Результат интеллектуальной деятельности: ИНГИБИТОР КИСЛОТНОЙ КОРРОЗИИ

Изобретение относится к области защиты сталей от кислотной коррозии в среде азотной кислоты и может быть использовано для защиты нефте- и газопроводов и химического оборудования.

Известны ингибиторы кислотной коррозии (RU 2147626, МКП C23F 11/04, публ. 20.04. 2000), содержащие продукт конденсации амина, формальдегида и ацетофенона, а также ингибитор кислотной коррозии (RU 214625, МКП C23F 11/04, публ. 20.04.2000), в состав которого введен уротропин.

Недостатком этих ингибиторов является их низкая эффективность от азотнокислой коррозии. Это, вероятно, объясняется тем, что при контактах железа с азотной кислотой происходит восстановление последней, причем лимитирующей стадией реакции восстановления является процесс образования нитрозил-ионов и азотистой кислоты (RU 2259423, МКП C23F 11/04, публ. 27.08.2005).

Известно изобретение, которое относится к области защиты металлов от кислотной коррозии и может быть использовано для предотвращения коррозии стали в нефтедобывающей и нефтехимической промышленности. Ингибитор содержит, мас. %, алифатическое азотсодержащее соединение 10-80, тиомочевину 80-10, соль меди II 0,1-10.

Недостатком данного изобретения является то, что нет результатов, которые характеризовали бы ингибирующую способность при использовании алифатических аминов различного состава, что является препятствием к дальнейшему использованию.

Известно изобретение, которое относится к способам защиты стали, преимущественно малоуглеродистой, от коррозии в агрессивных водных средах, близких к нейтральным, с помощью добавляемых в них ингибиторов и может быть использовано для защиты от коррозии стального технического оборудования, контактирующего с коррозионной средой. Способ включает введение в агрессивную среду ингибитора, в качестве которого используют водный или щелочной экстракт из растительных отходов (RU 2289639, МКП C23F 11/10, публ. 20.12.2006, RU 2296815, МКП C23F 11/04, публ. 10. 04.2007).

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому результату является известный ингибитор кислотной коррозии, содержащий продукт конденсации анилина с каприновым альдегидом (Турбина В.Г., Ключников Н.Г. Защита стали от коррозии в соляной кислоте продуктами конденсации аминов и альдегидов, сборник статей «Ингибиторы коррозии металлов» ЦНИИ технологии, изд. «Судостроение» 1965 г., с. 124-129). Известный ингибитор защищает сталь лучше, чем уротропин. Однако степень защиты для него недостаточно велика, составляя в 3, 5 и 7н. соляной кислоте, соответственно 92,07%, 95,50%, 97,29%. Также известный ингибитор слабо защищает сталь от наводороживания.

Задача изобретения состоит в расширении арсенала ингибиторов коррозии в азотной кислоте.

Поставленная задача решается созданием многокомпонентной ингибирующей системы, которая бы надежно защищала железо и его сплавы от коррозии в кислой среде, особенно в среде разбавленной азотной кислоты.

Отличие предложенного ингибитора от известного состоит в том, что для усиления степени зашиты железа и его сплавов используется многофункциональный композиционный состав, который содержит, г: комплексонат «ЭКТОСКЕЙЛ 450-2» 0,5, диэтилдитиокарбамат натрия 0,05, диэтаноламин 6,5 и 5% раствор тетурама, растворенный в гептане или изопропиловом спирте, 0,075.

Характеристики всех компонентов заявленного состава приведены ниже.

«EKTOSCALE 450-2» - цинковый комплекс динатриевой соли оксиэтилидендифосфоновой кислоты - аморфный порошок свето-серого цвета. (ТУ 2439-006-24210860-2007 «ECTOSKALE 450-2».)

Ингибитор солеотложений и коррозии «ЭКТОКСЕЙЛ 450-2» применяется в качестве антинакипина промышленного назначения в системах теплоснабжения; для обработки воды, используемой для питания водогрейных котлов в энергетике, в оборотных системах охлаждения и в системах централизованного горячего водоснабжения в коммунальном хозяйстве.

Тетраэтилтиурамдисульфид (тетурам) C₁₀H₂₀N₂S₄

Белый со слабым желтовато-зеленоватым оттенком кристаллический порошок. Трудно растворим в спирте, практически нерастворим в воде, кислотах и щелочах.

Диэтаноламин (иминодиэтанол) (HOCH₂CH₂)2NH (ТУ 6-09-2652-91 «Диэтаноламин».)

Диэтаноламин - органическое соединение, представитель класса аминоспиртов, густая маслянистая жидкость, смешивается с водой во всех отношениях, обладает сильными основными свойствами.

N,N - диэтилдитиокарбамат натрия (C₂H₅)2NCS₂Na/C₅H₁₀NNaS₂ (Бырько В.М. Дитиокарбаматы. М., 1984. С. 32.)

Диэтилдитиокарбамат натрия - белый с желтым оттенком кристаллический порошок, растворимый в воде и спирте. Химические свойства дитиокарбаматов определяются наличием в них -CS-SH группы, а также строением заместителей при аминогруппе.

Испытание защитного действия предполагаемых ингибиторов проводили в лабораторных условиях с использованием пластин из трансформаторной стали площадью 5,18⋅10^-3 м². Пластины помещали в 5%-ную азотную кислоту, в которую добавляли ингибиторы предлагаемых составов из расчета обеспечения суммарной концентрации ингибитора 10 мас. %. Пластины выдерживали в полученном составе 120 и/или 72 часа при температуре 20°С. Через определенное время пластины вынимали из раствора, промывали водой, затем три раза споласкивали ацетоном и на фильтровальной бумаге сушили в сушильном шкафу при температуре (100±5)°С в течение 20 мин. Затем пластины охлаждали и взвешивали, результат в граммах записывали с точностью до второго знака после запятой. По результатам испытаний производили расчет скорости коррозии.

Удельную скорость коррозии стали (α), в г/м², вычисляли по формуле:

, где m - масса пластины до начала испытаниям;

m₁ - масса пластины после испытания, г;,

S - площадь поверхности пластины, м²;

τ - время, ч.

Состав композиций и результаты опытов приведены в таблице 1.

Операции изучения коррозии иллюстрируются примерами 1-2.

Пример 1. Пластинки помещали в смесь 100 см³ 5% азотной кислоты, 0,5 см³ 10% раствора диэтидитиокарбамата натрия, диэтаноламина в следующем порядке: 0; 0,2; 0,5; 1; 2; 5; см³, 1 см³ 50% раствора комплексоната «ЭКТОСКЕЙЛ 450-2», 1,5 см³ 5% раствора тетурама, растворенного в изопропиловом спирте.

Пластинки из трансформаторной стали выдерживали в полученном составе в течение 120 часов при температуре 20 °С, далее пластинки вынимали из раствора, промывали водой, затем три раза споласкивали ацетоном и высушивали на фильтровальной бумаге. Полученные образцы взвешивали и результаты записывали в граммах, с точностью до второго знака после запятой.

Пример 2. Осуществление процесса ведут как в примере 1, за исключением того, что тетурам растворяют не в изопропиловом спирте, а в гептане.

В результате многочисленных исследований установлено, что наиболее эффективным составом из изученных является композиционный состав, содержащий смесь комплексоната «ЭКТОСКЕЙЛ 450-2», диэтилдитиокарбамата натрия, диэтаноламина и 5% раствора тетурама, растворенного в гептане или изопропиловом спирте, при следующем соотношении компонентов, в г.: комплексонат «ЭКТОСКЕЙЛ 450-2» 0,5, диэтилдитиокарбамат натрия 0,05, диэтаноламин 6,5 и 5% раствор тетурама 0,075.