Способы и композиции для покрытия блоков серы

(51) 05 5/00 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ стадии а) подготовку композиции покрытия,включающую эффективную смесь силикона и силиката натрия водного ) нанесение композиции покрытия на элементную серу для создания непрерывного барьера между элементной серой и атмосферой. Изобретение также предлагает композицию для изоляции элементной серы,включающую эффективную смесь силикона и силиката натрия водного. Предлагаемые способы и композиция позволяют хранение блоков серы в течение длительного времени и предохраняют окружающую среду от загрязнения летучей серной пылью, образующейся под воздействием атмосферных условий и в результате расщепления различными бактериями, а также от опасности возможного возгорания,связанной с долгосрочным хранением блоков серы. Кроме того, предлагаемая система покрытий является относительно недорогой и может быть легко удалена с блоков серы для получения исходной серы.(74) Тагбергенова Алма Таишевна Тагбергенова Модангуль Маруповна Касабекова Найля Ертисовна(54) СПОСОБЫ И КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ БЛОКОВ СЕРЫ(57) Изобретение относится к способам и композиции для покрытия блоков элементной серы для хранения. Предлагаются способы изоляции элементной серы от атмосферного воздействия, включающий 23789 Изобретение касается способов и композиций для покрытия блоков элементной серы для хранения. Неочищенную серу получают в больших количествах из нескольких источников, включая обработку неочищенного природного газа,повышение качества тяжелой нефти и из легких фракций нефти во время очистки. Большое количество сульфида водорода,извлеченного из неочищенного газа и нефти,превращается в элементную серу. Элементная сера в разное время продается и доставляется в расплавленной жидкой форме, перерабатывается в одну из нескольких твердых частиц для обработки,и в случае требований логистики и/или нехватки спроса, выливается и отверждается в блоках наземного хранения. Расплавленная (жидкая) сера красного цвета, а твердая имеет яркий желтый цвет. Элементная сера может продаваться клиентам во всем мире и используется, прежде всего, в производстве серной кислоты, которая применяется различным образом,включая изготовление фосфатных удобрений. Меньшая часть рынка/поставок серы также используется в производстве продуктов,включая фармацевтические препараты, пластмассы и каучук. Важно, что когда скорость производства серы выше спроса на серу, серу чаще всего хранят в блоках на участке завода, производящем серу, или около него, в результате чего возникает потребность в постоянном или очень долгосрочном хранении серы в некоторых участках. На таких участках хранения, блоки серы могут достигать 20 м в высоту, 200 м в ширину и иметь длину,превышающую 500 м. Могут также делаться блоки меньших размеров. Промышленные прогнозы вообще указывают на увеличивающийся излишек серы на традиционных рынках, таких как Канада и Казахстан. Долгосрочное хранение блоков серы, описанных выше, создает ряд проблем, которые обсуждаются ниже. Одна проблема состоит в выбросах летучей пыли вследствие расщепления блоков серы под воздействием атмосферных условий, включая расщепление под действием солнечного света,ветра,дождя и атмосферных циклов замерзания/таяния. Кроме того, расщепление может произойти из-за различных бактерий, потребляющих серу, таких как, распространенных в окружающей среде и природно поселяющихся на поверхности серы. Метаболиты этих организмов включают серную кислоту. Таким образом, в результате этих механизмов расщепления, непосредственно сера и различные побочные продукты попадают в окружающую среду, включая почву и грунтовые воды, что приводит к различным уровням и типам загрязнения грунтовой воды и прилегающего грунта. Кроме того, любые осадки, контактирующие с серой и улавливающиеся блоками или их содержащим контейнером, требуют тестирования и очистки 2 перед возвращением загрязненной воды в окружающую среду. В дополнение к экологическим проблемам,связанным с расщеплением блоков серы, другая проблема, связанная с блоками серы, состоит в том,что они часто плохо смотрятся из-за яркого желтого цвета элементной серы. Большие груды серы часто видны на большом расстоянии и в результате существует отрицательное общественное восприятие присутствия серы в сообществе или возле него. Наконец, существует опасность возгорания,связанная с большими и бездействующими грудами серы. Сера относительно трудно воспламеняется, в тоже время горение серы - очень нежелательная и загрязняющая реакция,которая является потенциально летальной для людей и может сильно загрязнить окружающую среду в зависимости от серьезности пожара. В результате возникла потребность в технологии,минимизирующей вышеупомянутые проблемы,касающиеся короткого, среднего и долгосрочного хранения серы. А точнее, существовала потребность в эффективных композициях покрытия, которые могут минимизировать риск расщепления, имеют долгосрочную стабильность при воздействии атмосферных условий, могут улучшить внешний вид блоков серы и могут минимизировать риск возгорания, связанный с долгосрочным хранением блоков серы. Кроме того, возникла потребность в системе покрытий, являющейся относительно недорогой и которая может быть легко удалена с блоков серы для получения исходной серы. Обзор уровня техники показал, что такие композиции покрытия не были созданы или не использовались. Например, в то время как следующие ссылки описывают различные композиции покрытия, ни одно из них не является недорогими и эффективными композициями,описанными в соответствии с настоящим изобретением. Более определенно, Патент США 4 238 536, описывает способ покрытия угля гелем Патент США 6 344 236 описывает акриловую сополимерную композицию покрытия Патент США 5 330 788 описывает временную акриловополимерную или сополимерную композицию покрытия Патент США 4 087 572 описывает способ предотвращения экологической эрозии с помощью органического полимерного латекса и силикона и Патент США 2 854 347 описывает способ контроля эрозии минеральных продуктов с помощью композиций на основе резины. В соответствии с изобретением предлагается способ изоляции элементной серы от атмосферного воздействия, включающий стадии а) подготовку композиции покрытия, включающую эффективную смесь силикона и силиката натрия водного ) нанесение композиции покрытия на элементную серу для создания непрерывного барьера между элементной серой и атмосферой. В различных вариантах осуществления композиция силиконсиликат натрия составляет от(мас./мас). Способ может дополнительно включать добавление красящего средства в композицию покрытия. Изобретение также предлагает композицию для изоляции элементной серы,включающую эффективную смесь силикона и силиката натрия водного. В соответствии с изобретением эффективные композиции изоляции и покрытия для покрытия блоков серы описываются вместе со способами покрытия блоков серы для обеспечения эффективного и удаляемого водостойкого барьера для блоков серы, который в то же время позволяет сере дышать. Ниже описаны предпочтительные композиции для подготовки покрытий блока серы в соответствии с изобретением включая те, которые а. могут быть легко нанесены на внешние поверхности блоков серы для обеспечения ровного покрытия. являются жаро- и холодостойкими к нормальным атмосферным температурам и температурам, превышающим диапазон нормы. обладают хорошей адгезивностью к сере. являются стойкими к проникновению серных бактерий и воды. пропускают газы, но не воду, для прохождения через композицию покрытия. могут быть легко удалены с блоков серы. могут быть окрашенными. Подходящие композиции в соответствии с изобретением включают эффективные смеси силикатов натрия и силикона. Кроме того, смеси могут включать соответствующие красящие средства. Нейтральные коричневые/зеленые/голубые цвета предпочтительны, но возможен любой цвет и может быть выбран в соответствии с изобретением. Практический диапазон смесей силиконсиликаты составляет от 2575 (мас./мас.) до 7525 (мас./мас.), предпочтительнее от 5050(мас./мас). Предпочтительная смесь силикон/силикаты в соотношении 5050 мас,обеспечивает эффективные свойства пропитывания/распыления при повышенной температуре, позволяющие использовать композицию при помощи стандартного распылительного оборудования. Кроме того, эта композиция после нанесения на блок серы может быть легко удалена соскабливанием. Смеси силикон/силикаты в диапазоне 5050 мас., и 3070 мас., были особенно огнестойкими. Для получения желаемых цветов в композицию могут быть добавлены красящие средства. Альтернативно, красители могут наносится на внешнюю часть рекомендуемого покрытия. Силикат натрия Силикат натрия представляет собой очень эффективный герметик. Коммерческие растворы силиката натрия обычно содержат приблизительно 40 по массе силиката натрия в воде. Растворы внешне выглядят как чистая вода и могут наноситься на поверхности как краска. Силикон Силикон, или более точно полимеризированные силоксаны или полисилоксаны представляют собой смешанные неорганические-органические полимеры с общей химической формулой 2, гдеорганические группы, такие как метил, этил и фенил. Эти материалы состоят из неорганического каркаса кремний-кислород (О) с органическими боковыми группами,присоединенными к атомам кремния. В некоторых случаях боковые органические группы могут использоваться для связывания двух или больше этих каркасов вместе. Изменяя длину цепи, боковые группы и сшивание можно синтезировать силиконы с широким разнообразием свойств и композиций, которые могут варьировать по консистенции от жидкости до геля, до резины, до твердой пластмассы. Отверждение силиконов является очень вариативным и основывается на специфической химии силиконов. Один класс силиконов представляет собой отверждающиеся при влажной обработке силиконы,которые затвердевают под воздействием атмосферной влажности. В соответствии с изобретением, как понятно для специалистов, квалифицированных в данной области, область применения изобретения включает растворы силикат/силикон, имеющие достаточную вязкость, позволяющую получить эффективные эксплуатационные свойства, что приводит к получению эластичного отвержденного продукта при сохранении приемлемых свойств относительно невоспламеняемости. Композиции в соответствии с изобретением готовят, смешивая соответствующие объемы силиката натрия (в воде) с силиконом, для получения желаемых смесей ввеса в отвержденном продукте. Вода в растворе силиката натрия будет способствовать отверждению композиции (и практически испарится во время отверждения) за период времени, достаточный,чтобы получить приемлемый срок службы композиции. Вообще, композиции в соответствии с изобретением будут представлять собой равновесие между желательными свойствами конечной отвержденной консистенции (от эластичной до ломкой), огнестойкостью и сроком службы. Увеличение концентрации силиката в конечной композиции будет вообще улучшать свойства огнестойкости и срок службы, но приведет к получению продукта, который является более ломким и менее вязким. Напротив, увеличение концентрации силикона приведет к получению более эластичного покрытия (таким образом,обеспечивая более толстое покрытие), но это 3 23789 уменьшит огнестойкость. Увеличенная концентрация силикона также дороже. Методы нанесения Для эффективного нанесения композиций покрытия силиконсиликаты,предпочтительно наносить композиции силиконсиликаты при температуре, составляющей по крайней мере 5 С. В то время как с помощью соответствующего оборудования композиции могут быть нанесены при более низких температурах,фактически предпочтительны температуры выше 5 С. Структурная пушка или распылитель воздуха с широким носом могут использоваться, чтобы распылить силикон и раствор силиката натрия в дополнение к оборудованию, наносящему покрытие кистями. Подготовка поверхности Композиции покрытия должны наноситься на чистые поверхности. В случае необходимости внешние поверхности блоков серы должны быть очищены от мусора, такого как пыль и грязь,должны быть сухими. Нанесение Силиконсиликатные растворы могут быть нанесены путем распыления, валками, кистями и тому подобное. Могут быть нанесены многократные слои раствора и они требуют обычно приблизительно 2 часа сушки между нанесениями в зависимости от атмосферных условий. Силиконсиликатные композиции могут быть нанесены с помощью соответствующего оборудования для распыления, которое может нагреть композицию, чтобы поспособствовать отверждению композиции. Может использоваться также нанесение композиции силикон/силикаты кистями или валками. Идеально, толщина в диапазоне 1-3 мм обеспечит удовлетворительное покрывающие и эксплуатационные свойства по разумной цене. Примеры Силиконсиликатная смесь ( Онтарио, 37,5 мас.в воде согласно Материальному Листу Данных по Безопасности,включенному авторами путем ссылки) была подготовлена в конечной концентрации,составляющей 5050 (силикон/силикаты) масс. Жидкую смесь наносили на блок серы, очищенный от поверхностного мусора, с помощью кисточки. Полутвердая смесь (имеющая эластичную текстуру) была нанесена щеткой на вертикальные и горизонтальные поверхности и полностью отверждалась на блоке серы в течение приблизительно 12 часов. Никакого существенного скапывания или сползания смеси по вертикальным поверхностям не наблюдалось. Через 24 часа покрытие имело вид каменной поверхности. Покрытие было трудно сломать вручную. Маленькие блоки серы (по несколько килограммов каждый), покрытые композицией покрытия,описанной выше, в дальнейшем упоминаются как контрольные блоки. Другие блоки были подготовлены с помощью смеси 2575 мас. (силиконсиликаты). Композиция 4 до покрытия показал приемлемую эксплуатационную вязкость, что привело к получению более твердой покрытой поверхности после отверждения. Дальнейший набор блоков был подготовлен с помощью смеси 7525 мас.(силиконсиликаты). Композиция показала приемлемую эксплуатационную вязкость, что привело к получению более эластичной поверхности после отверждения. Тест на сгорание Контрольные блоки подвергли прямому нагреванию покрытия открытым пламенем,помещенным напротив покрытия. Этот тест показал незначительное возгорание, когда открытое пламя находилось непосредственно напротив покрытия. Покрытие быстро самостоятельно затухало после удаления открытого пламени. Температура поверхности покрытия в течение этого теста составляла 1380 С. Покрытие впоследствии соскабливалось с блоков серы с помощью соскабливающего инструмента и счищалось с контрольных блоков для утилизации. Тест цикла замораживания/таяния В этом тесте контрольные блоки были а) погружены в воду на 24 часа ) высушены полотенцем и помещены в морозильник при -20 С на 16 часов и с) хранились при 20 С в течение 24 часов. Вышеупомянутый цикл был повторен 10 раз. Были собраны данные по изменению массы, а также фотографические данные. Эти тесты показали, что после 10 циклов покрытие на контрольных блоках не раскалывалось. Тест на попадание прямых солнечных лучей Контрольные блоки поместили в камеру и подвергали воздействию полного спектра видимого света и источника ультрафиолетового излучения. Камера имела контролируемые циклы температуры и влажности от 40 С и 100 влажностью до 0 С и 20 влажности в течении 7 дней на протяжении 3-х месяцев. После восстановления контрольные блоки погружали в воду для измерения любых изменений в массе. Эти тесты показали, что контрольные блоки имели удовлетворительную резистентность к воздействию солнечного света/ультрафиолета,поскольку по окончанию этого теста никаких заметных изменений в покрытии не наблюдалось. Тест на абразивность Контрольные блоки подвергали потоку продуваемого песка на одной стороне блоков,моделирующего несущий ветром песок со скоростью до 50 км/ч в течение 7 дней. Эти тесты показали, что контрольные блоки имели удовлетворительную абразивную резистентность, поскольку по окончанию этого теста никакой заметной деградации покрытия не наблюдалось. Тест на проникновение газа Кроме того, контрольные блоки наблюдались на проникновение газов 2 и 2 через покрытие, что таким образом предотвращает возрастание давления с внутренней части блоков,что иначе способствовало бы повреждению покрытия. 23789 В то время как настоящее изобретение было описано и проиллюстрировано относительно предпочтительных вариантов осуществлений и предпочтительных видов использования, оно не должно ограничиваться никоим образом, поскольку,как очевидно для квалифицированных специалистов в данной области, к нему могут быть сделаны модификации и изменения, которые находятся в пределах полной установленной области применения изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ изоляции блоков серы от атмосферного воздействия, включающий стадии а) подготовки композиции покрытия, включающей эффективную смесь силикона и силиката натрия водного ) нанесение композиции покрытия на элементную серу для создания непрерывного барьера между элементной серой и атмосферой и с) предоставление композиции покрытия возможности для отверждения. 2. Способ по пункту 1, в котором смесь силиконнатрия силикат составляет от 2575(мас./мас) до 7525 (мас./мас.). 3. Способ по пункту 1, в котором смесь силиконнатрия силикат составляет от 5050(мас./мас.) до 3070 (мас./мас.). 4. Способ по пункту 1, в котором смесь силиконнатрий силикат составляет 5050(ма./ма.). 5. Способ по пункту 2, в котором силикат натрия для стадии а) - 30-40 мас. в воде. 6. Способ по пункту 1, в котором стадия а) дополнительно включает добавление красящего средства в композицию покрытия. 7. Способ по пункту 1, в котором композиция покрытия наносится на блок серы путем распыления, нанесения кистями или валками. 8. Способ изоляции элементной серы от атмосферного воздействия, включающий стадии нанесения композиции покрытия, включающей смесь силиконнатрия силикат в пределах от 2575(мас./мас.) до 7525 (мас./мас.) на блок серы для создания непрерывного барьера между элементной серой и атмосферой. 9. Композиция для изоляции элементной серы от атмосферного воздействия,включающая эффективную смесь силикона и силиката натрия водного. 10. Композиция по пункту 10, в которой смесь силиконнатрия силикат составляет от 2575(ма./ма.) до 7525 (ма./ма.). 11. Композиция по пункту 10, в которой смесь силиконнатрия силикат составляет от 5050(мас./мас.) до 3070 (мас./мас.). 12. Композиция по пункту 10, в которой смесь силиконнатрия силикат составляет 5050(ма./ма.). 13. Композиция по пункту 9, дополнительно включающая красящее средство. 14. Композиция по пункту 9, в которой силикат натрия - 30-40 мас. в воде. 15. Композиция по пункту 9, причем композиция имеет вязкость и срок эксплуатации, позволяющие наносить композицию на вертикальную поверхность без существенного сползания между временем нанесения и отвердеванием композиции.