ИНГИБИТОР КИСЛОТНОЙ КОРРОЗИИ Российский патент 1996 года по МПК C23F11/04 

Изобретение относится к защите от кислотной коррозии черных, цветных металлов и сплавов, экономнолегированных и аустенитных нержавеющих сталей. Предполагаемые области применения: химические очистки теплоэнергетического оборудования от отложений и накипей; защита оборудования в других отраслях промышленности, где имеет место контакт агрессивных растворов кислот с конструкционным металлом; травление металлических заготовок дальнейшего передела и готовых изделий от производственной окалины в металлургии.

Известны ингибиторы кислотной коррозии металлов:
ингибитор сернокислотного травления металлов, представляющий собой смесь кубовых остатков моноэтаноловой очистки коксового газа (КМА) и роданидов [1]
ингибитор кислотной коррозии, в состав которого также входят КМА и роданистым бензилхинолинием [2]
ингибитор кислотной коррозии металлов, представляющий собой продукт конденсации бензиламина с уротропином и рекомендуемый для защиты теплоэнергетического оборудования при кислотных промывках [3]
Общим недостатком указанных выше ингибиторов является узкий спектр защитного действия, например ингибитор сернокислотного травления эффективно защищает углеродистые стали при травлении изделий от производственной окалины, менее эффективна защита сталей в растворах соляной кислоты и очень слабая в водных растворах низкомолекулярных жирных кислот (НМК). У ингибитора УСК-1 [2] высокие защитные свойства проявляются в растворах НМК и соляной кислоты, слабее в среде азотной кислоты, особенно при наличии в растворе различных металлов (черные и цветные или черные и аустенитная нержавеющая сталь), т.е. когда оборудование выполнено комбинированно.

Целью заявляемого изобретения является получение ингибитора кислотной коррозии металлов многоцелевого назначения: для защиты теплоэнергетического оборудования при химических очистках его от отложений; при травлении металлических заготовок и готовых изделий в металлургии; в нефтедобывающей промышленности при обработке скважин раствором соляной кислоты с целью защиты оборудования от коррозии; для предотвращения коррозионного разрушения оборудования из аустенитных нержавеющих сталей при сернокислотной обработке первичного сырья в текстильной промышленности (см. С.М.Белоглазов. Наводораживание сталей при электрохимических процессах. Изд-во Лен.ун-та, Л. 1975. 412 с.).

Поставленная цель достигается композиционным ингибитором кислотной коррозии металлов под условным названием ЮТЭ-11, представляющим собой оптимально подобранную смесь компонентов, состоящую из соли морфолина следующей формулы:

где R₁ метил/этил/;
R₂ алкил/арил/;
хлорид/бромид, иодид, роданид/,
гидразин-гидрата /гидроксиламин сульфата/, диметилформамида /диметилсульфоксида/, кубовых остатков моноэтаноловой очистки коксового газа (КМА). Ингибитор совместим с пеногасителем СЖК (кубовые остатки от производства синтетических жирных кислот с длиной углеводородной цепи С₄-C₉ и пенообразователем (П-7, ОП-10), применение которых показано соответственно при химической очистке оборудования от карбонатных отложений растворами минеральных кислот и в металлургии для предотвращения уноса кислоты за счет создания пенной подушки.

Соль морфолина получают, смешивая эквимолекулярные количества N-метил /этил/ морфолина и галогенида /роданида/ алкили /арила/ в среде диметилформамида (ДМФА) или диметилсульфоксида (ДМСО), перемешивая реакционную смесь при температуре 45^oС в течение трех часов. Данные физико-химического анализа свидетельствуют о протекании реакции между компонентами до конца со 100%-ным выходом четвертичной соли замещенного аммония.

Пример получения соли морфолина и ингибитора кислотной коррозии металлов ЮТЭ-11. Берут 101 г (1 моль) метилморфолина и растворяют в 250 г ДМФА или ДМСО, в полученный раствор при перемешивании вносят 185 г (1 моль) йодистого изобутила, нагревают реакционную смесь до 45^oС, не прекращая перемешивания, в течение трех часов. К полученной технической соли морфолина (без очистки), содержащей не менее 99% йодида N-метил-N-изобутил морфолина добавляют оставшуюся часть ДМФА (ДМСО), гидразин-гидрат /гидроксиламин сульфат/ и КМА, тщательно перемешивая после добавления каждого компонента.

Состав ингибитора кислотной коррозии, мас.

Соль морфолина 1,0-2,5
Гидразин-гидрат /гидроксиламин сульфат/ 1,5-3,5
ДМФА (ДМСО) 4,0-7,0
КМА остальное
Граничные и оптимальные концентрации компонентов в ингибиторе кислотной коррозии металлов (ЮИЭ-11), мас.

Состав 1.

Соль морфолина 0,5
Гидразин-гидрат(гидроксиламин сульфат) 1,0
ДМФА (ДМСО) 4,0
КМА остальное.

Состав 2.

Соль морфолина 1,0
Гидразин-гидрат(гидроксиламин сульфат) 1,5
ДМФА (ДМСО) 4,0
КМА остальное.

Состав 3.

Соль морфолина 1,5
Гидразин-гидрат(гидроксиламин сульфат) 2,0
ДМФА (ДМСО) 5,0
КМА остальное.

Состав 4.

Соль морфолина 2,0
Гидразин-гидрат(гидроксиламин сульфат) 2,5
ДМФА (ДМСО) 5,5
КМА остальное.

Состав 5.

Соль морфолина 2,5
Гидразин-гидрат(гидроксиламин сульфат) 3,0
ДМФА (ДМСО) 6,0
КМА остальное.

Состав 6.

Соль морфолина 2,5
Гидразин-гидрат(гидроксиламин сульфат) 3,5
ДМФА (ДМСО) 6,5
КМА остальное.

Состав 7.

Соль морфолина 2,5
Гидразин-гидрат(гидроксиламин сульфат) 3,5
ДМФА (ДМСО) 7,0
KMA остальное.

Состав 8.

Соль морфолина 4,0
Гидразин-гидрат(гидроксиламин сульфат) 4,0
ДМФА (ДМСО) 8,0
KMA остальное.

По полученным результатам коррозионных испытаний следует признать, что оптимальное содержание компонентов находится в составах 2-7 ингибитора кислотной коррозии металлов (ЮТЭ-11), т.к. дальнейшее повышение концентрации "чистых" химреактивов не оказывает существенного влияния на эффективность защитного действия (состав 8), но приводит к повышению стоимости ингибитора (см.табл.1,2,3). ТТТ6

Разработан ингибитор кислотной коррозии металлов (условное название ЮТЭ-11) для защиты черных и цветных металлов и сплавов. В состав ингибитора входят отходы производства ряда отраслей промышленности, ионогенное азотсодержащее органическое соединение, обескислороживающий компонент и органический растворитель - гомогенизатор, в среде которого происходит получение ионогенного соединения с количественным выходом. Оптимальное подобранное соотношение компонентов в композиционной смеси позволяет получить ингибитор кислотной коррозии металлов и сплавов с широким спектром действия, совместимый с эффективными пеногасителями и пенообразователями. Возможные отрасли применения: химические очистки теплоэнергетического оборудования от отложений и накипей, защита основного металла оборудования от агрессивного воздействия растворов кислот, в других отраслях промышленности, например, нефтедобывающей, химической, текстильной. Оптимальная концентрация ингибитора в растворах кислот составляет 0,25-2,0 кг/м³ .

Ингибитор кислотной коррозии металлов, содержащий кубовые остатки моноэтаноламиновой очистки коксового газа, обескислороживающий компонент - гидразин-гидрат (гидроксиламин сульфат), растворитель-гомогенизатор (ДМФА или ДМСО) и органическое азотсодержащее вещество, отличающийся тем, что для повышения степени защиты от кислотной коррозии металлов и расширения спектра действия ингибитора в качестве азотсодержащего соединения он содержит ионогенный продукт взаимодействия N-метил(этил)морфина и галогенидов (роданидов) алкилов (арилов),

где R₁ этил (метил);
R₂ алкил (арил);
X йодид (бромид, хлорид, роданий),
при следующем соотношении компонентов, мас.

Соль морфолина 1,0 2,5
Гидразин-гидрат(гидроксиламин сульфат) 1,5 3,5
ДМФА (ДМСО) 4,0 7,0
КМА Остальное