хімічно очищеною водою (позиція "Д"), при цьому перед застосуванням дистильовану воду (позиція "Д") нагрівають у нагрівачі (позиція 6) - див. схему на фіг. 2. Нагріту (позиція t°) в нагрівачі 6 воду (позиція "Д") подають у ту же колону 1 - див. схему на фіг. 2. Після виконання зазначеної вище технологічної операції щодо розведення основи/концентрату (позиція "А") хімічно очищеною водою (позиція "Д"), здійснюють дозування в дозаторах (позиція 4) розведеної основи/концентрату (позиція "А") та інших компонентів (позиція "Б"), включаючи проведення дозування карбоксилатні добавки (позиція "В") та пропіленгліколю С3Н6(ОН)2 (позиція "Г") - див. схему на фіг. 2. При цьому технологічно розведену основу/концентрат (позиція "А") подають в один дозатор 4, інші компоненти (позиція "Б"), включаючи карбоксилатні добавки (позиція "В") подають в другий дозатор 4, а пропіленгліколь С3Н6(ОН)2 (позиція "Г") - в третій (див. схему на фіг. 2). Продовжують технологічний процес щодо виробництва антифризів тим, що контролюють (позиція "КОНТРОЛЬ ЯКОСТІ") дозування розведеної основи/концентрату (позиція "А") та інших компонентів (позиція "Б"), включаючи карбоксилатні добавки (позиція "В") та пропіленгліколь С3Н6(ОН)2 (позиція "Г"). Далі з дозаторів 4 подають відповідні речовини до змішувача 5, в якому проводять за відповідною технологією змішування очищеної основи/концентрату та інших компоненті, включаючи карбоксилатні добавки та пропіленгліколь С3Н6(ОН)2 (відповідно, позиції "Б", "В" і "Г"), до отримання однорідної маси - див. схему на фіг. 2. При цьому при змішуванні вихідний продукт підігрівають за допомогою нагрівача 6. По закінченню процесу змішування контролюють (позиція "КОНТРОЛЬ ЯКОСТІ") якість вихідного продукту - антифризу (позиція "Ж"), отриманого в процесі змішування основи/концентрату та інших компонентів, включаючи карбоксилатні добавки та пропіленгліколь С3Н6(ОН)2. Далі перекачують виготовлений антифриз (позиція "Ж") в проміжну ємність 7 для усереднення див. схему на фіг. 2. Із зазначеної проміжної ємності 7 перекачують вихідний продукт - антифриз (позиція "Ж"), в лінію 8 розфасування, на якій здійснюють заходи щодо розфасування антифризу (позиція "Ж") у транспортувальні ємності 9 - див. схему на фіг. 2. У цей же час друга колона (позиція 2) проходить регенерацію спеціальним розчином, що надходить з регенератора 3 (див. фіг. 2-3). 64216 8 На цьому етап виготовлення антифризу з кількості основи/концентрату (позиція "А"), що визначена ємністю колони 1, закінчується. Технологічна схема виготовлення антифризу з гліцеринової води (а саме, з 70 % розчину гліцерину С3Н6(ОН)2 у воді) повторюється із використанням іншої колони блока - колони (позиція 2). На період використання колони 2, інша колона (позиція 1) проходить регенерацію спеціальним розчином, що надходить з регенератора 3 (див. схему на фіг. 3). Підвищення ефективності застосування способу виробництва антифризів, який заявляється, у порівнянні з прототипом, досягається за рахунок введення у технологічний процес додатково карбоксилатних добавок та пропіленгліколю С3Н6(ОН)2, які у порівнянні з традиційними охолоджувальними рідинами, основаними на етиленгліколі, підвищують безпеку використання антифризу (як для людини, так і для техніки) та покращують фізико-хімічні властивості вихідного продукту антифризу. Введення додатково у технологічний процес виробництва антифризів зазначеного пропіленгліколю С3Н6(ОН)2 надає вихідному продукту - антифризу (у порівнянні з традиційними охолоджувальними рідинами, основаними на етиленгліколі) підвищення безпеки в експлуатації (як для людей, так і для машин). При використанні зазначених добавок збільшується термін служби охолоджувальної рідини (антифризу), підвищується ефективність теплопередачі, поліпшується захист деталей двигуна транспортного засобу при високих температурах, і, що є немало важливим, підвищується екологічна безпека. Підвищення ефективності застосування способу виробництва антифризів, який заявляється, у порівнянні з прототипом, досягається за рахунок застосування при виробництві антифризу не чистого гліцерину, який має значну/високу вартість, а так званої "гліцеринової води" (70 % розчин гліцерину у воді), яка є побічним продуктом біосинтезу при одержанні біопалива з рослинних масел, при цьому значно знижується вартість вихідного продукту - антифризу, тому, що очистка "гліцеринової води" до чистого гліцерину - дорогий процес і потребує значних капіталовкладень (а тому, що ринок сьогодення насичений гліцерином, який виробляється за традиційними технологіями, очищення його не рентабельно і економічно мало виправдано). Джерела інформації: 1. Дымент О.Н., Казанский К.С, Мирошников A.M. "Гликолии другие производные окисей этилена и пропилена". - М.: Издательство Химия, 1976, 376с. 2. Пропиленгликоли. //Химическая энциклопедия. В 5 т., / Ред. кол: Зефиров Н.С. (гл. ред.) и др… - М.: Советская энциклопедия, 1999, т. 4, стр. 103-104. 3. Дымент О.Н., Казанский К.С., Мирошников A.M. "Гликоли и другие производные окисей этилена и пропилена". - М.: Издательство Химия, 1976, с. 48-286 - аналог. 4.http: //www.newchemistry.ru/printletter.php?n_id=4986 9 (Технология производства охлаждающих незамерзающих жидкостей) - прототип. 5. Состав антифриза. // Реферативный журнал. Вып. 66. Коррозия и защита от коррозии. - М.: ВИНИТИ, 1999, №3, 26с. 6. Кимсанов Б.Х., Рахманкулов Д.Л., Расулов С.А., Дмитриев Ю.К. и др. "Способы получения и 64216 10 области применения глицерина". // Башкирский химический журнал. Т. 7, №6, 2000, с. 79-83. 7. Абдрашитов Я.М., Дмитриев Ю.К., Кисманов Б.Х. и др. "Глицерин. Методы получения, промышленное производство и области применения". М: Издательство Химия, 2001, 168с. 11 64216 12 13 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 64216 Підписне 14 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601