Антигололёдная композиция в виде твердого сыпучего материала
ANTI-ICE-COOLING COMPOSITION IN FORM OF SOLID BULK MATERIAL

Изобретение относится к химической промышленности, в частности, к антигололедной композиции в виде твердого сыпучего материала на основе тригидрата ацетата натрия, которая может использоваться в качестве антигололедного средства для таяния снега и/или льда, для предотвращения скользкости дорожного покрытия, для предупреждения и удаления гололедных образований и укатанного снега на бетонных, цементных, асфальтовых и иных покрытиях.
Известна композиция в виде твердого сыпучего материала на основе формиата калия, содержащая 0,1-1% мас. % воды и 0,5-5 мас. % водорастворимого вещества обладающего сродством к воде, предотвращающего слеживаемость, выбранного из ряда: карбонат калия и гидроксид калия (RU 2284216, B01J 2/30, С07С 53/06, C09K 3/18, 27.09.2006). Известный формиат калия обладает достаточно высокой сыпучестью за счет низкой слеживаемости в условиях практического хранения и может использоваться в качестве антигололедного средства в составе композиции.
Известен тригидрат ацетата натрия в виде твердого сыпучего материала, который представляет собой сыпучий порошок в виде прочных гранул с размерами частиц не более 5 мм и достаточно низкой слеживаемостью (RU 2674142, С07С 53/10, С07С 51/41, С07С 51/43, С07С 51/50, 05.12.2018). В патенте описан также способ получения тригидрата ацетата натрия.
Известный тригидрат ацетата натрия может быть использован в качестве антигололедного средства в составе композиции.
2
2
Известна композиция в виде твердого сыпучего материала для предотвращения наледи на дорогах, содержащая хлорид магния (MgCl) и/или карналлит (KCl⋅MgCl) и соль органической низкомолекулярной кислоты щелочного и/или щелочноземельного металла, в частности формиат и/или ацетат натрия и/или кальция и технологическую добавку - диэтаноламин (RU 2141500, C09K 3/18, 20.11.1999). Известный состав композиции позволяет снизить температуру образования наледи на дорогах до температуры минус 32°С. Недостатком известного состава является его высокая гигроскопичность и низкая сыпучесть, что сокращает время хранения состава и снижение его технологических характеристик, экологически опасен за счет использования хлорсодержащих компонентов.
Указанный патент является наиболее близким по совокупности признаков с заявляемому.
Общими признаками являются, входящие в состав композиции: соли органической низкомолекулярной кислоты щелочного металла, в частности формиат натрия, ацетат натрия и технологическая добавка. Отличия заключаются в использовании формиата натрия и/или калия, а в качестве ацетата натрия использование его тригидрата ацетата натрия.
Задачей изобретения является создание композиции в виде сыпучих материалов, удобных для использования в зимних условиях, обладающих высокими технологическими характеристиками. Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение гигроскопичности, слеживаемости целевого продукта, отсутствие экологической нагрузки в регионах использования, снижение коррозионной активности относительно металлов и бетона.
Технический результат достигается тем, что антигололедная композиция в виде твердого сыпучего материала, содержащая соль щелочного металла органической низкомолекулярной кислоты, ацетат натрия и технологическую добавку, согласно изобретению она в качестве указанной соли содержит формиат натрия и/или калия, а в качестве ацетата натрия его тригидрат, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Формиат натрия и/или калия
5,0-40,0
Технологическая добавка
не более 3,5
Тригидрат ацетата натрия
остальное
Полученная композиция представляет собой порошок в кристаллической форме в виде гранул с основным размером частиц 1-6 мм и сыпучестью 6,8-9,5 г/с. Композиция не имеет запаха и обладает высокой стойкость к влажному воздуху.
Способ получения предлагаемой композиции идентичен способу получения тригидрата ацетата натрия по патенту автора RU 2674142.
3
Способ получения предлагаемой антигололедной композиции в виде твердого сыпучего материала на основе тригидрата ацетата натрия включает смешивание в реакторе при стехиометрическом соотношении уксусной кислоты (концентрации 70÷99,99 мас. %), натрийсодержащего компонента (карбонат натрия и/или калия, бикарбонат натрия и/или калия, гидроксид натрия и/или калия, оксид натрия и/или калия в виде водного раствора или в виде порошка) и муравьиной кислоты концентрации 70-99,7%; проведение процесса при температуре не выше 100°С до полного удаления диоксида углерода и получения формиата натрия и/или калия в расплаве тригидрата ацетата натрия; добавление в полученную смесь-расплав воды до достижения рН раствора 10-14; подачу полученного расплава в гранулятор-кристаллизатор или любой аппарат для охлаждения, куда вводят ингибитор коррозии, например бензоат натрия в количестве не более 3,5 - мас. %, ретур в виде порошка в количестве не более 40% от массы расплава и последующее охлаждение смеси до температуры 30-40°С (путем дутья, принудительного охлаждения или естественным путем) до получения твердого сыпучего материала формулы HCOONa(K)⋅CHCOONa x 3H2O (формиат натрия и/или калия⋅тригидрат ацетата натрия) в связанной, кристаллической форме в виде гранул с основным размером 1-6 мм и сыпучестью 6,8-9,5 г/с, при следующих соотношениях входящих компонентов, мас. %:
Формиат натрия и/или калия
5,0-40,0
Технологическая добавка
Не более 3,50
Тригидрат ацетата натрия
Остальное
Сущность способа заключается в следующем. В реактор с охлаждаемой рубашкой и приборами контроля рН, плотности и температуры процесса, загружают при стехиометрическом соотношении исходные реагенты: водный раствор уксусной кислоты, муравьиной кислоты и компонент, по крайней мере, один из ряда: гидроксид натрия и/или калия, оксид натрия и/или калия, карбонат натрия и/или калия, бикарбонат натрия и/или калия, в реакторе проходит процесс химического взаимодействия реагентов с выделением тепла, температуру реакций за счет охлаждения поддерживают не выше 100°С и выдерживают содержимое реактора до полного удаления углекислого газа и получения формиата натрия и/или калия в расплаве тригидрата ацетата натрия; затем добавляют в полученную смесь-расплав воды до достижения рН раствора 11-14; после чего подают полученный расплав в гранулятор-кристаллизатор или любой аппарат для охлаждения, одновременно в гранулятор вводят ингибитор коррозии (например бензоат натрия, однако это не ограничивает применение других известных для специалистов многочисленных добавок того же назначения), в количестве не более 3,5 мас. % и ретур в количестве не более 40% от массы расплава, последующее охлаждение выпавших кристаллов конечного продукта проводят до температуры 30-40°С (путем дутья, принудительного охлаждения или естественным путем). Ретур представляет собой мелкую фракцию указанного продукта в виде порошка размером не более 6 мм.
3
2
3
Полученный твердый сыпучий материал имеет формулу НСООМ⋅CHCOONa х 3НО, где М натрий или калий (формиат натрия или калия х тригидрат ацетата натрия) и представляет собой рацемическую смесь входящих компонентов CHCOONa х 3H2O и формиата натрия и/или калия (НСООМ) в виде кристаллических гранул с основным размером 1-6 мм, сыпучестью 6,8-9,5 г/с, при следующих соотношениях входящих компонентов в пересчете на безводные соли, мас. %: формиат натрия и/или калия 5,0-40,0; технологическая добавка не более 3,50, тригидрат ацетата натрия остальное.
3
2
Для понимания сущности способа в части его химизма ниже приведены реакции взаимодействия между кислотами, карбонатом натрия и гидроксидом калия (лучший вариант получения конечного продукта состава HCOOK⋅CHCOONa х 3HO).
2
{2НО*} это добавленная вода для образования расплава тригидрата ацетата натрия по реакции 1.
Под рацемической смесью компонентов понимается не разделимая на индивидуальные компоненты средство в виде продукта в кристаллической форме, в котором компоненты связаны, возможно, водородными связями, входящих в состав указанных соединений (Большая российская энциклопедия… bigenc.ru>chemistry/text/3500001).
Сущность изобретения поясняется примерами. Пример 1.
Состав твердого сыпучего материала в виде гранул с основным размером 1-6 мм и значением сыпучести 6,8 г/с содержит компоненты, при следующем соотношении, мас. %:
Формиат натрия и/или калия
5,0
Технологическая добавка - бензоат натрия
3,5
Тригидрат ацетата натрия
91,5
Указанный состав имеет высокую стойкость к влажному воздуху, высокую текучесть и температуру таяния снега и льда минус 20°С.
Пример 2.
Состав твердого сыпучего материала в виде гранул с основным размером 1-6 мм и значением сыпучести 8,8 г/с содержит компоненты, при следующем соотношении мас. %:
Формиат калия
20,5
Технологическая добавка - бензоат натрия
1,5
Тригидрат ацетата натрия
78,0
Указанный состав имеет высокую стойкость к влажному воздуху, высокую текучесть и температуру таяния снега и льда минус 24°С.
Пример 3.
Состав твердого сыпучего материала в виде гранул с основным размером 1-6 мм и значением сыпучести 10, г/с содержит компонентов, при следующем соотношении мас. %:
Формиат натрия и калия в равных весовых частях
40,0
Технологическая добавка - бензоат натрия
1,0
Тригидрат ацетата натрия
59,0
Указанный состав имеет высокую стойкость к влажному воздуху, высокую текучесть и температуру таяния снега и льда минус 34°С.
В настоящее время полученный продукт исследуется современными методами металлографии, рентгенографии и рентгеноскопии.
Предлагаемая композиция экологически безопасна в регионах использования, не имеет раздражающего запаха, расширяет ассортимент антигололедных композиций в твердом агрегатном состоянии и интервал температур использования от минус 0 до минус 34°С, а также имеет низкую коррозионную активность относительно металлов и бетона.
Целевой продукт соответствует всем требованиям ГОСТа, предъявляемым к порошкам, используемым для приготовления антигололедных композиций.
Таким образом, полученная композиция имеет высокие технологические характеристики возможно за счет того, что представляет собой не механическую смесь порошков формиата натрия и/или калия и тригидрата ацетата натрия, а связанную водородными связями единую композицию в виде продукта в кристаллической форме.
Торговая марка предлагаемой композиции обозначена как АМГФ.