Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ОКИСЛИТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННОЙ ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА
СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ОКИСЛИТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННОЙ ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА

СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ОКИСЛИТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННОЙ ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к химической технологии и касается способов стабилизации окислителей на основе высококонцентрированной перекиси водорода, содержащих стабилизирующие и ингибирующие добавки пирофосфата и станната натрия и нитрата аммония, причем в них дополнительно вводят уксусную кислоту и алкилфосфоновую кислоту в количестве, г/л: уксусная кислота 0,75 - 1,5; алкилфосфоновая кислота 0,03 0,05. 1 з. п. ф-лы, 2 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2049722
Класс(ы) патента: C01B15/037
Номер заявки: 3100722/26
Дата подачи заявки: 15.11.1984
Дата публикации: 10.12.1995
Заявитель(и): Российский научный центр "Прикладная химия"
Автор(ы): Гуськов В.А.; Мурина А.Ф.; Якушева И.П.; Амелькович С.П.; Индык В.В.
Патентообладатель(и): Российский научный центр "Прикладная химия"
Описание изобретения: Изобретение относится к созданию стабильных окислителей на основе высококонцентрированной перекиси водорода (ВПВ), обеспечивающих длительное хранение ракетного и топлива в заправленном состоянии. Кроме того, этот способ может быть использован и в других областях, связанных с хранением и потреблением окислителей на основе ВПВ.
Емкости, где хранятся ВПВ, загрязняют окислители каталитически активными ионами металлов. Когда их концентрация достигает такого значения, при котором происходит исчерпывание стабилизатора, скорость разложения Н2О2 начинает быстро возрастать и продукт выходит из кондиции. Это происходит тем быстрее, чем меньше отношение объема продукта к поверхности металла и чем выше температура.
Поэтому нержавеющие стали и подобные им материалы могут быть использованы только для кратковременного контакта с окислителями на основе ВПВ.
В то же время, как уже отмечалось, во многих случаях требуется, чтобы детали и агрегаты из нержавеющих сталей и сплавов имели длительный контакт с указанными окислителями. По этой же причине в настоящее время не обеспечивается требуемый срок хранения (1,5-2 г.) окислителя.
Поэтому повышение совместимости с окислителями на основе ВПВ нержавеющих сталей и других высоколегированных сплавов является важной и актуальной задачей в настоящее время.
Одним из наиболее радикальных путей решения этой задачи является поиск новых более эффективных стабилизирующих добавок. Известно, что добавка в ВПВ стандартной стабилизации алкилфосфоновых комплексонов приводит к увеличению стабильности перекиси водорода в присутствии катионов металлов переменной валентности.
Однако дополнительно стабилизированные с помощью комплексонов окислителя на основе ВПВ (как зарубежные, так и отечественные) невозможно использовать на практике из-за неработоспособности в этом случае узла каталитического разложения ВПВ. Это связано с тем, что существующие в настоящее время катализаторы разложения перекиси водородов очень быстро отравлятся при содержании в окислители 160-200 мг/л алкилфосфоновых кислот.
Максимально допустимое содержание комплексона в продукте, которое еще не нарушает работоспособности катализатора, составляет 50 мг/л. Однако это количество комплексона не обеспечивает необходимой стабильности ВПВ при контакте с нержавеющей сталью.
Цель изобретения разработка такого способа стабилизации окислителей на основе ВПВ, который позволил бы увеличить длительность хранения окислителей в изделиях, изготовленных из нержавеющих сталей или из алюминия и его сплавов с комплектующими узлами и деталями из нержавеющих сталей, при одновременном сохранении работоспособности узла каталитического разложения окислителей.
Поставленная цель достигается тем, что окислители на основе ВПВ, содержащие стабилизирующие и ингибирующие добавки пирофосфата и станната натрия и нитрата аммония, дополнительно стабилизируют уксусной кислотой в количестве 0,75-1,5 г/л и ЭДТФ или другой алкилфосфоновой кислотой в количестве 0,03-0,05 г/л, что приводит к увеличению длительности хранения окислителя в изделиях, имеющих узлы и детали из нержавеющих сталей за счет снижения ее каталитической активности.
Как уже было указано ЭДТФ и другие алкилфосфоновые кислоты в количествах до 1 г/л применяются для стабилизации загрязненных растворов перекиси водородов.
Было выявлено свойство алкилфосфоновых кислот не только стабилизировать ВПВ, но и ингибировать коррозию металла (нержавеющей стали), препятствуя переходу в раствор ионов металлов переменной валентности. Установлено, что алкилфосфоновая кислота в количестве 0,03-0,05 г/л не оказывает вредного действия на работоспособность каталитического пакета узла разложения ВПВ.
Применение в качестве стабилизатора уксусной кислоты неизвестно, а совместное применение ЭДТФ и уксусной кислоты в количестве 0,75-1,5 г/л дает возможность повысить стабильность окислителя на основе ВПВ и обеспечить работоспособность каталитических пакетов. Аналогичных признаков и в известных решениях не обнаружено.
П р и м е р ы. В табл.1 представлены результаты испытаний по влиянию способа стабилизации окислителя ПВ-98 на каталитическую активность различных металлических конструкционных материалов, рекомендуемых для контакта с перекисью водорода.
Критерием каталитической активности материалов с ВПВ являются изменение ее концентрации Δ С и показателя термостабильности Δ П.Т. после контакта с металлом.
Показатель термостабильности это количество кислорода, выделившегося из 50 мл высококонцентрированной перекиси водорода при 100оС за второй час нагрева. П. т. характеризует чистоту окислителя на основе ВПВ и является наиболее чувствительным фактором, определяющим совместимость материалов с ВПВ.
Перед испытаниями образцы металлических материалов подвергались пассивации и взвешивались. Испытания проводились в специальных стеклянных пробирках с обратными холодильниками, в которые помещались металлические образцы и заливался окислитель. Отношение объема продукта к поверхности образцов V/S составило 3 см. Пробирки помещали в водяной термостат, нагретый до 40оС, и выдерживали в нем в течение 15 сут. После этого определяли концентрацию ПВ и показатель термостабильности.
Из данных табл. 1 видно, что, если каталитическая активность алюминия (АД1) и его сплавов (ММг6 и В48-4) также, как и олова марки 01, практически не изменяется при введении в ПВ-96 дополнительных стабилизаторов, то совместимость различных нержавеющих сталей с окислителем предлагаемой стабилизации резко возрастает по сравнению с окислителем штатной стабилизации (ср.оп. NN 1-7 и оп. NN 8-14).
В соответствии с этим скорость разложения окислителя предлагаемой стабилизации уменьшается в ≈30 раз при контакте с нержавеющей сталью марки 12Х18Н10Т и в ≈100 раз со сталью марки 081Х18Г8Н2Т по сравнению с окислителем штатной стабилизации.
Такой же эффект наблюдается и при введении других алкилфосфоновых кислот (см. оп. NN 24,25). Аналогичные результаты были получены и для окислителя ПВ-85.
Добавки к окислителю ПВ-98 одной уксусной кислоты в количестве 0,75-1,5 г/л и одной ЭДТФ в количестве 0,03-0,05 г/л также увеличивают совместимость окислителя с нержавеющей сталью. Однако их эффективность незначительна, скорость разложения Н2О2 при этом снижается всего лишь в 2,2,5 раза (ср.оп. NN 20,21, 23).
Результаты испытаний, полученные на образцах, были подтверждены испытаниями по хранению при комнатной температуре окислителя ПВ-96, предлагаемой стабилизации в модельных банках из алюминия, алюминиевого сплава АМг6, а также в алюминиевых баках, имеющих контакт с деталями из нержавеющей стали (см.табл. 2).
Во всех трех случаях через реактор при одних и тех же условиях было пропущено по 100 кг п.в. различного состава.
Сравнивались изменения кинетических характеристик процесса разложения Н2О2, оцениваемые временем задержки начала реакции τ. Это значение времени в секундах от момента поступления окислителя на вход в реактор до начала роста давления парогаза на выходе из реактора.
Другим параметром, характеризующим гидравлику процесса, связанного с разрушением катализатора и изменением его активности, является изменение начального секундного расхода ПВ (Δ G) в процессе работы реактора при сохранении неизменным давления подачи ВПВ на входе в реактор.
Результаты проведенных испытаний представлены в табл. 3.
Как следует из представленных данных, окислитель ПВ-98 предлагаемой стабилизации (1г/л СН3СООН+0,05 г/л ЭДТФ) имеет кинетические характеристики, практически мало отличающиеся от кинетических характеристик окислителя штатной стабилизации.
Окислитель с добавкой 160 мг/л ЭДТФ имеет кинетические характеристики, существенно худшие, чем у окислителя штатной стабилизации. Это особенно заметно после пропускания через раствор 110 кг ПВ, что по-видимому, вызвано отравлением катализатора и блокированием его активной поверхности высадившимися комплексообразующими добавками.
По своим гидравлическим характеристикам процесс разложения ПВ с добавками 0,05 г/л ЭДТФ и 1 г/л СН3СООН протекает даже более благоприятно, чем процесс разложения в реакторе окислителя ПВ-98 штатной стабилизации и существенно лучше, чем процесс разложения окислителя с добавкой 160 мг/л ЭДТФ.
Формула изобретения: 1. СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ОКИСЛИТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННОЙ ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА, содержащих стабилизирующие и ингибирующие добавки пирофосфата, станната натрия и нитрата аммония, отличающийся тем, что, с целью увеличения длительности хранения окислителей в изделиях, изготовленных из нержавеющих сталей или из алюминия и его сплавов при одновременном сохранении высоких окисляющих свойств окислителей, в них дополнительно вводят уксусную кислоту и алкилфосфоновую кислоту в количестве, г/л:
Уксусная кислота 0,75 1,5
Алкилфосфоновая кислота 0,03 0,05
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в основе алкилфосфоновой кислоты берут этилендиаминтетраметилфосфоную кислоту, или нитрилтриметилфосфоновую кислоту, или гексаметиламинтетраметилфосфоновую кислоту.