МОЮЩИЙ ИНГИБИРОВАННЫЙ РАСТВОР ДЛЯ ОЧИСТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ И СТЕКЛЯННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ И ЖИРОВЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ
INHIBITED DETERGENT SOLUTION FOR CLEANING METAL AND GLASS SURFACES FROM PETROLEUM PRODUCTS AND FATTY CONTAMINANTS

Изобретение относится к моющим составам для очистки металлических поверхностей от нефтяных и жировых загрязнений и одновременного предупреждения их коррозийного поражения. Предлагаемый моющий ингибированный раствор может быть применен на танкерном флоте, перевозящем нефть и нефтепродукты, а также при очистке жировых емкостей плавучих жиромучных заводов (ЖМЗ), на транспорте вообще и в металлообработке.
Известно применение щелочных растворов для очистки емкостей на танкерах и ЖМЗ от нефте- и жировых загрязнений (Сборник "Очистка нефтеналивных судов и емкостей от остатков нефтепродуктов". - М.: Транспорт, 1978). Однако подобные моющие составы не обладают необходимой моющей способностью и не защищают металлические поверхности от коррозии.
Наиболее близким к предлагаемому моющему ингибированному раствору по технической сущности и достигаемому результату является моющая композиция, содержащая смесь следующих компонентов:
кальцинированная сода (Ia) 1,6-13,3 вес.% (9,3-6,7 г/л);
метасиликат натрия (IIa) 2,2-9,0% (6,3-9,2 г/л);
триполифосфат натрия (IIIa) 1,4-9,0% (5,9-6,6 г/л);
синтамид-5 (IV) 0,7-2,0% (1,4-2,9 г/л);
бензоат или нитрит натрия (Va) до 100% (46,7-395,2 г/л),
(пересчет в г/л проведен исходя из приведенных в прототипе концентраций водных растворов композиции 70-420 г/л) (авторское свидетельство СССР N 726160, кл. C11L 7/10, 1976).
Указанный состав, содержащий ингибиторы коррозии стали - бензоат или нитрит натрия в очень высоких концентрациях, все же не обеспечивает достаточной защиты очищаемых стальных поверхностей от коррозии, что особенно заметно для луженой и оцинкованной стали (в щелочной среде быстро разрушаются защитные покрытия). К тому же известный состав не обладает необходимым моющим действием, особенно в отношении жировых, частично осмолившихся загрязнений.
Целью предлагаемого изобретения является повышение антикоррозионного действия моющего раствора и усиление моющей способности его.
Указанная задача решается за счет введения в предлагаемый моющий ингибированный раствор продуктов, обладающих в смеси повышенным моющим действием - моющей композиции, - а также смеси веществ, усиливающих защитные свойства раствора - антикоррозионной композиции - при следующих концентрациях отдельных компонентов, г/л:
гидроксид калия
20-40
пирофосфат калия
15-25
подпрессовый бульон, мл/л
900-1000
пропанол
5-10
О,О-диметил-о-(3-метил-4-нитрофенил)тиофосфат
0,7-1,2
2,5-дихлор-3-нитробензойная кислота
1,2-2,9
вода
до 1 л
Подпрессовый бульон представляет собой отход рыбомучного производства, образующийся при опрессовке разваренной рыбной массы с целью ее обезвоживания. Бульон содержит до 6-10% различных белков и жиров, которые при взаимодействии с гидроксидом калия подвергаются частичному щелочному гидролизу, продукт которого - гидролизат подпрессового бульона - обладает высокой поверхностной активностью, сообщающий гидролизату эффективное смачивающее и эмульгирующее действие.
Для ускорения гидролиза и образования моющей композиции рекомендуется гидроксид калия, пирофосфат калия и пропанол вводить в подпрессовый бульон сразу после отпрессовки, когда он грузится в емкость транспортировки к месту потребления. Бульон в этом случае имеет температуру 50-60°С, что способствует и гидролизу, и образованию моющего комплекса.
Добавки, тормозящие коррозию стали и образующие антикоррозионную композицию, рекомендуется вводить в бульон после растворения в нем гидроксида калия, т.к. растворимость их в щелочной среде повышается. Не исключено, что добавляемые ингибиторы взаимодействуют с поверхностно-активными компонентами гидролизата, что приводит к повышению ингибиторного эффекта.
Антикоррозионные добавки имеют следующее строение:
О,О-диметил-о-(3-метил-4-нитрофенил)тиофосфат
(далее тиофосфат)
2,5-дихлор-3-нитробензойная кислота
(далее производное нитробензойной кислоты).
Полученный моющий ингибированный раствор испытывался и как моющее средство, и как средство для подавления коррозии очищаемого металла.
Испытания моющего действия предлагаемого раствора проводились в двух вариантах:
а) путем очистки плоских металлических образцов от индустриального масла 20, мазутных и жировых осмолившихся загрязнений (оценка визуальная, с помощью трафарета из оргстекла со 100 квадратиками);
б) с помощью очистки стальных и стеклянных стаканчиков, на стенки и дно которых были нанесены индустриальное масло 20, мазутные или жировые осмолившиеся загрязнения. Последние брались из жирового танка ЖМЗ плавучего жиромучного завода, предварительно размягчались за счет нагревания до 70-80°С и наносились на стенки и на дно стаканчика, имеющего ту же температуру, которая поддерживалась с помощью жидкостного термостата. В этом случае для определения степени очистки применялось взвешивание: сухой стаканчик предварительно взвешивался, затем наносился слой жировых осмолившихся загрязнений, после остывания стаканчика он осушался фильтровальной бумагой, выдерживался в эксикаторе и взвешивался.
После очистки от загрязнений, которая проводилась с помощью перемешивания моющего раствора, налитого в стаканчик, за счет барботирования паром (продолжительность барботирования 10 мин), стаканчики опорожнялись, снаружи тщательно протирались бумажными салфетками и выдерживались сутки в эксикаторе. После этого стаканчик взвешивали. Затем расчетным путем определяли остаток загрязнений, оставшихся внутри стаканчика. Опыты проводились в 3-5-кратной повторностях.
Концентрация компонентов в растворах 4-6 и 4м-6м выбраны с учетом их концентраций в композиции-прототипе. Температура моющего раствора в опытах поддерживалась на уровне 90±1°С с помощью жидкостного термостата.
Результаты опытов по очистке собраны в таблице 1, составы растворов приводятся ниже.
Составы растворов в таблицах 1 и 2.
№№ раствора
КОН
K<sub>4</sub>P<sub>2</sub>O<sub>7</sub>
бульон
пропанол
тиофосфат
производное нитробензойной кислоты
№1
20
15
900
5
0,7
1,2
№2
30
20
950
7,5
0,9
2,0
№3
40
25
1000
10
1,2
2,9
№№ раствора
Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>
Na<sub>2</sub>SiO<sub>3</sub>
триполифосфат
синтамид
бензоат натрия
NaNO<sub>2</sub>
№4
6,7
6,3
6,3
1,4
46,7
-
№5
8,9
6,6
6,6
2,2
195,8
-
№6
9,3
9,2
6,9
2,9
395,2
-
№4 м
6,7
6,3
6,3
1,4
-
46,7
№5 м
8,9
6,6
6,6
2,2
-
195,8
№6 м
9,3
9,2
6,9
2,9
-
395,2
Данные, приведенные в таблице 1, показывают, что предлагаемый моющий раствор обеспечивает более высокую степень очистки образцов в подавляющем большинстве опытов. Наибольший положительный эффект очистки проявился в случае осмолившихся жировых загрязнений, где превосходство предлагаемого моющего раствора по сравнению с известным изменяется примерно в 1,5-2 раза (при продолжительности очистки, указанной выше - числитель) и в 3-3,5 раза (когда длительность процесса была увеличена в 2 раза - знаменатель).
Следует также обратить внимание на очистку от мазута, при которой только в 2 случаях удалось добиться полной очистки известным моющим раствором, в то время как предлагаемый раствор обеспечил полную очистку во всех случаях.
Результаты коррозионных испытаний приводятся в таблице 2. Испытания проводились в гидростате Г-4 (40°С в течение 7 час, ежесуточно, остальное время нагревание было выключено, на поддон гидростата наливалась вода для создания постоянной влажности), а также в открытом сосуде с моющим раствором.
В последнем случае раствор анализировался на железо, цинк и олово.
Из приведенных в таблице 2 результатов со сталью видно, что в предлагаемом растворе коррозия в значительной мере понижена по сравнению с известным раствором (например, частотный показатель коррозии в последнем в несколько раз больше, чем в предлагаемом). При испытаниях оцинкованной и луженой стали в предлагаемом растворе частотный показатель равен нулю, в известном 1-7, т.е. преимущество первого очевидно. По анализам на содержание железа, цинка и олова был сделан тот же вывод: в предлагаемом моющем ингибированном растворе обеспечивается существенно более высокая степень защиты металла от коррозии.
Таким образом, и по моющему, и по антикоррозионному действию предлагаемый раствор значительно превосходит известный.
Извлеченные при очистке емкостей нефтепродукты и жировые загрязнения могут быть применены для изготовления топливных брикетов (с опилками). Отработанный раствор пригоден для приготовления топливных эмульсий, например мазутных. Предлагаемый раствор рекомендуется для очистки емкостей из стали, в том числе оцинкованной и луженой, от нефтепродуктов и жировых загрязнений, включая и осмолившиеся.
Таблица 1
Процент очистки от загрязнений металлических образцов с помощью предлагаемого моющего раствора (№№1-3) и известного раствора (№№4-6 и 4 м - 6 м)
№ п/п
Вид образца и загрязнения
Номер моющего раствора
1
2
3
4
5
6
4 м
5 м
6 м
1
Плоский стальной (индустриальное масло 20)
100
100
100
100
100
100
100
100
100
2
Плоский стальной (мазут)
100
100
100
80
89
100
85
90
97
3
Плоский стальной (жировые загрязнения)
100
100
100
100
100
100
100
100
100
4
Плоский стальной (жировые осмолившиеся)
<img file="00000003.tif" he="10" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000004.tif" he="10" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000005.tif" he="10" wi="8" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000006.tif" he="10" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000007.tif" he="10" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000008.tif" he="10" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000009.tif" he="10" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000010.tif" he="10" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000011.tif" he="10" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
5
Стаканчик стальной (масло 20)
100
100
100
100
100
100
100
100
100
6
Стаканчик стальной (мазут)
100
100
100
83
95
100
85
92
99
7
Стаканчик стальной (жировые загрязнения)
100
100
100
100
100
100
100
100
100
8
Стаканчик стальной (жировые осмолившиеся)
<img file="00000012.tif" he="10" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000013.tif" he="10" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000014.tif" he="10" wi="8" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000015.tif" he="10" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000016.tif" he="10" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000017.tif" he="10" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000018.tif" he="10" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000019.tif" he="10" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000020.tif" he="10" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
9
Стаканчик стеклянный (масло 20)
100
100
100
100
100
100
95
98
100
10
Стаканчик стеклянный (мазут)
100
100
100
91
97
100
89
93
98
11
Стаканчик стеклянный (жировые загрязнения)
100
100
100
100
100
100
100
100
100
12
Стаканчик стеклянный (жировые осмолившиеся)
<img file="00000021.tif" he="10" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000022.tif" he="10" wi="8" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000014.tif" he="10" wi="8" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000023.tif" he="10" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000024.tif" he="10" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000025.tif" he="10" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000026.tif" he="10" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000027.tif" he="10" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000028.tif" he="10" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
13
Плоский оцинкованная сталь (мазут)
100
100
100
70
750
81
65
73
80
14
Плоский оцинкованная сталь (жировые осмолившиеся)
67
73
89
22
26
31
17
22
25
15
Плоский луженая сталь (мазут)
100
100
100
73
79
83
79
85
91
16
Плоский луженая сталь (жировые осмолившиеся)
90
98
100
27
33
36
30
36
39
Таблица 2
Эффективность защиты от коррозии предлагаемого моющего ингибированного раствора и известного моющего раствора
№ п/п
Металл
Способ и продолжительность опыта
Номер моющего раствора
1
2
3
4
5
6
4 м
5 м
6 м
1
Сталь
Гидростат Г-4 (7 час 40°С ежесуточно) по появлению 1-го очага коррозии, сутки
21
29
-
6
10
13
9
12
14
2
Сталь
Гидростат Г-4, по частотному показателю коррозии, %
5
1
0
20
15
8
18
17
9
3
Сталь
Коррозия в открытом сосуде, концентрация железа
0,54
0,45
0
1,38
1,21
0,87
1,05
0,92
0,71
4
Сталь оцинкованная
Гидростат Г-4, появление 1-го очага
27
-
-
2,5
29
-
22
26
30
Гидростат, частотный показатель коррозии, %
0
0
0
4
1
0
7
3
1
Коррозия в открытом сосуде, концентрация железа концентрация цинка
0,09
0
0
0,15
0,12
0,05
0,2
0,1
0
0,71
0,58
0,20
2,71
1,92
1,54
4,5
4,1
2,9
5
Сталь луженая
Гидростат Г-4, появление 1-го очага
-
-
-
21
-
-
23
27
30
Гидростат, частотный показатель коррозии, %
0
0
0
5
2
0
5
3
1
Коррозия в открытом сосуде, концентрация железа концентрация олова
0
0
0
0,44
0
0
0,6
0,4
0
0,12
0
0
0,23
0,19
0,11
0,3
0,2
0,1