[發(fā)明專利]在傳熱液中用作冰點降低劑和腐蝕抑制劑的羧酸鹽增效組合物

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00810276.7
• 申請日: 2000-06-20
• 公開（公告）號: CN1360622A
• 公開（公告）日: 2002-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 讓·皮埃爾·梅斯;彼得·魯斯
• 申請（專利權(quán)）人: 德士古開發(fā)公司
• 主分類號: C09K5/20
• 分類號: C09K5/20;C23F11/12
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 吳磊

發(fā)明范圍

本發(fā)明涉及通過使用羧酸的增效組合物產(chǎn)生防凍和防腐蝕作用的含水傳熱液，特別是防凍冷卻劑和通用冷卻液。本發(fā)明的傳熱液是無毒的、環(huán)境友好的、并與傳統(tǒng)的乙二醇基冷卻劑和傳熱液相比，有更好的傳熱性能，與作為傳統(tǒng)腐蝕抑制劑使用的甲酸鹽和乙酸鹽基傳熱液相比，防腐蝕性更加好。本發(fā)明的傳熱液可用于任何換熱應(yīng)用場合，包括工業(yè)換熱器、冷凍和冷卻體系、冷卻塔、敞式和閉式換熱器，以及用于冷卻內(nèi)燃機。所述的傳熱液防止設(shè)備凍結(jié)和腐蝕損壞。

發(fā)明背景

有效換熱

傳熱液不管用于工業(yè)換熱還是汽車應(yīng)用幾乎無例外都是水基的?？捎脗鳠嵋旱谋葻岷蛯?dǎo)熱系數(shù)來表示傳熱液從生熱表面?zhèn)鬟f熱量的傳熱效率。物質(zhì)的比熱是其熱容量與水的比值。熱容量是單位質(zhì)量產(chǎn)生單位溫度變化所需的熱量。物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)為單位溫差下通過單位厚度或單位截面積的傳熱速率。

傳熱液的粘度也是評價整個換熱效率的一個因素——流動性越好有助于有效的傳熱。與大多數(shù)其它傳熱液相比，水是比熱和傳熱系數(shù)最高和粘度最低的傳熱液。雖然水是最有效的傳熱液，但是它不能提供所需的防凍性和防腐蝕性。

冰點降低劑

已知的傳熱液和發(fā)動機冷卻劑含有高濃度的無機鹽，以使降低冰點。氯化鈣就是這類鹽中的一個例子。象其他防凍用的無機鹽一樣，它有極強的腐蝕性，并且用抑制劑不能適當(dāng)?shù)胤乐惯@種腐蝕作用。這些冷卻劑的另一缺點是，在很低的溫度下，無機鹽的溶解性下降。這些缺點限制了無機鹽在水中作為冰點降低劑的應(yīng)用。

雖然石油產(chǎn)品例如煤油作為水的替代物已用于換熱體系和冷卻體系中，但是它們對橡膠軟管的不良影響、傳熱性差以及可燃性使它們的應(yīng)用受到限制。而有機羥基化合物較為可靠，并且乙二醇已開始廣泛應(yīng)用。其它傳熱液的基礎(chǔ)料還包括甘油和低沸點醇類例如甲醇和丙二醇。這類化合物中，只有丙二醇乃在積極的考慮中，因為與乙二醇相比它有低的毒性?？傊?，水/乙二醇混合物至今還在使用，是因為它們在化學(xué)上的穩(wěn)定以及與換熱體系中使用的彈性體和塑料的相容。此外，它們具有低費用下的防凍和防沸的作用并且還可與抑制劑配制得到所需的防腐蝕性能。由于與甲醇相比，乙二醇有高的沸點和閃點，而與丙二醇相比，有低的粘度(更好的流動性)和價格，所以乙二醇是更優(yōu)選的傳熱液。而丙二醇可用于需要較低毒性的各種應(yīng)用場合。隨著冰點降低劑含量的增加，水/冰點降低劑溶液的換熱能力下降。

與任何一種乙二醇或丙二醇的混合物相比，純水仍然是更好的傳熱液。作為好的傳熱液，必須兼顧防凍性和換熱效率。在較高的乙二醇濃度下，乙二醇水溶液有更高的粘度。因此在含有較少冰點降低劑的溶液中得到更好的流動性。低分子有機酸的堿金屬鹽例如堿金屬乙酸鹽和堿金屬甲酸鹽當(dāng)它們?nèi)苡谒袝r也具有防凍性。與乙二醇相比，就相同的防凍水平來說，乙酸鹽和甲酸鹽溶液有高的傳熱性能和較低的粘度，它們比乙二醇還更加環(huán)境友好。因此甲酸鹽和乙酸鹽基液已在換熱液和機場跑道防冰液中得到應(yīng)用。U.S.5104562公開了一種含有甲酸鉀和乙酸鉀的冷卻劑組合物。

防腐蝕

換熱體系和發(fā)動機冷卻體系的腐蝕有兩個主要后果：通過均勻耗損或局部侵蝕(點蝕、裂隙腐蝕)損壞金屬部件，以及生成不溶性腐蝕產(chǎn)物，它們?nèi)菀资箵Q熱器、恒溫閥、過濾器和其他部體堵塞以及通過在換熱表面上的沉積阻礙傳熱。不管冰點降低劑的組成如何，都需要使用腐蝕抑制劑來降低和控制與該流體按觸的金屬的腐蝕。

發(fā)明概述

本發(fā)明的一個方面是，特定的有機羧酸鹽的水溶液在低共熔組成下有很低的冰點，也就是各組分按這樣的比例混合，使冰點降到最低和各組分同時凍結(jié)。這一點是很重要的，因為跟傳統(tǒng)的單羧酸鹽(甲酸鹽或乙酸鹽)體系相比，在相同的防凍性情況下總有機鹽的含量可顯著下降。其好處不僅提高經(jīng)濟性，而且有更好的傳熱性，因為在相同的防凍性下更高的水含量有更高的比熱和更好的流動性。具體地說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，低碳羧酸鹽(C₁-C₂)的溶液和較高碳羧酸鹽(C₃-C₅)的混合使用有增效的防凍作用。而且C1羧酸(甲酸)和C3羧酸(丙酸)的堿金屬鹽的混合使用具有高效低共熔體。

本發(fā)明的另一方面是通過加入一種或多種C₆-C₁₂羧酸提高增效防凍和防腐蝕性。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)更高碳的羧酸鹽(C₁₂-C₁₆)也使防腐蝕性提高，但它們在鹽溶液中的溶解性很有限。另外還可以加入烴基三唑或烴基噻唑進一步提高防腐蝕性。

詳述和實施例