ВОДОРАСТВОРИМЫЙ ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к составам для ингибирования коррозии и солеотложений в теплообменном оборудовании систем технического водоснабжения бытового и промышленного назначения, выполненных из черных и цветных металлов, для приготовления смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и моющих средств.

Известен водорастворимый ингибитор коррозии металлов, содержащий, мас.%: триполифосфат натрия - 10,0-20,0, борат этаноламина - 80,0-90,0. В качестве бората этаноламина используют продукт взаимодействия борной кислоты с моно-, ди- или триэтаноламином (RU 2355820, кл. C23F 11/14, 14/02, 20.05.2009).

Недостатком известного ингибитора является то, что он защищает от коррозии и солеотложений теплообменное оборудование, выполненное из черных металлов, и неэффективен для предотвращения коррозии цветных металлов.

Наиболее близким аналогом предложенного технического решения является водомаслорастворимый ингибитор коррозии металлов, содержащий, мас.%: продукт конденсации борной кислоты с моноэтаноламином и смесью жирных кислот предельного и непредельного ряда с углеводородным радикалом С₂-С₆ при мольном соотношении 1:5:3 соответственно - 20,0-25,0, 2-гидроксиэтилметакрилат - 2,0-4,0 и растворитель - до 100. В качестве растворителя он содержит воду, низкозастывающие фракции углеводородов или минеральное масло (RU 2462539, кл. C23F 11/08, 27.09.2012).

Недостатком данного ингибитора является то, что входящий в его состав полимер - 2-гидроксиэтилметакрилат обладает высокими водопоглащением (40-80%) и набуханием в воде, что приводит к изменению структуры и состава ингибитора во времени, снижению его эффективности при защите от коррозии теплообменного оборудования из черных и цветных металлов.

Техническим результатом изобретения является расширение ассортимента отечественных водорастворимых ингибиторов коррозии, повышение эффективности защиты от коррозии и отложения солей теплообменного оборудования из черных и цветных металлов.

Данный результат достигается тем, что водорастворимый ингибитор коррозии металлов, включающий боразотсодержащее соединение, дополнительно содержит триэтилфосфат и имидазол, а в качестве боразотсодержащего соединения содержит продукт конденсации борной кислоты, диэтаноламина, моноэфира гликоля и смеси жирных кислот предельного и непредельного ряда с углеводородным радикалом C₁₂-C₂₂ при их мольном соотношении 1:2:(0,5-0,7):0,4 соответственно при следующем соотношении компонентов, мас.%:

При этом при получении продукта конденсации в качестве моноэфира гликоля используют соединение, выбранное из группы: моноэтиловый эфир этиленгликоля, монобутиловый эфир этиленгликоля, моноэтиловый эфир диэтиленгликоля, монобутиловый эфир диэтиленгликоля.

Отличительной особенностью предложенного технического решения является то, что при введении продукта конденсации борной кислоты, диэтаноламина (ДЭА), моноэфира гликоля и смеси жирных кислот предельного и непредельного ряда с углеводородным радикалом C₁₂-C₂₂ при их мольном соотношении 1:2:(0,5-0,7):0,4 соответственно, триэтилфлсфата (ТЭФ) и имидазола при заявленном соотношении компонентов возникает синергический эффект усиления защитных свойств ингибитора, что позволяет получить стабильный водорастворимый ингибитор с высокой степенью защиты от коррозии и солеотложений теплообменного оборудования, выполненного из черных и цветных металлов.

Использование продукта конденсации при иных соотношениях реагентов, кроме заявленных, а также введение его, ТЭФ и имидазола при иных массовых соотношениях не позволяет получить водорастворимый ингибитор с высокими защитными свойствами.

В качестве смеси жирных кислот используют высокомолекулярные жирные кислоты растительных масел (подсолнечного, кокосового, соевого, рапсового, льняного и т.д.) ряда C₁₂-C₂₂ или синтетические жирные кислоты (СЖК) соответствующих фракций.

Жирные кислоты выделяют из растительных масел путем расщепления триглицеридов, например омылением масла щелочью с последующей обработкой образовавшегося мыла минеральной кислотой (Сырье и полупродукты для лакокрасочных материалов: Справочное пособие / Под ред. М.М. Гольдберга. - М.: Химия, 1978. - С.230, 234).

Основной способ синтеза СЖК - окисление парафинов кислородом воздуха при 105-120°C и атмосферном давлении (катализатор - соединения Mn, например MnSO₄, MnO₂, KMnO₄). Продукты окисления нейтрализуют раствором Na₂CO₃ и омыляют раствором NaOH; из полученных мыл кислоты выделяют обработкой H₂SO₄ и фракционируют / Брунштейн Б.А., Клименко В.Л., Цыркин Е.Б. Производство синтетических кислот из нефтяного сырья. - Л.: Химия, 1970. - 160 с.

В качестве моноэфира гликоля используют:

- моноэтиловый эфир этиленгликоля (этилцеллозольв) C₂H₅-O-CH₂CH₂OH по ГОСТ 8313-88;

- монобутиловый эфир этиленгликоля (бутилцеллозольв) C₄H₉-O-CH₂CH₂OH по ТУ 6-01-646-84;

- моноэтиловый эфир диэтиленгликоля (этилкарбитол) C₂H₅-O-CH₂CH₂-O-CH₂CH₂OH по ТУ 2422-125-05766801-2003;

- монобутиловый эфир диэтиленгликоля (бутилкарбитол) C₄H₉-O-CH₂CH₂-O-CH₂CH₂OH по ТУ 8-05-10-50-86.

Простые моноэфиры гликолей получают в результате реакции оксиэтилирования соответствующих спиртов при температуре 150-200°C и давлении 2-4 МПа в присутствии катализаторов (кислот, щелочей, либо цеолитов, силикагелей, алюмосиликатов).

Триэтилфосфат (Триэтиловый эфир ортофосфорной кислоты) (C₂H₅O)₃PO является сложным эфиром этанола и фосфорной кислоты, представляет собой бесцветную, хорошо растворимую в воде жидкость с Т.кип.=216°C и относительной плотностью 1,073 г/см³.

Имидазол C₃H₄N₂ (ТУ 6-09-37-1127-91) получают конденсацией глиоксаля с аммиаком в присутствии формальдегида. Он представляет собой бесцветные или бледно-желтые кристаллические хлопья со слабым запахом амина с температурой плавления 88,3-89,9°C и относительной плотностью 1,111 г/см³. Он хорошо растворим в воде, спирте, бензоле, плохо - в углеводородах.

Технология получения продукта конденсации заключается в следующем:

В реактор, снабженный мешалкой, насадкой Дина-Старка, обратным холодильником и термометром, при температуре 90-100°C и постоянном перемешивании загружают 210 г (2 моля) диэтаноламина (ТУ 6-09-2652-91), 61 г (1 моль) борной кислоты (ГОСТ 18704-78) и 0,5-0,7 моль моноэфира гликоля (этилцеллозольва, бутилцеллозольва, этилкарбитола или бутилкарбитола). Реакционную массу нагревают до 180-200°C и проводят реакцию конденсации в течение 45-60 мин. Затем в реактор вводят 0,4 моля смеси жирных кислот предельного и непредельного ряда с углеводородным радикалом C₁₂-C₂₂ и продолжают реакцию конденсации в течение 30-40 мин при температуре 200-210°C.

Полученные продукты имеют цвет от желтого до медового, хорошо растворимы в воде, не пенятся, не образуют осадки в жесткой воде и имеют следующие характеристики:

Кинематическая вязкость при 100°C, сСт - не более 55,0.

Аминное число, мг HCl/г - не менее 42.

Зольность, % - отсутствует.

Температура вспышки в открытом тигле, °C - не ниже 200.

Для получения активной основы ингибитора 86,0-90,0 мас.% полученного продукта при постоянном перемешивании последовательно смешивают с 2,0-4,0 мас.% ТЭФ и 8,0-10,0 мас.% имидазола до получения однородного состава. Рабочая концентрация полученного ингибитора в воде составляет 1,0-3,0 мас.%.

Составы образцов предложенного водорастворимого ингибитора коррозии представлены в табл.1. Примеры 5 и 6 являются контрольными.

Испытания на коррозию образцов из углеродистой стали марки Ст.10 и цветных металлов проводили в искусственной воде на основе оборотной промышленной воды следующего состава, мг/л: CaCl₂ - 294,5; NaCl₂ - 36,2; Na₂SO₄ - 390,5; NaOH - 37,0.

Коррозионные испытания выполняли с помощью потенциостата П-5848 на вращающемся дисковом электроде при скорости движения воды 1 м/с, температуре 20°C и концентрации ингибитора 2,0 мас.% (табл.2).

Испытания на способность ингибитора предотвращать отложения солей осуществляли в ультратермостате при 60°C и выдержке в течение 7 ч. Исследования проводили в природной грунтовой воде с общей жесткостью 15,8 мг-экв/л, содержащей HCO₃ ^- - 5,5 мг-экв/л и Ca²⁺ - 10,3 мг-экв/л (табл.3).

Использование предложенного водорастворимого ингибитора коррозии позволит надежно защитить от коррозии и солеотложений теплообменники систем оборотного технического водоснабжения бытового и промышленного назначения, выполненные из черных и цветных металлов.