ПРЕПАРАТ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИ, БИООБРАСТАНИЯ И СОЛЕОТЛОЖЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК C23F14/02 C02F5/14 

Изобретение относится к защите металлов от коррозии, биообрастания солеотложения и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, химико-фармацевтической, машиностроительной промышленности и в гидротехнике в системах открытого рециркуляционного и замкнутого технического водоснабжения.

В химической, нефтеперерабатывающей, химико-фармацевтической и других областях промышленности широко используется система замкнутого водяного охлаждения установок и агрегатов, которые в основном изготовляются из углеродистых и низколегированных сталей. При этом сочетание больших объемов воды и повышенных температур создает исключительно благоприятные условия для коррозии и биоповреждений (биообрастаний) внутренних поверхностей теплообменников и трубопроводов, что ухудшает их эксплуатационные характеристики и приводит к досрочному выходу из строя дорогостоящего оборудования.

Для борьбы с коррозией создано и применяется большое количество ингибиторов [1-3]. Однако все они имеют ряд ограничений и недостатков, снижающих их эффективность. Так, например, широко известные полифосфаты (катодные ингибиторы) в присутствии ионов тяжелых металлов (преимущественно кальция и цинка) образуют защитные пленки на поверхности металлов [1-4]. Недостатком этих ингибиторов является их низкая эффективность в деминерализованной и смягченной воде.

Известно также использование азотистых оснований типа аминов, гидразинов, азолов и т.д., которые замедляют процессы взаимодействия воды и кислорода воздуха с поверхностью металлов и тем самым ингибируют процессы коррозии [1-3]. Однако эти соединения малоэффективны в открытых рециркуляционных системах, изготовленных из углеродистой стали, и весьма дороги.

Высокоэффективными ингибиторами коррозии являются поливинилимидазолы [5] . Эти соединения хорошо защищают от коррозии медь и ее сплавы, но совершенно не изучено их действие на черные металлы.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому препарату являются препараты, разработанные фирмой "Курита" и применяемые во всем мире, такие как "Поликрин", "Курита S-1030" и "Курита Т-2800 и Р.3700" [6]. Применение этих реагентов в технологическом водоснабжении и водоподготовке позволяет существенно увеличить срой работы оборудования без ремонта. Однако эти реагенты обладают и рядом существенных недостатков, к которым относятся их высокая стоимость, низкая стабильность и главное они не являются комплексными препаратами и должны применяться в смеси. Реагенты "Курита Р-3700 и S-1030" содержат в качестве основного ингредиента полифосфаты и являются ингибиторами коррозии, а "Поликрин" тормозит биообрастание.

Технической задачей изобретения является создание средства для комплексной защиты оборудования и трубопроводов от коррозии биообрастани и солеотложения. Эта задача достигается тем, что в качестве ингибитора коррозии, биообрастания и солеотложения используется гидроксиэтилиденбифосфат полигексаметиленгуанидина формулы
,
где
n= 4-30.

Указанный полимер получают из гидрохлорида полигексаметиленгуанидина последовательной обработкой этой соли этилатом натрия, раствором 1-гидроксиэтилен-бис-фосфоновой кислоты.

Полученные образцы концентрацией 5 - 100 мг/л были исследованы для ингибирования коррозии, солеотложения и биообрастания в условиях, приближенных к эксплуатации водооборотных систем. В качестве коррозионной среды использовалась упаренная в три раза водопроводная вода с общим солеотложением 150 мг/л и содержанием ионов Ca⁺² 30 мг/л. Измерение pH проводилось pH-методом.

Изобретение иллюстрируется примерами, результаты которых представлены в таблице
Пример 1. Образец для испытания антикоррозионных свойств гидроксиэтилиденбифосфоната полигексаметиленгуанидиния (ГКН-1) тщательно отшлифован и обезжирен промывкой толуолом и этанолом. pH водного раствора ГКН 4,85 (при 20 мг/л образца и 1 г/л NaCl). Ингибирование коррозии количественно оценивалось электрохимическими методами по работам [7,8]. Исследование проводилось с использованием потенциостата ПИ-50-1М, программатора ПР-8, самописца ЛКД-004, электрохимической ячейки ЯЭС-1, хлорсеребряного электрода сравнения и рабочего электрода ( испытуемый образец) и СТ20 площадью 1 см². Скорость развертки потенциала составила 0,2 мВ/с, поляризация + 300 мВ. В ходе испытания осуществляли замер поляризационного сопротивления и его увеличение в течение 24 ч. По величине поляризационного сопротивления рассчитывали ток коррозии (метод Штерна-Джири [7,8]), плотность которого в А/м² пропорциональна скорости коррозии. В отсутствие ингибитора ток коррозии для используемой коррозионной среды составлял 0,48 А/м².

Солеотложение оценивалось гравиметрически с использованием электрохимического метода на установке, аналогичной описанной при плотности тока 1 А/м² в условиях катодной поляризации. Испытания проводились 4 ч. В качестве среды использована модельная вода с жесткостью 2 мг-экв/л (по Ca⁺²). Эффект ингибирования солеотложения оценивали с использованием методики [9]. В отсутствие исследуемого ингибитора солеотложение составило 300 г/м².

Биоцидное испытание ингибиторов проверяли по водопроводной воде путем оценки количества бактерий в одном см³ воды по тесту ТТС, предложенному фирмой Курита. В отсутствии ингибиторов за 24 ч при 25^oC количество бактерий составило 10⁸ бак/см³.

Результаты испытаний ингибиторов коррозии, солеотложения и биоповреждений представлены в таблице.

Пример 2. Образец для испытания антикоррозионных свойств гидроксиэтилиденбифосфонат полигексаметиленгуанидина (ГКН-2) готовили аналогично примеру 1. pH водного раствора ГКН-2 5,79 (при 20 мг/л образца и 1 г/л NaCl).

Исследование ингибирования коррозии, солеотложения и биообрастания проводили аналогично примеру 1. Результаты испытаний ингибиторов коррозии, солеотложения и биоповреждений представлены в таблице.

Пример 3. Образец для испытания антикоррозионных свойств гидроксиэтилиденбифосфонат полигексаметиленгуанидина (ГКН-3) готовили аналогично примеру 1. pH водного раствора ГКН-3 7.09 (при 20 мг/л образца и 1 г/л NaCl).

Исследование ингибирования коррозии, солеотложения и биообрастания проводили аналогично примеру 1. Результаты испытаний ингибиторов коррозии, солеотложения и биоповреждений представлены в таблице.

Как видно из таблицы, препараты гидроксиэтилиденбифосфонатов полигексаметиленгуанидина в концентрациях 20 - 100 мг/л эффективны для ингибирования коррозии, солеотложения и биообрастания.

Использование: может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, химико-фармацевтической, машиностроительной промышленности и в гидротехнике в системах открытого рециркуляционного и замкнутого технического водоснабжения. В качестве ингибитора коррозии, биообрастания и солеотложения используют гидроксиэтилиденбифосфонат полигексаметиленгуанидина. Препарат для защиты, в частности водооборотных систем, отличается высокой эффективностью, низкой токсичностью и доступностью реагентов. 1 табл.

Применение гидроксиэтилиденбифосфонатов полигексаметиленгуанидинов в качестве ингибиторов коррозии, солеотложения и биообрастания металлов.