АКТИВНЫЙ ВОССТАНАВЛИВАЮЩИЙ РЕАГЕНТ СОСТАВА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ НАКИПНО-КОРРОЗИОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ С РАЗЛИЧНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ Российский патент 2007 года по МПК C23G1/06 

Применение аммонийных солей или солей щелочных металлов аскорбиновой кислоты в качестве активного восстанавливающего реагента при удалении накипно-коррозионных отложений с различных поверхностей.

Изобретение относится к химическим средствам, используемым для очистки изделий из металлов, пластмасс и различных типов подложек с покрытием от накипно-коррозионных отложений (далее, НКО) продуктов коррозии, например, при очистке энергетического и технологического оборудования водоснабжения (котлов, теплообменников, водонагревателей, холодильников, водоводов, турбин, насосов всех типов и т.д.).

Существуют различные механические способы очистки металлов и металлических изделий от ржавчины: металлическими щетками, скребками, наждачными шкурками, галтовка, гидроабразивная очистка. Используют также газопламенную очистку с дополнительной обработкой металлическими щетками.

Для удаления ржавчины с металла используют химико-термическую обработку, обработку расплавами солей, а также специальными моющими составами на основе синтетических поверхностно-активных веществ. Одним из эффективных способов удаления продуктов коррозии с поверхности металлических изделий является травление с помощью водных растворов кислот, кислых солей или щелочей (А.А.Михайлова и др. Противокоррозионная защита сельскохозяйственной техники. Справочник. М., Россельхозиздат, 1981, с.100-118). Все перечисленные способы не лишены недостатков, т.к. требуют больших затрат, трудоемки, недостаточно эффективны и экологически вредны, а также не исключают склонности к повторному ржавлению. Кроме того, эти способы неприменимы при очистке специфических поверхностей.

Одним из путей уменьшения агрессивного воздействия на металл при удалении НКО моющих растворов является использование в них комплексонов (комплексообразователей, связывающих катионы металлов, входящих в состав НКО и других отложений), таких как этилендиаминтетрауксусная кислота и ее соли (Т.Х.Маргулова. Применение комплексонов в теплоэнергетике, М., Энергия, 1973, с.263).

Так, известен раствор для химической очистки от накипи, ржавчины, окалины, содержащий Трилон Б (комплексон) 0,5-1,2%; лимонную кислоту 0,5-1,5%; гидразингидрат 0,1-0,2%; аммиак до рН 7-9 и воду остальное (SU 283772,1970). Данный состав достаточно эффективен, но из-за наличия в нем аммиака токсичен, и, кроме того, при его использовании также наблюдается высокая скорость растворения стали и особенно медных сплавов в период удаления НКО.

Известно также другое средство для удаления НКО, представляющее собой водный раствор соли или смеси солей азотной и некоторых органических кислот. Водный раствор содержит: а) ионы из группы ионов алюминия, железа (II) и их смеси; и б) анионы кислот из группы азотной, сульфаминовой, муравьиной, уксусной, пропионовой, молочной, винной, лимонной кислот и их смесей (US 4264463, 28.04.81).

Известный состав достаточно эффективен, но отличается избирательностью по отношению к типу отложений, содержащих в качестве основного компонента оксалат кальция.

Известен другой состав для удаления стеклосмазки с поверхности металлических изделий, например горячепрессованных труб, включающий плавиковую кислоту, серную кислоту, персульфат аммония и органическую кислоту, такую как винная, лимонная, щавелевая (SU 747908, 15.07.1980). Время удаления смазки этим составом составляет 30 мин. Состав имеет также ограниченное применение из-за наличия в нем таких сильных (агрессивных) кислот, как плавиковая и серная, и предназначен в основном для удаления смазок.

Из RU 2026325, 09.01.1995 известно применение аскорбиновой кислоты в количестве 10-35 г/л в сочетании с комплексообразователем, например, таким, как Трилон Б (динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты), оксалатом аммония и др. и водой, в способе удаления ржавчины с поверхности черных металлов. Однако, во-первых, этот известный способ является многостадийным: после обработки поверхности смесью аскорбиновой кислоты с комплексоном и водой в обязательном порядке содержит последующую стадию - обработку пассивирующим агентом-ингибитором коррозии. Во-вторых, таким способом удаляют только ржавчину толщиной до 200 мк.

Из RU 2114215, 27.06.1998 известно применение аскорбиновой кислоты в количестве 1,0-3,0 г/л в сочетании с комплексоном, водой. Обработку осуществляют горячим раствором с температурой более 60°С. Однако данным составом удаляют НКО небольшой толщины с плотностью 1,9-2,3 г/см³ при достаточно продолжительном действии состава.

Из RU 2154109,10.08.2000 известно применение аскорбиновой кислоты в способе очистки внутренних поверхностей холодильников доменных печей от НКО в количестве 1,0-3,0 кг/м³ в сочетании с комплексоном, водой и активными добавками, образующими водорастворимые комплексы с НКО, такие как натриевые соли сульфосалициловой кислоты. Однако данным способом удаляют отложения небольшой толщины, и, кроме того, скорость очистки не является высокой.

Из RU 2206034, 10.06.2003 известно применение аскорбиновой кислоты в количестве 12,0-24,0 г/л в конкретной композиции в сочетании с комплексообразователем - лимоннокислым аммонием, винной кислотой, промотором растворения - карбонатом (бикарбонатом) натрия, водой. Обработку осуществляют горячим раствором, нагретым до температуры выше 60°С. Данный состав позволяет удалять НКО плотностью до 2500 кг/м³ и выше, однако не обеспечивает необходимую скорость очистки от НКО особенно крупногабаритных изделий (скорость удаления 0,5-0,6 кг/м²·час при расходе 0,7-1,0 кг препарата/кг НКО в зависимости от толщины отложений).

Технической задачей заявленного изобретения является расширение арсенала химических средств, экологически безопасных для удаления НКО с различных поверхностей, а также увеличение скорости удаления НКО.

Поставленная техническая задача достигается применением аммиачных (аммонийных) солей и/или солей щелочных металлов аскорбиновой кислоты в качестве активного восстанавливающего реагента в составе для удаления НКО с различных металлических и неметаллических поверхностей, в том числе окрашенных этих поверхностей. Вышеуказанные аммиачные соли и соли щелочных металлов аскорбиновой кислоты применяются, в частности, в составах для удаления НКО в сочетании с различными целевыми добавками, такими как комплексообразующие добавки, активные добавки в виде органических кислот и/или солей органических кислот, а также в сочетании с такими добавками, как ингибиторы коррозии и промоторы растворения.

В качестве комплексообразователя в используемом удалителе НКО применяют различные комплексообразователи хелатного типа, такие как «Трилон Б» (динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты), сульфосалициловая кислота, аммоний уксуснокислый, аммоний щавелевокислый, диэтилентетраминпентауксусную, гексаметилендиаминтетрауксусную, 2-оксиэтилиминодиуксусную, оксиэтилендифосфоновую кислоту и др. (комплексообразователь связывает ионы Cu+2, Zn+2, Fe+2, Са+2, уменьшая шламообразование).

В качестве ингибитора в способе используют различные водорастворимые ингибиторы атмосферной коррозии, например буру (Na₂В₄O₇), жидкое стекло, фосфорсодержащие соединения (тринатрийфосфат, двухзамещенныйфосфат натрия), катамин, мочевину, уротропин и др.

В качестве промотора растворения используют, например, карбонат натрия, бикарбонат натрия и др.

В качестве активных дополнительных добавок используют различные органические кислоты, такие как винная кислота, натриевые соли сульфосалициловой кислоты.

Использование аммонийных солей или солей щелочных металлов позволяет удалять НКО и ржавчину различной толщины (до 200 мк) с поверхности черных металлов (сталь, железо, различные сплавы) как окрашенных, так и неокрашенных металлических поверхностей, а также с поверхностей неметаллических, например, поверхностей пластмасс.

Составы с использованием заявленных в качестве изобретения солей аммония или щелочных металлов аскорбиновой кислоты готовят, например, растворением этих солей и различных целевых компонентов в воде, подогретой, например, до 60°С и выше при перемешивании, либо смешивая сухие порошки солей аммония или солей щелочных металлов аскорбиновой кислоты и, например, с комплексообразователем и/или другими целевыми добавками. Растворение НКО осуществляют, например, путем отмывки поверхностей композицией, нагретой, например, до температуры 60°С.

Способ очистки поверхностей от НКО с использованием аммонийных солей или солей щелочных металлов аскорбиновой кислоты зависит от типа очищаемого объекта, вида оборудования, материала очищаемой поверхности (металл, стекло, пластмасса, краска). Например, состав заливают или прокачивают через систему (оборудование, объем), подвергаемую очистке. Процесс очистки осуществляют при температуре 60°С и выше. Верхний предел температуры очистки определяется видом материала (сталь, медные сплавы и др.). Скорость коррозии металлических подложек, очищаемых таким образом, не превышает 10^-8- 10^-9 г/см²·час. Либо изделие со слоем ржавчины обрабатывают составом с использованием солей аскорбиновой кислоты по изобретению (крупные изделия погружают в водный раствор с удалителем-преобразователем на время, зависящее от размеров изделия и толщины слоя ржавчины), а на мелкие изделия или поверхности наносят раствор-преобразователь по изобретению, например, смоченным тампоном. Далее поверхность подсушивают и обрабатывают водорастворимым ингибитором коррозии (либо окунанием при традиционно используемой концентрации ингибитора - до 10 г/л, либо нанесением раствора ингибитора влажным тампоном в зависимости от размеров изделия).

Удаление (преобразование) ржавчины с использованием солей аскорбиновой кислоты по изобретению происходит эффективно (обеспечивается высокая степень чистоты), при этом не происходит травления поверхностей металла и/или нарушения целостности покрытия. Кроме того, состав удалителя по заявленному изобретению является очень технологичным, экологически чистым и не токсичным.

В табл.1 представлены примеры, иллюстрирующие изобретение, например, в виде составов, содержащих аммонийные и щелочные соли аскорбиновой кислоты в качестве активного восстановителя.

В табл.2 представлены данные по эффективности состава в зависимости от типа подложки и плотности НКО.

Как следует из приведенных таблиц, изобретение позволяет обеспечить эффективность удаления НКО большой плотности, повышенную скорость удаления, неизменность качества очищаемой поверхности (металл, полимеры, прочие покрытия), замедление скорости коррозионных процессов и экологическую безопасность при снижении расхода используемых веществ.

Таблица 1Примеры составов с использованием аммонийных и щелочных солей аскорбиновой кислотыНаименование компонентаСодержание компонентов, г/л по примерамВ составах для удаления НКО на основе солей жесткостиВ составах для удаления железоокисных отложений12341234Соли аскорбиновой кислоты (аммиачные или щелочных металлов)1111551010Тетранатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты1815-15--3030Аммиачные соли лимонной кислоты--25-3020--Промотор растворения*)2110311034Ингибитор коррозии*)*)11213211Водадо 1 лдо 1 лдо 1 лдо 1 лдо 1 лдо 1 лдо 1 лдо 1 лПримечание.В примере 1 - соли аммония аскорбиновой кислоты;В примере 2 - калийные соли аскорбиновой кислоты;В примере 3 - натриевые соли аскорбиновой кислоты;В примере 4 - смесь упомянутых солей.*) Промотор растворения - Na₂СО₃;*)*) Ингибитор коррозии - бура, мочевина, бензоат натрия и др.Таблица 2Основные показатели процесса удаления отложенииПоказателиНКО на основе солей жесткости. Примеры составов из табл.1Железоокисные НКО. Примеры составов из табл.1.12341234Средняя скорость удаления НКО, кг/м²·ч0,81,20,91,00,70,70,70,8Расход препарата, кг (сух. порошка)/кг НКО0,20,20,40,40,20,30,30,4

Изобретение относится к химических средствам, используемым для очистки изделий из металлов, пластмасс и других материалов от накипно-коррозионных отложений НКО, например, при очистке энергетического и технологического оборудования водоснабжения - котлов, теплообменников, водонагревателей, холодильников, водоводов, турбин, насосов всех типов и т.д. Сущность изобретения заключена в применении аммиачных солей и/или солей щелочных металлов аскорбиновой кислоты в качестве активного восстанавливающего реагента состава для удаления НКО с различных поверхностей металлических и неметаллических, включая окрашенные поверхности. Технический результат: расширение арсенала химических средств, экологически безопасных для удаления НКО с различных поверхностей, а также увеличение скорости удаления НКО. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Применение аммиачных солей и/или солей щелочных металлов аскорбиновой кислоты в качестве активного восстанавливающего реагента состава для удаления накипно-коррозионных отложений с различных металлических и неметаллических, включая окрашенные, поверхностей.2. Применение по п.1, отличающееся тем, что указанные соли используют в сочетании с добавками, выбранными из группы, включающей комплексообразователь, органическую кислоту и/или ее соль, промотор растворения, ингибитор коррозии.