СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИКОРРОЗИОННОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1997 года по МПК C10C3/02 

Изобретение относится к способу получения антикоррозионного материала с высокими защитными свойствами, сырьевой базой которого являются отходы нефтехимических производств и может быть использовано в технологии защиты от почвенной и электрохимической коррозии магистральных нефте-, газо-, продуктопроводов и трубопроводов различного назначения, а также в практике защиты от коррозии нефтяных резервуаров.

Известно применение битумных и полимерных материалов в технологиях защиты трубопроводов от почвенной и электрохимической коррозии [1, 2]
Однако, по комплексу защитных свойств низкая адгезия к металлу (показатель адгезии битумов не включен в требование ГОСТов по защите от коррозии), достаточно высокое водопоглощение и температура хрупкости приводят к незначительному использованию этих материалов в качестве изоляционных.

Полимерные материалы обладают низким срок службы в результате многокомпонентного химического состава и, как следствие этого, интенсивного старения [3]
Удовлетворительными защитными свойствами обладают нефтеполимеры, полученные известным способом [4] благодаря соединению положительных свойств битумов и полимеров в одноймолекулярной цепочке. При этом образуется продукт с сочетанием хорошей пластичности и механеической прочности, с адгезией к металлу выше, чем у битума.

Однако, технология получения нефтеполимеров по известному способу [4] приводит к образованию "живого" нестабильного продукта, вскипающего после разогрева и образованию пористой поверхности на изоляционном покрытии, что не позволяет использовать его в качестве антикоррозионного материала. Разовая подача серной кислоты в известном способе [4] приводит к резкому скачку температуры синтеза, неконтролируемому протеканию реакции, результатом которого является вспенивание реакционной массы, нестабильность и коксуемость продукта. Кроме того, разовое введение H₂SO₄ к реакционной массе приводит к образованию вредных выбросов в атмосферу в виде SO₂, из-за неполного расхода серной кислоты, а также вследствие протекания побочных химический реакцией, т.е. к экологически вредному процессу.

Нефтеполимер, получаемый по известному способу [4] обладает достаточно низкой адгезией к металлу за счет использования в качестве сырья легкой смолы (так же отход производства изопрена по диметилформамидному способу) в смеси с тяжелой смолой. Температура размягчения и, следовательно, механическая стойкость нефтеполимера имеет также недостаточную величину.

Целью изобретения является получение стабильного продукта типа асфальтосмолистого олигомера с высокими защитными свойствами, увеличение адгезии покрытия к металлу и увеличение температуры размягчения, т.е. механической прочности и теплостойкости изоляционного покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что получение асфальтосмолистого олигомера проводится при более высокой, постадийно повышаемой температуре, с равномерной медленной подачей серной кислоты.

Отличительными признаками способа являются отсутствие легкой смолы - побочного продукта стадии регенерации диметилформамида, трехстадийное проведение процесса и трехстадийное повышение температуры с предварительным перемешиванием исходных реагентов в течение 30 мин, а также равномерная подача серной кислоты в течение 180 мин. Суммарное время 1 стадии процесса составляет 210 мин.

Отсутствие легкой смолы приводит к значительному увеличению адгезий получаемого продукта и, следовательно, улучшению защитных свойств изоляционного покрытия в целом. Медленная подача H₂SO₄ способствует проведению сульфирования в более мягких условиях, полному расходу балансового количества H₂SO₄ и к отсутствию вредных выбросов при проведении технологического процесса и получению стабильного продукта с заданными свойствами.

Предлагаемый способ проводят следующим образом:
I стадия. Балансовое количество асфальта деасфальтизации гудрона пропаном (или битума) при 90 ^o С закачивают в реактор, снабженный мешалкой и рубашкой для обогрева. При этой же температуре подают в реактор тяжелую смолу: в течение 30 мин компоненты перемешиваются. Затем начинают равномерно в течение 180 мин подавать серную кислоту со скоростью 20-35 кг/ч на тонну реакционной массы, чтобы температура процесса не поднималась выше 120-125^oС. Суммарное время 1 стадии 210 мин.

II стадия при перемешивании поднимают температура до 150^oС и перемешивают еще 240 мин.

III стадия при постоянном перемешивании поднимают температуру до 160^oС и перемешивают 240 мин для стабилизации продукта.

После окончания реакции полученный продукт охлаждают 120^oС и сливают в тару.

На 1 стадии при 120-125^oС и времени 210 мин. происходит только смешение химических реагентов, свойства образующегося продукта измерить трудно вследствие его нестабильности. Контроль за протеканием процесса приводится по измерению рН водной вытяжки, величина которой по данным таблицы [1] указывает на то, что кислота не прореагировала.

На 2 стадии химической реакции, где за счет всего количества равномерно добавленной кислоты температура поднялась до 150^oС и удерживалась в течение 240 мин, идет собственно химическая реакция. На это указывает постоянство в течение 240 мин температуры (150^oС) и повышение рН водной вытяжки [табл.1] Продукт еще не стабилен, т.е. имеет место вспенивание, но уже возможно по окончании 2 стадии измерить температуру размягчения продукта. Однако, величина температуры размягчения недостаточна для использования этого продукта в качестве антикоррозионного материала [табл.1]
Увеличение температуры реакции выше 150^oС без изменения времени перемешивания или же увеличение времени перемешивания без увеличения температуры процесса, не приводят к существенному улучшению свойств получаемого продукта, вследствие того, что не созданы условия для полного расходования H₂SO₄ (рН не выше 6.3 табл.1).

3 стадия. Поднимают температуру до 160 ^o С и продолжают перемешивание еще 240 мин, при этом рН увеличивается до 7 и остается постоянной, а качество получаемого значительно улучшается. Температура размягчения по КиШ значительно возрастает, продукт стабилен и не вспенивается при его последующем нагревании для нанесения антикоррозионного покрытия. Эта стадия названа стадией стабилизации продукта.

Оптимальной температурой 3 стадии является температура 160-180^oС (табл. 1), дальнейшее увеличение температуры до 190^oС способствует возрастанию вязкости продукта, как следствие, коксованию продукта.

Увеличение времени более 240 мин не изменяет свойств антикоррозионного материала.

Способ получения антикоррозионного материала иллюстрируется следующими примерами (табл.1, табл.2).

Условия проведения и защитные свойства полученных продуктов представлены в табл. 1. В табл. 2 приведены примеры по влиянию соотношения исходных компонентов и скорости подачи серной кислоты на свойства полученных продуктов. Свойства полученных продуктов даны после проведения 3 стадии технологического процесса, так как свойства продуктов после 1 и 2 стадии не стабильны и не могут найти применения.

Технические характеристики исходного сырья представлены в табл.3 и 4.

H₂SO₄ использовалась техническая 96%
На способ получения антикоррозионного материала разработан технический регламент, наработана опытная партия нефтеполимера.

Антикоррозионное покрытие на основе нефтеполимера проходит испытания в натурных условиях на газопроводах Башкирии и нефтепровод Александровское - Анджеро Судженск.

Технологический процесс получения антикоррозионного материала нефтеполимера внедряется в производство на АП "Уфанетехим", АО Уфимский завод эластомерных материалов, изделий и конструкций АО УЗЭМИК, Уфимском лакокрасочном заводе.

Использование: нефтехимия. Сущность: асфальт деасфальтизации гудрона смешивают с кубовым остатком производства изопрена стадии регенерации диметилформальдегида и с серной кислотой. Процесс проводят постадийно. На первой стадии при 120-125^oС в течение 21 мин, на второй стадии при 150^oС в течение 240 мин, на третьей стадии при 160-180^oС в течение 240 мин. Серную кислоту подают на первой стадии равномерно со скоростью подачи 20-35 кг/ч на тонну реакционной массы. Процесс проводят при соотношении компонентов, в мас.%: асфальт 75-85, кубовый остаток 10-15, кислота - остальное. 4 табл.

Способ получения антикоррозионного материала путем взаимодействия асфальта деасфальтизации гудрона пропаном с тяжелой смолой кубовым остатком производства изопрена стадии регенерации диметилформамида и серной кислотой при повышенной температуре, отличающийся тем, что процесс проводят постадийно, на первой стадии при температуре 120 125^oС в течение 210 мин, на второй стадии при температуре 150^oС в течение 240 мин, на третьей стадии при температуре 160 180^oС в течение 240 мин при подаче серной кислоты на первой стадии равномерно со скоростью подачи 20 35 кг/ч на 1 т реакционной массы и процесс проводят при соотношении компонентов, мас.

Асфальт 75 85
Тяжелая смола 10 15
Кислота Остальноен