Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНГИБИТОРА КОРРОЗИИ

Изобретение относится к способам получения ингибиторов коррозии и может быть использовано при получении ингибиторов коррозии для систем оборотного водоснабжения и теплоснабжения химических, нефтехимических, газоперерабатывающих, энергетических и других промышленных предприятий.

Известен способ получения ингибитора коррозии для минерализованных водных сред путем взаимодействия оксиэтилированного жирного спирта или оксиэтилированного алкилфенола с фосфористой кислотой при повышенной температуре, взятых в мольном соотношении 1:(0,8-1,2) соответственно, с последующим взаимодействием полученного продукта с этаноламином, при мольном соотношении 1:(0,8-1,2) соответственно, с последующим растворением в алифатических спиртах или воде или их смесях до концентрации 20-80% (Патент РФ 2082825, МПК C23F 11/126, опубл. 27.06.1997). Однако получаемый по этому способу ингибитор при длительном хранении способен образовывать осадок.

Известен способ получения ингибитора коррозии на основе продукта реакции взаимодействия оксиэтилированного моноалкилфенола или оксиэтилированного жирного спирта с фосфорсодержащим соединением и амином в растворителе, при этом указанный продукт взаимодействия смешивают путем последовательного добавления с продуктом взаимодействия органической кислоты с амином в растворителе и неионогенным поверхностно-активным веществом (Патент РФ 2162116, МПК С23F 11/167, опубл. 20.01.2001).

Известен способ получения ингибитора коррозии, включающий смешение фосфата натрия, гексаметафосфата натрия, пирофосфата натрия, пирофосфорной кислоты или ее водорастворимой соли (Патент UA 42519, МПК C02F 5/00, опубл. 15.10.2001). Для повышения эффективности защиты от коррозии цветных металлов в состав ингибитора возможно введение бензотриазола. Получаемый ингибитор коррозии в системах оборотного водоснабжения применяется совместно с диспергатором на основе полиакрилатов с молекулярной массой от 3000 до 10000. Недостатком данного способа получения ингибитора коррозии является низкая эффективность коррозионной защиты используемого оборудования и нестабильность ингибированной системы в высокоминерализованных водных средах и при изменениях рН среды.

Известен способ получения ингибитора коррозии путем смешения 10-13 г/л оксиэтилидендифосфоновой кислоты, 1,2 г/л ZnCl₂ и 3-4 г/л бис(арилсульфоновой кислоты) - аммония (А.с. СССР 1813797, МПК C23F 11/00, опубл. 07.05.1993). Данный способ недостаточно эффективен и экономически невыгоден за счет больших расходов реагентов, применения труднодоступного и дорогостоящего бис-(арилсульфоната) - аммония, а также из-за токсичности ингибитора в отношении активного ила аэротенков.

Известен способ получения ингибитора коррозии и солеотложения (Патент РФ №2256727, МПК C23F 11/167, опубл. 20.07.2005), включающий стадии смешения фосфатного ингибитора, фосфонатного ингибитора, безводной гигроскопической соли щелочных или щелочноземельных металлов неорганических кислот (сульфаты и карбонаты натрия, калия, кальция, ортофосфаты щелочных металлов) и последующего таблетирования. Недостатком данного способа получения ингибитора является необходимость применения в системах водооборота реагентов в таблетированной твердой форме, что не обеспечивает своевременного и равномерного распределения ингибитора в системе. При этом в зоне растворения реагентов образуется высокая концентрация фосфатов, что может привести к выпадению фосфатного шлама в минерализованной водной среде.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения ингибитора коррозии для систем оборотного водоснабжения, включающий смешение оксиэтилидендифосфоновой кислоты, триполифосфата натрия, неионогенного поверхностно-активного вещества ПЭГ-300, сульфата цинка (Патент РФ №2128628, МПК C02F 5/00, опубл. 10.04.1999). Полученный ингибитор предлагается использовать путем введения в системы водооборота отдельных компонентов в твердой форме, что усложняет режим подбора эффективного режима ингибирования и не обеспечивает быстрого равномерного распределения реагентов в системе.

Задачей данного изобретения является создание способа получения ингибитора коррозии, обладающего высокой стабильностью антикоррозионных свойств в водных средах различной минерализации с широким интервалом значений водородного показателя и характеризующегося отсутствием образования осадка при хранении в течение длительного периода времени.

Поставленная задача решается тем, что предлагается способ получения ингибитора коррозии, включающий смешение продуктов взаимодействия аскорбиновой и/или глюконовой кислоты, оксиэтилидендифосфоновой кислоты с триполифосфатами щелочных металлов и продуктов взаимодействия ортофосфорной кислоты с гидрооксидами щелочных металлов при массовом соотношении продуктов взаимодействия аскорбиновой и/или глюконовой кислоты, оксиэтилидендифосфоновой кислоты с триполифосфатами щелочных металлов и продуктов взаимодействия ортофосфорной кислоты с гидрооксидами щелочных металлов 1:1-3, соответственно.

Предлагаемый способ получения ингибитора коррозии, включающий раздельное получение продуктов взаимодействия аскорбиновой и/или глюконовой кислоты, оксиэтилидендифосфоновой кислоты с триполифосфатами щелочных металлов и продуктов взаимодействия ортофосфорной кислоты с гидрооксидами щелочных металлов и последующее смешение полученных продуктов при массовом соотношении 1:1-3, позволяет обеспечивать получение ингибитора коррозии с высокой стабильностью антикоррозионных свойств в водных средах различной минерализации с широким интервалом значений водородного показателя и характеризующегося отсутствием образования осадка при хранении в течение длительного периода времени. Предлагаемый способ, включающий стадии раздельного получения компонентов и их последующего смешения, обеспечивает высокую стабильность и устойчивость получаемого состава ингибитора коррозии в условиях длительного хранения.

Оценку эффективности получаемого по предлагаемому способу ингибитора коррозии проводят с использованием низко- и высокоминерализованных водных сред. Оценку антикоррозионных свойств ингибиторов коррозии проводят на образцах из углеродистой стали (Ст3) в соответствии с ГОСТ 9.502-82 и латуни марки Л-63. Испытания проводят при постоянном перемешивании среды при температуре 40°C в условиях естественной аэрации и экспозиции в течение 5 часов. Эффективность защитного действия получаемого по предлагаемому способу ингибитора коррозии испытывают гравиметрическим методом на образцах металлов с использованием оборотных водных сред низкой минерализации и высокой минерализации следующего состава: общее солесодержание 1200-3000 мг/дм³, щелочность - 2,1-5,7 мэкв/дм³; карбонатная жесткость - 7,2-18,2 мэкв/дм³; хлориды - 76-190 мг/дм³; сульфаты - 324-810 мг/дм³.

Подготовку образцов до испытаний и обработку их после испытаний проводят согласно ГОСТ 9-905-82. Для получения каждого значения скорости коррозии гравиметрическим методом используют три образца. Скорость коррозии (г/м²·час) оценивают по потери массы образцов, помещенных в коррозионную среду за время испытаний, в трех параллельных сериях по следующей формуле:

p=(m₀-m₁)/Sτ,

где m₀ и m₁ - масса образцов, соответственно, до и после испытаний, г;

S - общая площадь образцов, м²;

τ - время, ч.

Защитное действие ингибитора коррозии или эффективность ингибирования (Z, %) вычисляют по формуле:

Z=(ΔP-ΔP₁)/ΔP·100,%,

где ΔP - коррозионные потери массы образца в контрольной среде, г;

ΔP₁ - коррозионные потери массы образца в ингибированной среде, г.

Эффективность ингибирования коррозии определяют при варьировании значения pH водных сред в пределах 6,5-9,0 и дозировке ингибитора коррозии 80 мг/дм³.

Оценка эффективности предлагаемого способа получения ингибитора коррозии также проведена на примере концентрированной Камской воды следующего состава: общее солесодержание - 2900 мг/дм³, щелочность - 6,1 мэкв/дм³; карбонатная жесткость - 17,8 мэкв/дм³; хлориды - 206 мг/дм³; сульфаты - 384 мг/дм³, pH составляет 7.4. Испытания проводят при температуре 40°C в условиях естественной аэрации и экспозиции в течение 96 часов. Подготовку образцов металлов и определение скорости коррозии проводят аналогично опытам на модельных водных средах.

По предлагаемому способу ингибитор коррозии готовят следующим образом. В обессоленной воде растворяют при перемешивании оксиэтилидендифосфоновую кислоту, аскорбиновую и/или глюконовую кислоты при температуре 40-60°C. В полученный раствор вводят при перемешивании триполифосфаты щелочных металлов. Для завершения реакционных процессов в реакторе проводят перемешивание и выдерживают. Отдельно подвергают взаимодействию ортофосфорную кислоту и растворы гидроксидов щелочных металлов. Затем смешивают полученные реакционные продукты.

Осуществление изобретения иллюстрируют следующие примеры, содержащие условия способа получения ингибитора коррозии и условия его испытаний.

Пример 1

В реактор объемом 5 м³ заливают 300 л обессоленной воды, содержимое нагревают до 50-60°C и при перемешивании растворяют 50 кг оксиэтилидендифосфоновой кислоты, 1 кг аскорбиновой кислоты. После тщательного перемешивания и полного растворения содержимого при перемешивании в раствор добавляют 80 кг триполифосфата натрия. Полученную реакционную смесь №1 выдерживают при температуре 40-60°C в течение одного часа.

В отдельную емкость вводят 140 кг ортофосфорной кислоты и при постоянном перемешивании и охлаждении до 70°C подают 460 кг 30%-ного раствора гидрооксида калия. Полученную реакционную смесь №2 выдерживают в течение одного часа.

Затем при интенсивном перемешивании смешивают реакционные смеси №1 и №2 при массовом соотношении 1:1.

Эффективность приготовленного ингибитора коррозии определяют на образцах низкоминерализованной воды и высокоминерализованной воды (рН значение варьируют в пределах 6,5-9,0). Испытание проводят на образцах углеродистой стали Ст3 и латуни Л-63. Дозировка ингибитора коррозии при испытаниях составляет 80 мг/дм³. Эффективность ингибирования стали 3 составляет на низкоминерализованной воде при pH 7,0-88,5%, на высокоминерализованной воде при pH 8,1-90,9%; латуни на низкоминерализованной воде при pH 7,8-89,1%, на высокоминерализованной воде при pH 7,4-88,4%. Эффективность защиты металлов в концентрированной Камской воде для стали составляет 95,7%, для латуни - 96,4%.

При хранении в течение 6 месяцев продукт представляет собой прозрачную жидкость без осадка.

Пример 2

Получение ингибитора коррозии и его испытания проводят аналогично примеру 1. В реактор вводят 300 л обессоленной воды, 52 кг оксиэтилидендифосфоновой кислоты, 1,5 кг глюконовой кислоты. После тщательного перемешивания и полного растворения содержимого при перемешивании в раствор добавляют 95 кг триполифосфата калия.

Аналогично примера 1 в емкость вводят 136 кг ортофосфорной кислоты и при постоянном перемешивании и охлаждении до 70°C подают 277 кг 30%-ного раствора гидрооксида натрия.

Затем при интенсивном перемешивании смешивают реакционные смеси №1 и №2 при массовом соотношении 1:2.

Оценку эффективности приготовленного ингибитора проводят аналогично примеру 1. Эффективность ингибирования стали 3 составляет на низкоминерализованной воде при pH 7,5-90,9%, на высокоминерализованной воде при pH 7,2-88,5%; латуни на низкоминерализованной воде при pH 8,0-91,7%, на высокоминерализованной воде при pH 7,8-92,4%. Эффективность защиты металлов в концентрированной Камской воде для стали составляет 96,1%, для латуни - 93,1%.

Полученный раствор хранился в течение 12 месяцев и представляет собой прозрачный раствор без осадка.

Пример 3

Получение ингибитора коррозии и его испытания проводят аналогично примеру 1. В реактор вводят 48 кг оксиэтилидендифосфоновой кислоты, 1,1 кг смеси глюконовой и аскорбиновой кислоты. После тщательного перемешивания и полного растворения содержимого при перемешивании в раствор добавляют 92 кг смеси триполифосфата калия и триполифосфата натрия.

В емкость вводят 145 кг ортофосфорной кислоты и при постоянном перемешивании и охлаждении до 70°C подают 472 кг 30%-ного раствора гидрооксида калия.

Затем при интенсивном перемешивании смешивают реакционные смеси №1 и №2 при массовом соотношении 1:3.

Эффективность ингибирования стали 3 составляет на низкоминерализованной воде при pH 6,8-88,6%, на высокоминерализованной воде при pH 9,0-90,2%; латуни на низкоминерализованной воде при pH 7,7-93,4%, на высокоминерализованной воде при pH 7,0-89,1%. Эффективность защиты металлов в концентрированной Камской воде для стали составляет 95,5%, для латуни - 93,9%.

Продукт после 9 месяцев хранения представляет собой прозрачный раствор без осадка.

Анализ полученных результатов показывает, что предлагаемый способ получения ингибитора коррозии для водных сред, содержащий в составе продукты взаимодействия аскорбиновой и/или глюконовой кислоты, оксиэтилидендифосфоновой кислоты с триполифосфатом щелочных металлов и продукты взаимодействия ортофосфорной кислоты с гидрооксидом щелочного металла при массовом соотношении 1:1-3, позволяет получить композицию ингибитора коррозии, характеризующуюся стабильностью состава, отсутствием образования осадка при длительном хранении.

Указанный ингибитор пригоден для промышленного применения. Имеет высокую эффективность ингибирования коррозии материалов из углеродистой стали и латуни в водных системах с низкой и высокой минерализацией при широком интервале значений водородного показателя. Проведенные испытания полученного по предлагаемому способу ингибитора коррозии на примере концентрированного образца Камской воды подтверждают его высокие защитные свойства для материалов на основе углеродистой стали и латуни.