Промышленный холод: пропиленгликоль — не роскошь

Промышленный холод: пропиленгликоль — не роскошь.

Последние годы пищевая промышленность переживает настоящий бум. Неудивительно, что пищевые технологии семимильными шагами продвигаются вперед, а вчерашние достижения сегодня уже становятся историей. Невозможно представить, как наши прадедушки и прабабушки обходились без холодильников, ведь сегодня холодильный агрегат — неотъемлемая часть любого предприятия.

На крупных предприятиях с большим количеством отдаленных потребителей холода (мясокомбинаты, молокозаводы, пивзаводы и т. п.), в супермаркетах с централизованным холодоснабжением используют системы с промежуточным хладоносителем ( иногда используют термин «теплоноситель» ).
Роль промежуточного хладоносителя в теплообменном процессе — отбор тепла от охлаждаемого объекта и транспортировка его к холодильной установке, непосредственно производящей искусственный холод с помощью хладагента ( например, аммиака или фреона ). Использование промежуточного хладоносителя дает возможность:

значительно уменьшить количество хладагента в системе;
избежать возможного контакта хладагента с пищевым продуктом;
локализовать возможные аварии с утечкой хладоносителя в помещение машинного отделения;
упростить регулирование температуры на охлаждаемых объектах;
упростить эксплуатацию холодильной машины;
поэтапно вводить систему в эксплуатацию и наращивать количество потребителей холода.

Перечислим вещества, которые наиболее часто используются в качестве промежуточного хладоносителя.

Вода — дешева, доступна, нетоксична, имеет хорошие теплофизические свойства. Может контактировать с большинством пищевых продуктов. Главным ее недостатком является ограниченность температурного диапазона применения — не ниже +1 0 С. При более низких температурах в результате кристаллизации образуется лед, который создает внутреннее давление и может «порвать» оборудование и коммуникации.

Этиловый спирт — не нашел широкого применения из-за сильной испаряемости, горючести, а также в последние годы затрудненного доступа на рынке Украины. Не секрет и то, что в некоторых случаях этиловый спирт пользуется пристальным вниманием со стороны персонала предприятия. Это вызывает понятное неудовольствие руководства и желание избежать подобных проблем путем отказа от использования данного вещества.

Рассолы — растворы неорганических солей (NaCl, CaCl₂, MgCl₂), повсеместно используемые на пищевых предприятиях, весьма экономичны по прямым затратам. Однако имеют высокую коррозионную активность, в результате чего косвенные затраты, связанные с выходом из строя оборудования, могут многократно превысить прямые. Что касается безопасности, CaCl₂ — пищевая добавка (Е509). Однако попадание такого рассола в пищевой продукт придает ему горький привкус. В большинстве случаев это приводит к порче охлаждаемой продукции.

Глицерин — бесцветная сладковатая жидкость без запаха. Экологически безопасен — пищевая добавка Е422. Одна из главных особенностей — вязкость. Именно благодаря вязкости в косметике, медицине, пищевой промышленности, других областях глицерин применяют в качестве загустителя. Используя растворы глицерина в качестве хладоносителей нужно учитывать, что уже при умеренных, а тем более при низких температурах они имеют большие значения вязкости. А это увеличивает нагрузку на оборудование и, следовательно, резко снижает его ресурс; в отдельных случаях может даже потребоваться установка дополнительного насоса на циркуляцию хладоносителя.

Водные растворы гликолей — этиленгликоля и пропиленгликоля — способны обеспечить большую надежность работы оборудования при умеренно низких температурах на протяжении длительного времени. Этиленгликоль получил широкое распространение как основа автомобильных антифризов (тосолов). Его рекомендуют использовать также многие производители теплообменного оборудования (системы отопления, кондиционирования и т. п.). Однако этиленгликоль ядовит и токсичен, поэтому его применение в пищевой промышленности крайне затруднительно. С конца прошлого столетия США, Германия, Франция, другие развитые страны стали отказываться от использования этиленгликоля в бытовых условиях и даже в автомобильной технике наметился переход на так называемые эко-антифризы. И вот теперь стоит обратить пристальное внимание на другого представителя вышеупомянутого класса — пропиленгликоль, который совмещает достоинства этиленгликоля с отсутствием его недостатков. В настоящее время пропиленгликоль широко применяется в фармацевтической, пищевой, табачной промышленности, при производстве косметики, пластмасс, полиэфирных смол. В бывшем СССР пропиленгликоль практически не производился, что объясняет малую ознакомленность широких кругов производственников с этим продуктом.

Итак, пропиленгликоль — бесцветная густая жидкость, практически не имеющая запаха. Хорошо смешивается с водой и спиртом, обладает гигроскопичными свойствами. Его плотность при 20 0 С составляет 1,035-1,037 г/см 3 , температура кипения при атмосферном давлении — 184-189 0 С. Относительно температуры замерзания пропиленгликоля в литературе приводится ряд данных, например −60 0 С, однако из практики известно, что чистый пропиленгликоль становится очень вязким и неподвижным при сравнительно небольших отрицательных температурах. Поэтому в качестве хладоносителей используют его водные растворы, температура замерзания которых зависит от концентрации пропиленгликоля.

Хладоносители на основе пропиленгликоля обладают рядом неоспоримых достоинств, что и обусловило в последние 10-15 лет высокие темпы их внедрения на пищевых производствах, в первую очередь — за рубежом, а теперь и в Украине. Исходя из опыта применения и характеристик пропиленгликолевых теплоносителей, оптимальный температурный диапазон их применения — до -33 0 С.

Существенно для пищевых производств то, что пропиленгликоль является пищевой добавкой (Е1520). Таким образом, вопрос об экологической безопасности решается автоматически. Более того, пропиленгликоль практически не имеет вкуса, цвета и запаха, что следует учитывать, оценивая уровень безопасности хладоносителя вторичного контура для производимой продукции в случае их непреднамеренного контакта. Технологам пищевых предприятий стоит обратить внимание на этот аспект, так как известны случаи появления в продаже соленого мороженого и горькой минеральной воды.

Положительно решается также вопрос пожарной безопасности: растворы пропиленгликоля концентраций, обеспечивающих указанные температуры, не горючи.

Теперь рассмотрим коррозионную активность хладоносителей на основе пропиленгликоля.

Сам пропиленгликоль слабоагрессивен к металлам. Используя для приготовления хладоносителя специально подготовленную воду (дистиллированную либо обессоленную) и вещества — ингибиторы коррозии для различных металлов, можно свести коррозию к незначительному воздействию. Что касается отложений, присутствующих в системе, то пропиленгликоль, являясь поверхностно-активным веществом, способствует их растворению и вымыванию.

Кроме всего вышеизложенного следует отметить довольно длительный срок эксплуатации пропиленгликолевых хладоносителей. После окончания срока годности в большинстве случаев может потребоваться лишь периодический контроль, а не немедленная замена хладоносителя.

Учитывая тенденции на рынке хладоносителей для пищевых производств, предприятие «Строн» с 2002 года начало работать с пропиленгликолем и его растворами, а к 2005 году разработало и запустило в производство теплоносители на основе пропиленгликоля под названием ТЕПРО ( с 2009г. — ТЕПРО-П ), рекомендованные для применения в пищевой промышленности.

Теплоносители ТЕПРО-П экологически безопасны, не токсичны, не горючи, имеют минимальную коррозионную активность!

Физико-химические характеристики линейки теплоносителей ТЕПРО-П можно посмотреть здесь.

Теплоносители ТЕПРО проходят тестирование в сертифицированных лабораториях и имеют санитарно-гигиеническое заключение Минздрава Украины о допустимости их использования в пищевой промышленности.
На предприятии существует гибкий подход к каждому клиенту, что позволяет выполнить подбор и производить продукцию по индивидуальным заказам с учетом специфики каждого приложения (температура замерзания, цвет, состав оборудования, сроки изготовления, доставка, подбор контрольных приборов, дополнительные лабораторные исследования и прочее).

ПРОПИЛЕНГЛИКОЛЬ (пропандиол)

С 3 Н 6 (ОH) 2 стандарта USP,
с содержанием основного вещества 99,9%
от Дистрибьютора компании BASF Германия

Синонимы: Монопропиленгликоль, 1,2 пропиленгликоль.
1,2 пропандиол. Пищевая добавка Е1520

Глицерин USP

(499) 308-44-93

(499) 308-44-91

elena@urzol.ru

Skype: SintezTD

ICQ: 637723965

Главная
Оплата
Доставка
СкидкиГостевая книга —>
Контакты
Подделка!

Чиллер — принцип работы, наполнение системы чиллера пропиленгликолем.

Чиллер представляет собой специальное холодильное устройство, функция которого заключается в отводе тепла от охлаждаемого предмета (от воды или раствора пропиленгликоля, этиленгликоля). Однако просто охладить воду недостаточно, поскольку тепло следует еще отдать. Вот почему основная цель чиллера – это перенос тепла от охлаждаемого тела во внешнюю среду (как правило, в воздух).

Для осуществления подобной процедуры чиллер имеет циркулирующийся фреон, способный менять агрегатное состояние. Иными словами, происходит переход из жидкого состояния в газообразное и наоборот (испарение и конденсация). Когда фреон испаряется, то энергия поглощается, а в случае конденсации происходит ее выделение.

Основные детали чиллера – это испаритель, компрессор (ТРВ) и конденсатор. После ТРВ холодный фреон в жидком виде поступает в испаритель, в котором испаряется, забирая тем самым у воды тепло и охлаждая ее. После этого фреон в газообразном состоянии попадает в компрессор, в котором осуществляется его сжатие и нагревание. Затем фреон проходит в конденсатор, в котором снова становится жидким, отдавая тепло во внешнюю среду. В конце он попадает в ТРВ, в котором уменьшается давление и понижается температура. После этого цикл вновь повторяется.

В качестве теплоносителя может быть использован пропиленгликоль. Это вещество обеспечивает безопасность жилья и людей, увеличивает продолжительность работы систем теплоснабжения за счет его невысокой коррозионной агрессивности и способности не замерзать при низких температурах. Подобная стойкость является довольно важной в северных условиях и во время незапланированных перебоев в теплоснабжении.

Пропиленгликоль считается лучшим раствором для заполнения чиллера благодаря некоторым его преимуществам:

1. Экологичность в работе,
2. Высокие антикоррозионные свойства,
3. Способность не рвать трубы, обеспечивая тем самым продолжительность эксплуатации.
4. Высокая термостойкость,
5. Отличные смазочные характеристики.

Он используется в вентиляции и кондиционерах благодаря невысокой температуре застывания (от -60 С). Во время испарения система будет находиться в безопасности, тогда как этиленгликоль замерзнет уже при температуре в 13 С. Растворы с пропиленгликолем в концентрации более 60%, замерзнут лишь при -70 градусах.

Читать еще: Как перекрыть батарею отопления в квартире: ликбез от специалистов

Пропиленгликоль может выступать в качестве охлаждающей жидкости для пива, молока и прочих продуктов. Охлаждение происходит за счет принудительной циркуляции пропиленгликоля по змеевикам.

Основное преимущество этого раствора перед прочими состоит в том, что вследствие его нетоксичности он может быть использован, даже если произойдут некоторые утечки.

Кроме того, присутствие пропиленгликоля в количестве 0,25% не оказывает влияние на вкус. 30-процентная концентрация дает возможность доведения температуры охлаждения до -12,8 градусов, тогда как при помощи воды можно уменьшить ее только до 1,1 С.

Пропиленгликоль способен также автоматически смазать все элементы охлаждающей системы.

Благодаря охлаждению при помощи пропиленгликоля обеспечивается более высокая вторичная безопасность в случае нарушения циркуляции теплоносителя, при возникновении техногенных катастроф, аварий на производстве и ошибках сотрудников. Чтобы перевести охладители на пропиленгликолевый раствор не придется дорабатывать саму систему циркуляции. Достаточно просто очистить эту систему от возможных осадков кальция и хлоридов.

При правильной очистке системы и постоянном контроле раствора гарантируется надежное функционирование оборудования.

Индивидуальный подход к ценообразованию для каждого клиента!

Для получения информации о ценах на монопропиленгликоль звоните нам по телефонам: +7 (499) 308-44-93, +7 (499) 308-44-91.

Некоторые особенности применения теплоносителя на основе пропиленгликоля в холодильном оборудовании

Источник: http://www.splast.ru/st1.htm
(«Холодильная техника» №5, 2000 г.)

Канд.техн. наук Л.С.ГЕНЕЛЬ, М.Л.ГАЛКИН,
000 «Спектропласт» канд.техн. наук С.С.СОРОКИН,
ОАО «Альфа Лаваль Поток»

Проблемы, которые возникают у потребителей при использовании теплоносителей (хладоносителей) в холодильном оборудовании, обусловлены в основном взаимодействием их с металлическими поверхностями. К числу таких проблем относятся:

коррозия металла под воздействием теплоносителя;
образование накипи на стенках оборудования;
изменение состава теплоносителя в процессе эксплуатации и соответственно его теплофизических свойств.

В настоящее время в пищевых производствах наиболее широкое применение в качестве теплоносителя получили растворы CaCI2, MgCI2, K2CO3, которые очень экономичны по прямым затратам. Однако из-за высокой агрессивности этих растворов косвенные затраты, связанные с ухудшением качества продуктов, могут многократно превысить прямые затраты. Поэтому наблюдается тенденция их замены теплоносителями, обеспечивающими большую надежность работы холодильного оборудования. К их числу в первую очередь относятся водные растворы многоатомных спиртов, в том числе пропиленгликоля (ПГ), этиленгликоля, глицерина.

Водные растворы пропиленгликоля выгодно отличаются по токсикологическим свойствам от традиционных теплоносителей технического назначения на основе этиленгликоля. Этиленгликоль ядовит (ГОСТ 19710-83), и поэтому его применение в пищевой промышленности крайне затруднительно, в то время как пропиленгликоль является пищевой добавкой (Е1520).

Показатель

Температурный диапазон применения теплоносителя на основе пропиленгликоля от -50 до +107 °С, однако в пищевых производствах этот теплоноситель оказался наиболее конкурентоспособным по комплексу параметров в диапазоне температур от — 20 до -1°С.

Пропиленгликоль (1,2-пропиленгликоль, пропандиол) — бесцветная густая жидкость со слабым характерным запахом, смешивается с водой и спиртом, обладает гигроскопическими свойствами. Его температура кипения при атмосферном давлении 187,4 °С, температура плавления -60 °С, плотность при 20 °С 1,037 г/см3.

Некоторые основные свойства водных растворов пропиленгликоля при различных концентрации и температуре приведены в табл. 1.

Для проведения коррозионных испытаний растворы ПГ готовили на дистиллированной и водопроводной воде. Скорость коррозии образцов стали СтЗ в теплоносителях на основе водных растворов CaCl2 и ПГ при введении 3% концентрата противокоррозионных добавок марок КПК1 и КПК2 приведена в табл. 2

Содержание растворенных компонентов

Примечания:

Одной из возможных причин повышенного содержания анионов хлора в системе холодоснабжения является присоединение к ней оборудования, ранее работавшего на растворе CaCI2. Пропиленгликоль, являясь поверхностно-активным веществом, способствует вымыванию старых отложений на стенках оборудования и их переходу в раствор.

По техническому заданию, согласованному со специалистами фирмы ОАО «Альфа Лаваль Поток», 000 «Спектропласт» разработало ряд марок концентратов противокоррозионных добавок (КПК) для теплоносителей на основе ПГ. Концентраты вводятся в раствор пропиленгликоля в количестве от 2 до 6 мас.% с учетом диапазона температур эксплуатации и материалов, используемых в теплообменном оборудовании. Применение их в несколько раз уменьшает скорость коррозии стенок оборудования (см. табл.2) и образования накипи на них. Это позволило ОАО «Альфа Лаваль Поток» приступить к изучению возможности использования более дешевых сплавов для снижения стоимости оборудования.

Концентраты выпускаются 000 «Спектропласт» по ТУ 2422-001-11490846-99. Имеется гигиенический сертификат № 770130242Т30583089. Теплоноситель на основе ПГ с соответствующим содержанием КПК относится по опасности (ГОСТ 12.007-76) к 4-му классу — вещества малоопасные.

000 «Спектропласт» проводит испытания теплоносителей, имитирующие различные условия их эксплуатации в теплообменном оборудовании, разрабатывает рецептуры и изготовляет КПК и/или окрашивающих добавок.

С учетом ужесточения требований к надежности холодильного оборудования, гигиеническим и взрыво-пожаробезопасным условиям производств, а также возможности существенного снижения коррозионной активности теплоносителей путем введения в них противокоррозионных добавок можно прогнозировать на ближайшее время повышение объемов применения в холодильной технике теплоносителей на основе водных растворов пропиленгликоля.

Пропиленгликоль

Пропиленгликоль также известен как 1,2 – пропиленгликоль, монопропиленгликоль, пропандиол–1,2, Propylen Glycol, Monopropylene glycol, MPG, Propane-1,2-diol, МПГ, Пропан-1,2-диол, Glikol monopropylenowy, 1,2-dihydroksy propan, 1,2-пропандиол.

Пропиленгликоль (пропандиол) С3Н6(ОH)2 молекулярная масса 76,09.
Известны 2 изомера: 1,2-пропиленгликоль СН3СНОНСН2ОН (1,2-пропандиол) и 1,3-пропиленгликоль СН2ОНСН2СН2ОН.

Пропиленгликоль – бесцветная вязкая гигроскопичная жидкость, сладковатая на вкус и без запаха.

Пропиленгликоль (пропандиол) – двухатомный спирт алифатического ряда.

Температура кипения 189 o С, молекулярная масса 76,094; вязкость при 20 o С 45,66 сантипуаз (сПз); температура воспламенения 111,1 o С, двухатомный спирт СН3СН(ОН)СН2ОН.

Пропиленгликоль полностью смешивается с водой (растворение происходит с выделением теплоты).

Пропиленгликоль хорошо растворяет большинство низкомолекулярных кислород- и азотсодержащих органических соединений таких как одноатомные спирты, этиленгликоли и их эфиры и другие гликоли, органические кислоты, альдегиды и кетоны, сложные эфиры, амины и прочие азотсодержащие вещества. Пропиленгликоль также хорошо смешивается с диэтиловым эфиром, этиленхлоргидрином, хлороформом, скипидаром, ацетоном и многими другими органическими растворителями.

Ограниченно растворим в бензоле. Одним из интересных свойств пропиленгликоля является его способность к растворению как гидрофильных, так и гидрофобных веществ, что позволяет смешивать с помощью него вещества, которые сами по себе не смешиваются.

С рядом соединений пропиленгликоль образует азеотропные смеси, т.е. такие смеси, которые не разделяются на фракции при перегонке. Образует азеотропные смеси с анилином, (Тпл=179 o C; 43% пропиленгликоля по массе), о-ксилолом (Тпл=135.8 o C; 10.0%), толуолом (Тпл=110.5 o C; 1.5%).

Пропиленгликоль в производстве пластмасс и полимеров

Пластификатор
Увлажнитель для паркета, мебели
Основа полиэфирных ненасыщенных смол, полиуретанов

При взаимодействии с трифенилфосфатом образуются фосфорсодержащие соединения, которые являются стабилизаторами полимеров и входят в состав негорючих полиуретанов. Промышленное значение имеют линейные полиэфиры, полученные из пропиленгликоля и дикарбоновых кислот, содержащих ароматическую или несколько метиленовых групп. В зависимости от состава исходного сырья полученный полиэфир имеет по концам гидроксильные или карбоксильные группы. Особое значение имеют полиэфиры ненасыщенных кислот или смесей насыщенных и ненасыщенных кислот, которые затем сшиваются различными винильными соединениями. Ненасыщенные полиэфиры широко применяются для различных покрытий и получения армированных пластических масс, в частности – стеклопластиков. Полиэфирные смолы с хорошими механическими свойствами при повышенной и пониженной температурах, а также высокой химической активностью получаются при взаимодействии пропиленгликоля с полигалогенидными полифенилами и образовавшегося соединения – с органическими кислотами.

Пропиленгликоль. Производство теплоносителей и хладагентов.

Охладитель пива, молока, вина

Пропиленгликоль применяется для охлаждения пива, вина, молока и других жидкостей. Охлаждение осуществляется методом принудительной циркуляции, как правило, 30% водного раствора пропиленгликоля по змеевикам. Преимуществом пропиленгликоля перед водой, этиленгликолем и раствором солей в воде заключается в том, что из-за не токсичности пропиленгликоля продукт можно применять даже после небольших утечек пропиленгликоля через неплотности системы. Присутствие 0,25% пропиленгликоля не влияет на вкус. Концентрация пропиленгликоля 30% позволяет довести температуру охладителя до -12,8 o С; вода же позволяет понизить температуру лишь до 1,1 o С.

Пропиленгликоль автоматически смазывает элементы охлаждающей системы.

Охладитель в производстве

Охлаждение пропиленгликолем обеспечивает повышенную вторичную безопасность при нарушении циркуляции теплоносителя, техногенных катастрофах, промышленных авариях и ошибках персонала. Перевод охладителей на раствор пропиленгликоля не требует доработок самой системы циркуляции. При переходе от воды или рассола к пропиленгликолю необходимо только очистить систему от кальциевых осадков и хлоридов. Правильная чистка системы и контроль гликольного раствора обеспечивает безопасную работу.

Читать еще: Антифриз кипит и бурлит в расширительном бачке: причины

Было также зарегистрировано уменьшение расхода энергии для подачи охладителя.

Антифриз для автомобилей

Использование водного раствора пропиленгликоля в автомобилях в качестве теплопередатчика от двигателя к радиатору обеспечивает не только устойчивость к замерзанию до –59 o С и защиту окружающей среды при постоянных утечках в результате неисправностей или регламента, но и защиту пассажиров, ремонтного персонала и водителей от отравлений этиленгликолем (более распространенным в тосолах ядовитым веществом), не говоря о снижении износа подвижных узлов за счет высоких смазывающих свойств пропиленгликоля и увеличения срока службы неподвижных деталей за счет низкой коррозионной агрессивности пропиленгликоля.

Теплоноситель для строений с автономной системой отопления и тепловых станций

Использование пропиленгликоля в качестве теплоносителя позволяет обезопасить жилище, людей и животных по вторичным признакам техногенных катастроф и факторов (пожар, землетрясение, авария и нарушение правил эксплуатации теплоснабжения), продлевает срок службы системы индивидуального теплоснабжения из-за низкой коррозионной агрессивности пропиленгликоля и не замерзания при низкой температуре. Стойкость к пониженным температурам особенно важна в условиях крайнего севера и при зимних внеплановых перерывах в работе теплоснабжения, а затраты на качественный теплоноситель предпочтительнее, чем расходы на ремонт дорогостоящего оборудования.
Создание комплексов с замкнутой системой термообеспечения, использующиеся, например в гостиничных загородных комплексах, пансионатах и базах отдыха требуют применения высоконадежных, экологически чистых теплоносителей, выдерживающих большие энергетические перегрузки, обладающих, как высокими показателями теплоемкости и теплопроводности, так и высокими показателями антикоррозионности, долговечности, термостойкости к кристаллизации и хорошими смазочными свойствами. Именно такими свойствами обладают теплоносители на водной основе пропиленгликоля.

Применение в системах кондиционирования и вентиляции

Применение пропиленгликоля в данной сфере дает неоспоримые преимущества, т.к. температура застывания чистого продукта: от -60 до -77 o С . При испарении воды из теплоносителя/хладоносителя система в безопасности в то время как этиленгликоль замерзает при 13 o С. Водные растворы с концентрацией пропиленгликоля 60% замерзают при температуре около -70 o С.

При аварийном разливе теплоносителя на основе пропиленгликоля его достаточно собрать мокрой тряпкой, в то же время, при проливе этиленгликоль содержащих теплоносителей рекомендуется менять или плитку, или деревянный пол и утеплитель, впитавший ядовитый этиленгликоль.

Хладоноситель «ХНТ» на основе пропиленгликоля

Есть вопросы? Звоните!

+7 (3812) 290-005 — материалы

+7 (913) 976-5418 — услуги

Пропиленгликоль растворяется в воде, спирте, представляет собой гигроскопическую густую бесцветную жидкость, обладающую слабым характерным запахом. Его основные физические характеристики:

температурная точка самовоспламенения 421°С, кипения 187.4°С, замерзания -60°С;
плотность при комнатной температуре — 1, 037 г/см 3 ;
показатель токсичности ЛД50 — 34,6 мг/кг;
растворы пропиленгликоля концентрацией менее 65% не горючи.

Пропиленгликоль в виде водного раствора используется как хладоноситель для различных отраслей промышленности, например, пищевой, где он применяется при охлаждении продуктов питания во вторичном контуре в диапазоне температур -60°С — +10°С или при экстренном замораживании. Вопреки высокой стоимости хладоносители на основе пропиленгликоля для температур эксплуатации от +2°С до -18°С остаются конкурентоспособными на промышленном рынке.

Пропиленгликоль допущен к использованию в качестве пищевой добавки (Е 1520) всеми странами, что подтверждает его низкую токсичность. Благодаря этому, применение хладоносителей на основе пропиленгликоля не ухудшает качество пищевых продуктов, даже при случайном прямом попадании небольшого, менее 0,25%, количества хладагента из-за утечки.

Более низкий параметр коррозионной активности пропиленгликоля, по сравнению с другими водными растворами солей, спиртов, дает возможность использовать более дешевые марки стали для оборудования. Это снижает уровень затрат на теплообменные системы и трубную арматуру к ним. Теплофизические свойства хладоносителей на основе пропиленгликоля сравнительно средние, однако это компенсируется их стабильностью, а также способностью вещества растворять отложения накипи и продукты коррозии на внутренних поверхностях оборудования и контуров.

Пропиленгликоль нейтрален к неполярным резинам и полимерам, поэтому не наносит повреждений уплотнителям. Вторичный контур холодильного оборудования, использующего хладоноситель на основе пропиленгликоля, характеризуется низкими расходами по эксплуатации. Его срок службы — до 30 лет, сопоставим со временем морального устаревания оборудования.

Основные характеристики водных растворов пропиленгликоля различных концентраций.

Значение при содержании пропиленгликоля, мас. %

HolodOnline

Коррозионная активность водно-пропиленгликолевых электролитных хладоносителей

На пищевых предприятиях, использующих искусственный холод в контурах с промежуточным охлаждением, широко используют водно-солевые и водно-пропиленгликолевые (ВПГ) хладоносители (ХН) с массовой долей ( w ) пропиленгликоля (ПГ) в последних не более 20 %. В целом, эти ХН удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям по физико-химическим и теплофизическим свойствам. Кроме того, данные хладоносители экологически безопасны.

Пожалуй, единственный существенный их недостаток — это высокая коррозионная активность. В частности, скорость коррозии стали Ст20 в растворах этих ХН в зависимости от концентрации соли ( NaCl , CaCl ₂) и массовой доли основного компонента составляет от 0,05 до 0,035 мм/год [1]. А по требованиям ГОСТа 28084-89 скорость коррозии не должна превышать значения 0,004 мм/год.

Как известно, коррозионная стойкость металлов, контактирующих с хладоносителями, определяется их химическим составом и структурой, наличием механических напряжений, ^стоянием поверхности, условиями воздействия коррозионной среды. Коррозионная стойкость оценивается качественными показателями (макро- и микроскопическими изменениями поверхности металла) и количественными показателями. К последним относятся: уменьшение толщины материала за единицу времени, время до появления первых очагов коррозии, число этих очагов за определенное время; отношение массы материала, потерянной за единицу времени вследствие коррозии к единице площади [2, 3]. Коррозионная стойкость металла должна обеспечиваться минимальной коррозионной активностью раствора хладоносителя.

В последние годы в СПбГУНиПТ, в частности, на кафедре ОНиАХ ведутся работы по созданию новых типов ХН — водно-пропиленгликолевых электролитных (ВПГЭ), которые по совокупности свойств, в томчисле, по коррозионной активности, превосходят водно-солевые и водно-пропиленгликолевые [4].

Цель работы — создание ХН для ВПГЭ хладоносителей нового поколения и проведения коррозионных испытаний.

Испытания коррозионной активности проводятся при температуре +88 °С в соответствии ГОСТом. В реальных условиях эксплуатации рабочая температура жидкости много ниже 0 °С. Известно, что скорость химических реакций, к которым относятся и коррозионные процессы, с ростом температуры на 10 °С увеличивается в 2-3 раза. При отборе данных по скорости коррозии предпочтение следует отдавать достаточно длительным испытаниям: при лабораторных исследованиях — от 2 до 800 часов. В производственных условиях на образцах из коррозионностойких сталей, продолжительность составляет 3-5 циклов по 100 ч каждый цикл. (см. таблицу).

Из таблицы видно, что наименьшее коррозионное воздействие на металл оказывают ВПГЭ растворы хладоносителей по сравнению с водно-солевыми и водно-пропиленгликолевыми.

Введение пропиленгликоля в раствор, содержащим воду и электролит, способствует снижению концентрации ионов за счет уменьшения степени электролитической диссоциации (а) в смешанном водно-органическом растворителе по сравнению с величиной а в водном растворе.

Результаты коррозионных испытаний стали Ст20 в водно-солевых и водно-органических электролитных растворах

Скорость коррозии, мм/год

22 % CaCl 2 +Н 2 О*

30 % ПГ+электролит+Н 2 О

40 % ПГ+электролит+Н 2 О

45 % ПГ+электролит+Н 2 О

* Водно-солевые растворы с содержанием соли 22 % являются наиболее распространенными при эксплуатации в холодильном контуре.

Коррозия сталей в водно — пропиленгликоле- вых растворах электролитов протекает с меньшей скоростью по сравнению с водными растворами (в отсутствие органического компонента). Коррозионная активность растворов связана с действием ионов, являющихся активаторами коррозии за счет разрушения защитных оксидных пленок на поверхности металла. Концентрация ионов, в свою очередь определяется степенью ионизации электролита в растворе. Электролиты в водных растворах ионизируют практически нацело (а близка к единице), в смешанном водно — органическом растворителе степень ионизации электролитов значительно меньше. Уменьшение величины а обусловлено меньшей диэлектрической проницаемостью (е) ВПГ растворителя по сравнению с водой.

Это говорит о том, что данные хладоносители наиболее пригодны по своей коррозионной активности и сохранению своих рабочих характеристик в условиях длительной эксплуатации в холодильной установке. Зависимость скорости коррозии в растворах ВПГЭ различного состава от времени при постоянной концентрации электролита 2,4 моль/кг представлены на рисунке.

Из рисунка следует, что при более высоких значениях массовой доли основного компонента в растворе хладоносителя, скорость коррозии будет еще значительно меньше. Использование трехкомпо- нентных систем предоставляет большие возможности для регулирования свойств ХН, в том числе и по коррозионной активности.

Коррозионная активность разработанных хладоносителей зависит от природы и концентрации электролита, а также от массовой доли пропиленгликоля. Нам удалось разработать рецептуры хладоно- сителей с малой коррозионной активностью. Скорость коррозии Ст20 в растворах ХН с массовой доли ПГ от 26 % до 45 % и концентрацией электролита от 2,0 до 2,8 моль/кг составляет от 0,01 до 0,008 мм/год, т. е. не превышает допустимых значений в соответствии с требованиями ГОСТа.

Скорость коррозии углеродистой стали Ст20 в среде ВПГЭ хладоносителей другого состава находятся в пределах от 0,08 до 0,05 мм/год, что не удовлетворяет требованиям ГОСТа.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что использование некоторых ВПГЭ хладоносителей определенного состава не требует введения ингибитора коррозии. Это обстоятельство представляется важным, поскольку выбор ингибитора коррозии для защиты холодильного оборудования представляет сложную задачу. Кроме того, некоторые ингибиторы дороги и дефицитны, что еще в большей степени затрудняет их использование. Водно-солевые растворы, в частности CaCl ₂, даже в присутствии ингибитора оказывают заметное коррозионное воздействие на металл. Практика показывает, что вследствие коррозии разрушаются магистральные трубопроводы, поэтому возникает необходимость (раз в 5 лет) менять проблемные магистральные участки трубопроводов, а так же и холодильное оборудование. Создание ХН, для которых не нужно подбирать ингибитор коррозии, приведет к снижению эксплуатационных и материальных затрат при использовании хладоносителей в системах косвенного охлаждения.

Читать еще: Обогреватель на балкон или лоджию: как обогреть балкон зимой

Свойства трехкомпонентных электролитных водно-пропиленгликолевых растворов открывает широкие возможности для создания хладоносителей, лишенных недостатков по коррозионной активности. Присутствие электролита определенного состава в ВПГ растворе приводит не только к снижению скорости коррозии, но а так же к уменьшению вязкости и температуры замерзания хладоносителей по сравнению с водно — пропиленгликолевыми ХН, не содержащими электролита.

Кириллов В. В., Сивачев А. Е. Свойства водно-органических хладоносителей с высоким содержанием пропиленгликоля // Холодильная техника, 2011. № 8.
Малахов А. И., Жуков А. П. Основы металловедения и теории коррозии. — М.: Высш. школа, 1978.
Строкан Б. В., Сухотин А. М. Способы защиты оборудования от коррозии. — Л.: Химия, 1988.
Кириллов В. В., Герасимов Е. Д. Энергетическая эффективность применения хладоносителей на основе водно-пропиленгликолевых растворов электролитов // Холодильная техника, 2008. № 12. — С. 10-43.

Некоторые особенности применения теплоносителя на основе пропиленгликоля в холодильном оборудовании

к.т.н. Л.С.ГЕНЕЛЬ, М.Л.ГАЛКИН, 000 «Спектропласт»
к.т.н. С.С.СОРОКИН, ОАО «Альфа Лаваль Поток»

коррозия металла под воздействием теплоносителя; образование накипи на стенках оборудования;
изменение состава теплоносителя в процессе эксплуатации и соответственно его теплофизических свойств.

Эти проблемы, если не обращать на них должного внимания, приводят к сокращению сроков службы холодильного оборудования, увеличению затрат на проведение профилактических и ремонтных работ, требующих в отдельных случаях его остановки, что, в свою очередь, может вызвать ухудшение качества или порчу охлаждаемой продукции.
В настоящее время в пищевых производствах наиболее широкое применение в качестве теплоносителя получили растворы CaCI₂, MgCI₂, K₂CO₃, которые очень экономичны по прямым затратам. Однако из-за высокой агрессивности этих растворов косвенные затраты, связанные с ухудшением качества продуктов, могут многократно превысить прямые затраты. Поэтому наблюдается тенденция их замены теплоносителями, обеспечивающими большую надежность работы холодильного оборудования. К их числу в первую очередь относятся водные растворы многоатомных спиртов, в том числе пропиленгликоля (ПГ), этиленгликоля, глицерина.
Водные растворы пропиленгликоля выгодно отличаются по токсикологическим свойствам от традиционных теплоносителей технического назначения на основе этиленгликоля. Этиленгликоль ядовит (ГОСТ 19710-83), и поэтому его применение в пищевой промышленности крайне затруднительно, в то время как пропиленгликоль является пищевой добавкой (Е1520).

При использовании в качестве теплоносителей водных растворов глицерина усиливаются требования к прокладкам (уплотнениям) и деталям оборудования из неполярных резин и пластмасс некоторых марок. При температурах до -20 °С глицериновые растворы имеют большие значения вязкости, чем пропиленгликолевые. Кроме того, сложнее решаются коррозионные проблемы.
Температурный диапазон применения теплоносителя на основе пропиленгликоля от -50 до +107 °С, однако в пищевых производствах этот теплоноситель оказался наиболее конкурентоспособным по комплексу параметров в диапазоне температур от — 20 до -1°С.
Пропиленгликоль (1,2-пропиленгликоль, пропандиол) — бесцветная густая жидкость со слабым характерным запахом, смешивается с водой и спиртом, обладает гигроскопическими свойствами. Его температура кипения при атмосферном давлении 187,4 °С, температура плавления -60 °С, плотность при 20 °С 1,037 г/см3.
Некоторые основные свойства водных растворов пропиленгликоля при различных концентрации и температуре приведены в табл. 1.
Для проведения коррозионных испытаний растворы ПГ готовили на дистиллированной и водопроводной воде. Скорость коррозии образцов стали СтЗ в теплоносителях на основе водных растворов CaCl2 и ПГ при введении 3% концентрата противокоррозионных добавок марок КПК1 и КПК2 приведена в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что меньшей коррозионной активностью обладают растворы, приготовленные на дистиллированной воде (составы 1 и 3), чем на водопроводной (составы 2 и 4). Наличие анионов хлора в сочетании с катионами железа и меди придает теплоносителю чрезвычайно высокую коррозионную активность, способную выводить из строя детали оборудования, в том числе изготовленные из нержавеющей стали, меди, латуни. Скорость коррозии в таких условиях может достигать, по нашим данным, более 1 мм/год, а места сварки металлов подвержены опасности коррозионного растрескивания.
Одной из возможных причин повышенного содержания анионов хлора в системе холодоснабжения является присоединение к ней оборудования, ранее работавшего на растворе CaCI₂. Пропиленгликоль, являясь поверхностно-активным веществом, способствует вымыванию старых отложений на стенках оборудования и их переходу в раствор.
По техническому заданию, согласованному со специалистами фирмы ОАО «Альфа Лаваль Поток», 000 «Спектропласт» разработало ряд марок концентратов противокоррозионных добавок (КПК) для теплоносителей на основе ПГ. Концентраты вводятся в раствор пропиленгликоля в количестве от 2 до 6 мас.% с учетом диапазона температур эксплуатации и материалов, используемых в теплообменном оборудовании. Применение их в несколько раз уменьшает скорость коррозии стенок оборудования (см. табл.2) и образования накипи на них. Это позволило ОАО «Альфа Лаваль Поток» приступить к изучению возможности использования более дешевых сплавов для снижения стоимости оборудования.
Концентраты выпускаются 000 «Спектропласт» по ТУ 2422-001-11490846-99. Имеется гигиенический сертификат № 770130242Т30583089. Теплоноситель на основе ПГ с соответствующим содержанием КПК относится по опасности (ГОСТ 12.007-76) к 4-му классу — вещества малоопасные.
000 «Спектропласт» проводит испытания теплоносителей, имитирующие различные условия их эксплуатации в теплообменном оборудовании, разрабатывает рецептуры и изготовляет КПК и/или окрашивающих добавок.
С учетом ужесточения требований к надежности холодильного оборудования, гигиеническим и взрыво-пожаробезопасным условиям производств, а также возможности существенного снижения коррозионной активности теплоносителей путем введения в них противокоррозионных добавок можно прогнозировать на ближайшее время повышение объемов применения в холодильной технике теплоносителей на основе водных растворов пропиленгликоля.

На сайте использованы изображения оборудования COOLTEH

Как использовать хладоносители на основе гликоля: рекомендации специалистов

Использование хладоносителей на основе гликоля нашло применение на крупных предприятиях пищевой промышленности, в гипермаркетах и торговых центрах, гостиницах и санаторных комплексах.

Если речь идет о системе холодообеспечения с вторичным контуром охлаждения, то задача по выбору антифриза становится сложнее. Какие параметры необходимо учесть, есть ли разница между концентрированным и разбавленным гликолем, какой температурный диапазон у гликолевых хладоносителей? Это далеко не все вопросы, с которыми зачастую сталкиваются специалисты компании «ТЕХНОФОРМ», производителя антифризов под торговой маркой Hot Stream.

Мы постараемся разобрать все актуальные моменты в формате «вопрос-ответ», а полученная информация станет полезной для руководителей предприятий, инженеров, владельцев торговых объектов. Речь пойдет о хладоносителях в целом, но с учетом специфики отрасли остановимся лишь на рабочих составах на основе гликоля.

Можно ли использовать в системе охлаждения гликоль в чистом виде?

Концентрированный гликоль ведет себя при низких температурах по-разному. Чистый этиленгликоль кристаллизуется уже при 13 градусах ниже нуля, причем он замерзает подобно воде – с образованием кристаллов льда. Пропиленгликоль даже при незначительной отрицательной температуре превращается в вещество с консистенцией мармелада. Добиться нормальной циркуляции хладоносителя по системе невозможно, именно поэтому в производстве используются водно-гликолевые смеси выбранной концентрации.

Какую температуру сможет выдержать антифриз?

Все зависит от выбранного температурного режима системы охлаждения. Максимально возможная температура обуславливается нагревом в инженерной системе. За счет того, что гликолевые растворы кипят при температуре выше 100 градусов, этого будет вполне достаточно для нормальной эксплуатации оборудования.

Рекомендуемая минимальная температура зависит или от технологии охлаждения в установке, или от особенностей размещения оборудование (неотапливаемое помещение, открытое пространство). Для умеренных широт и при размещении оборудования на открытой местности можно ориентироваться на 35-40 градусов ниже нуля: температура кристаллизации должна быть хотя бы на 3-5 градусов ниже реальных климатических условий.

Есть ли опасность коррозии при использовании гликоля?

Конечно. Концентрированный этилен- или пропиленгликоль – это вещества с высокой коррозионной активностью. Рекомендуем приобретать полнопрофильные хладоносители с пакетом ингибиторов коррозии. На все наши составы составляется паспорт качества, а доступные марки антифриза прошли необходимые испытания на антикоррозионные свойства. Если покупаете концентрированную водно-гликолевую смесь, не забудьте позаботиться об антикоррозионных присадках, которые добавляются в гликоль перед разбавлением и заливом в систему охлаждения.

Обязательно ли окрашивать антифриз?

Обычно пищевые предприятия заказывают неокрашенный хладоноситель, так что это точно необязательно. На практике встречаются ситуации, когда водно-гликолевые растворы для инженерных коммуникаций окрашивают в различные цвета, маркируя их как технические. В некоторых случаях использование флуоресцентного красителя помогает найти источник протечки.

Стоит ли разбавлять антифриз водой?

Если вы покупаете сбалансированный состав с пакетом присадок, добавление воды в целях экономии негативно отражается на эксплуатационных свойствах ингибиторов коррозии. Кроме того, производитель больше не несет ответственность за скорректированный вами продукт. Если речь идет о концентрированном растворе гликоля, то его допустимо разбавлять в установленных пропорциях. Не забывайте, что необходима только дистилированная вода и пакет присадок, который снизит коррозионную активность.

Можно ли смешивать хладоносители от разных производителей?

Если речь идет просто о смешении водно-гликолевых растворов, то ничего опасного в этом нет. Все производители используют этилен- или пропиленгликоль, соответствующий стандартам и нормам безопасности. Смешивать готовые антифризы не рекомендуется, ведь даже опытные химики и технологи не могут предположить, какой эффект вызовет смешение присадок. Состав ингибиторов коррозии является коммерческой тайной для производителей, а эксперимент с малыми объемами не способен дать объективную информацию.