ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ В СЕРНОЙ, СОЛЯНОЙ И ОРТОФОСФОРНОЙ КИСЛОТАХ Российский патент 2008 года по МПК C23F11/04 

Описание патента на изобретение RU2320777C1

Изобретение относится к защите металлов от кислотной коррозии и может применяться при травлении металлов и кислотных очистках оборудования.

Известно применение уротропина для уменьшения скорости коррозии стали в соляной и серной кислотах (Алцыбеева А.И., Левин С.З. Ингибиторы коррозии металлов. - Л.: Химия, 1968, с.28-29). Однако при торможении коррозии в соляной и серной кислотах стали и других металлов (например, алюминия и индия) эффективность уротропина недостаточна. К тому же уротропин рекомендуется использовать в высоких концентрациях, достигающих 2% (т.е. исчисляемых в сотнях миллимолей на литр).

По технической сущности и полученным результатам наиболее близким к предлагаемому ингибитору является известный ингибитор, представляющий собой продукт конденсации анилина и капринового альдегида (В.Г.Турбина, Н.Г.Ключников. Защита от коррозии стали в соляной кислоте продуктами конденсации аминов и альдегидов: в сб. статей «Ингибиторы коррозии металлов», ЦНИИ технологии судостроения. Изд. Судостроение, 1965, с.124-129).

Известный ингибитор защищает сталь лучше, чем уротропин, но степени защиты все же недостаточно велики (92,07; 95,50; 97,29% соответственно в 3,5 и 7 н. соляной кислоте). Еще ниже эффективность известного ингибитора для алюминия и индия. Он весьма слабо защищает сталь от наводороживания.

Техническая задача настоящего изобретения заключалась в повышении степени защиты стали, алюминия и индия от коррозии в серной, соляной и ортофосфорной кислотах, а также уменьшение наводороживания стали.

Для достижения указанного результата в названные кислоты предлагается вводить ингибитор, который содержит в своем составе продукт конденсации амина и альдегида, в качестве которого используется α-оксинафтальизоникотин гидразид, а также 2,4,6-трис(2-изотиоуреидо)-сим-триазин гидроиодид, 2-(тиазолил-4)-бензимидазол и уротропин.

Перечисленные вещества имеют следующее строение:

α-оксинафтальизоникотин гидразид

Названные компоненты входят в состав предлагаемого ингибитора в следующих относительных количествах, мас.%:

α-оксинафтальизоникотин гидразид11,1-14,72,4,6-трис(2-изотиоуреидо)-сим-триазин гидроиодид15,0-10,32-(тиазолил-4)-бензимидазол33,4-25,0уротропин40,5-50,0

Компоненты вводятся в растворы кислот при энергичном перемешивании. В последнюю очередь добавляется α-оксинафтальизоникотин гидразид, предварительно растворенный в нескольких миллилитрах ацетона или этанола.

Скорость коррозии стали, алюминия и индия определялась как по уменьшению масс образцов металлов после травления их в чистых кислотах, а также в ингибированных кислотах, так и по объему выделившегося при травлении водорода. Наводороживание стали оценивалось методом скручивания образцов на крутильной машине К-5 до их излома (измерялось число оборотов проволочного образца до разрушения).

Результаты опытов по коррозии и наводороживанию для предлагаемого ингибитора приводятся в таблице 1. В таблице второй содержатся данные для известного ингибитора. В примерах показана методика расчета коэффициентов торможения и степеней защиты, а также сообщаются некоторые результаты, отсутствующие в таблицах.

Пример I. В 1 л 3 н. H2SO4 растворили 5 г ингибитора (продукт конденсации 0,555 г, производное триазина 0,750 г, производное имидазола 1,67 г, уротропин 2,025 г), массовые проценты компонентов составили соответственно 11,1; 15,0; 33,4 и 40,5. Образцы стали предварительно зачищались тонкой наждачной бумагой, обезжиривались ацетоном, выдерживались два часа в эксикаторе над прокаленным хлоридом кальция и взвешивались на аналитических весах. Опыт продолжался при 20±1°С 48 ч и 0,5 ч при 90±1°С. После опыта образцы подвергались той же обработке, что и перед опытом (но вместо наждачной бумаги использовалась щетка). Убыль массы составила при 20±1°С 0,0825 г в ингибированной и 3,5876 г в неингибированной кислоте (в расчете на 1 час опыта). Убыль массы при 90±1°С в ингибированной кислоте оказалась равна 0,2323 г, в неингибированной - 46,4588 г (в расчете на 1 час).

Из приведенных данных были рассчитаны коэффициенты торможения, которые составили соответственно γ20=43,477 и γ90=200. Рассчитанные по коэффициентам торможения у степени защиты z равны 97,7 (при 20±1°С) и 99,5% (при 90±1°С). Расчет проведен по уравнению . Опыты проводились не менее, чем в трехкратной повторности.

Затем аналогично были проведены опыты в 3 н. серной кислоте, в которую вводились отдельные компоненты ингибитора в тех же концентрациях, что и в опыте с 4-компонентным ингибитором. Коэффициенты торможения имели следующие величины:

продуктпроизводныеконденсациитриазинаимидазолауротропин20±1°С1,51,93,81,690±1°С2,12,55,82,7

Произведение приведенных коэффициентов торможения при 20±1°С дает величину 17,3, а для 90±1°С - 82,2. Таким образом, экспериментально полученные значения коэффициентов торможения для 4-компонентного ингибитора примерно в 2,5 раза выше по сравнению с величинами, которые условно можно назвать теоретическими (т.е. рассчитанными без учета взаимного усиления защитного действия компонентов ингибитора). Следовательно, высокая эффективность разработанного ингибитора обусловлена синергизмом компонентов его. Этот вывод подтвержден поляризационными измерениями, которые показали 3-6-кратное увеличение как анодной, так и катодной поляризации в присутствии 4-компонентного ингибитора по сравнению с поляризацией, которая наблюдалась с отдельными компонентами его.

Опыты с известным ингибитором (при концентрации 5 г/л) дали величину степени защиты около 91%, т.е. заметно ниже, чем для предложенного ингибитора. Еще более существенно превосходство разработанного ингибитора в случае наводороживания стали: степень защиты для последнего составляет более 36%, а для известного всего 5%.

Пример II. Проведены опыты по торможению коррозии алюминия в 3 н. HCl. Концентрация предлагаемого и известного ингибитора была одинакова (5 г/л). Степень защиты от коррозии алюминия более чем в 2 раза превышает результат, полученный с известным ингибитором (соответственно 92,5% и 41,1%). Сравнение коэффициентов торможения для предлагаемого ингибитора (13,3) и произведения γ для отдельных компонентов (5,4) свидетельствует о наличии синергизма и в этом случае.

Пример III. Опыт проведен с образцами индия в 5 н. Н3PO4 при 20°С и 90°С. Концентрации ингибиторов были те же, что и в примерах I и II. Степень защиты от коррозии соответственно составили 45,0 и 46,3% для предложенного ингибитора и 19,2 и 29,5% для известного, т.е. и в этом примере несомненно значительное превосходство предложенного ингибитора для защиты от коррозии. Для индия также обнаружено взаимное усиление защитного действия компонентов в предлагаемом ингибиторе по сравнению с результатом, полученным с отдельными компонентами (при аддитивности последних).

Следовательно, во всех случаях для трех испытанных металлов наблюдается синергическое усиление защитного эффекта.

Как из таблиц 1 и 2, так и примеров I-III вытекает вывод о значительном превосходстве предложенного ингибитора сравнительно с известным.

Проведенное сравнение эффективности широко применяемого ингибитора ПБ-5 с предлагаемым также показывает преимущество последнего (коэффициенты торможения соответственно 61 и 200 для серной кислоты при 90°С). Это обстоятельство весьма важно, т.к. кислотное травление металлов (в частности, стали) ведется при повышенных температурах. Кроме того, ПБ-5 коагулирует при накоплении ионов железа в растворе кислоты. Для предложенного ингибитора коагуляции не наблюдается.

На основе приведенных данных можно рекомендовать предлагаемый ингибитор для травления в кислотах стали, алюминия, индия, а также при кислотных очистках оборудования из перечисленных металлов.

Таблица 1Степень защиты от коррозии стали, алюминия и индия, а также степень защиты от наводороживания стали (концентрация ингибитора 5 г/л).№№ п/пМеталлКислота, концентрация, экв/лКонцентрация компонентов ингибитора, мас.%t°CСтепень защиты, %Продукт конденсацииПроизводное триазинаПроизводное имидазолаУротропинОт коррозииОт наводораживания123456789101СтальH2SO4, 311,115,033,440,52097,736,52СтальH2SO4, 312,912,629,245,32095,3-3СтальH2SO4, 314,710,325,050,02094,526,94СтальH2SO4, 311,115,033,440,59099,55СтальH2SO4, 312,912,629,245,39097,96СтальH2SO4, 314,710,325,050,09094,57СтальH2SO4, 511,115,033,440,52099,546,08СтальH2SO4, 512,912,629,245,32099,0-9СтальH2SO4, 514,710,325,050,02098,338,610СтальH2SO4, 511,115,033,440,59099,611СтальH2SO4, 512,912,629,245,39099,312СтальH2SO4, 514,710,325,050,09097,913СтальHCl, 311,115,033,440,52099,934,914СтальHCl, 312,912,629,245,32099,9-15СтальHCl, 314,710,325,050,02099,225,816СтальHCl, 311,115,033,440,59099,717СтальHCl, 312,912,629,245,39098,518СтальHCl, 314,710,325,050,09094,119СтальHCl, 511,115,033,440,52099,941,520СтальHCl, 512,912,629,245,32099,821СтальHCl, 514,710,325,050,02099,225,422СтальHCl, 511,115,033,440,59099,523СтальHCl, 512,912,629,245,39095,824СтальHCl, 514,710,325,050,09095,2

1234567891025СтальHCl, 711,115,033,440,52099,926СтальHCl, 712,912,629,245,32098,927СтальHCl, 714,710,325,050,02097,828СтальHCl, 711,115,033,440,59097,929СтальHCl, 712,912,629,245,39095,030СтальHCl, 714,710,325,050,09094,931СтальН3PO4, 511,115,033,440,52099,732СтальН3PO4, 512,912,629,245,32098,933СтальН3PO4, 514,710,325,050,02098,134СтальН3PO4, 511,115,033,440,59097,835СтальН3PO4, 512,912,629,245,39094,836СтальН3PO4, 514,710,325,050,09094,337АлюминийH2SO4, 311,115,033,440,52085,438АлюминийH2SO4, 312,912,629,245,32085,839АлюминийH2SO4, 314,710,325,050,02088,340АлюминийH2SO4, 311,115,033,440,59081,941АлюминийH2SO4, 312,912,629,245,39082,342АлюминийH2SO4, 314,710,325,050,09084,943АлюминийHCl, 311,115,033,440,52092,544АлюминийHCl, 312,912,629,245,32097,045АлюминийHCl, 314,710,325,050,02099,846АлюминийHCl, 311,115,033,440,59092,547АлюминийHCl, 312,912,629,245,39099,248АлюминийHCl, 314,710,325,050,09099,849АлюминийН3PO4, 311,115,033,440,52075,550АлюминийН3PO4, 312,912,629,245,32077,151АлюминийН3PO4, 314,710,325,050,02078,552АлюминийН3PO4, 311,115,033,440,59071,753АлюминийН3PO4, 312,912,629,245,39073,054АлюминийН3PO4, 314,710,325,050,09075,8

1234567891055ИндийH2SO4, 311,115,033,440,52063,956ИндийH2SO4, 312,912,629,245,32069,057ИндийH2SO4, 314,710,325,050,02074,5558ИндийH2SO4, 311,115,033,440,59072,959ИндийH2SO4, 312,912,629,245,39077,760ИндийH2SO4, 314,710,325,050,09080,561ИндийH2SO4, 511,115,033.440,52075,562ИндийH2SO4, 512,912,629,245,32077,963ИндийH2SO4, 514,710,325,050,02079,264ИндийH2SO4, 511,115,033,440,59071,965ИндийH2SO4, 512,912,629,245,39075,766ИндийH2SO4, 514,710,325,050,09077,967ИндийHCl, 311,115,033,440,52071,768ИндийHCl, 312,912,629,245,32073,969ИндийHCl, 314,710,325,050,02075,870ИндийHCl, 311,115,033,440,59069,071ИндийHCl, 312,912,629,245,39071,772ИндийHCl, 314,710,325,050,09078,573ИндийHCl, 511,115,033,440,52074,274ИндийHCl, 512,912,629,245,32076,175ИндийHCl, 514,710,325,050,02083,076ИндийHCl, 511,115,033,440,59066,977ИндийHCl, 512,912,629,245,39069,278ИндийHCl, 514,710,325,050,09077,579ИндийН3PO4, 511,115,033,440,52045,080ИндийН3PO4, 512,912,629,245,32049,281ИндийН3PO4, 514,710,325,050,02053,782ИндийН3PO4, 511,115,033,440,59046,383ИндийН3PO4, 512,912,629,245,39050,584ИндийН3PO4, 514,710,325,050,09055,8

Таблица 2Степени защиты от коррозии стали, алюминия и индия, а также степень защиты стали от наводороживания в соляной, серной и ортофосфорной кислотах известным ингибитором (продуктом конденсации анилина с каприновым альдегидом, концентрация 5 г/л)№ п/пМеталлКислота и ее концентрация, экв/лt°CСтепень защиты, %от коррозиииот наводороживания123451стальH2SO4, 32091,552-//-H2SO4, 5-//-90,993-//-H2SO4, 39090,84-//-H2SO4, 5-//-87,75-//-HCl, 32092,536-//-HCl, 5-//-94,937-//-HCl, 39090,28-//-HCl, 5-//-90,09-//-HCl, 72097,3410-//-HCl, 79096,211-//-Н3PO4, 52090,312-//--//-, 59087,513алюминийH2SO4, 32065,514-//--//-, 52065,715-//--//-9045,916-//--//-9052,217-//-HCl, 32041,118-//--//-, 52053,619-//--//-, 35050,320-//--//-, 55063,521-//-Н3PO4, 32059,022-//-Н3PO4, 35062,923индийH2SO4, 32039,024-//--//-, 52036,325-//--//-, 39042,926-//--//-, 59040,527-//-HCl, 32034,528-//--//-, 52044,929-//--//-, 39044,830-//--//-, 59048,331-//-Н3PO4, 52019,232-//-Н3PO4, 59029,5

Похожие патенты RU2320777C1

название год авторы номер документа
ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ В СЕРНОЙ, СОЛЯНОЙ И ОРТОФОСФОРНОЙ КИСЛОТАХ 2004
  • Кравцов Е.Е.
  • Шумеев А.М.
  • Янковский Л.С.
  • Янковский Д.С.
  • Старкова Н.Н.
  • Кондратенко Т.С.
RU2265675C1
ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ В СЕРНОЙ, СОЛЯНОЙ И ОРТОФОСФОРНОЙ КИСЛОТАХ 2008
  • Кравцов Евгений Евгеньевич
  • Степкин Алексей Михайлович
  • Яфарова Анжела Ранилевна
  • Слободян Данила Викторович
  • Старкова Наталья Николаевна
  • Огородникова Надежда Петровна
  • Кондратенко Антон Павлович
RU2385362C1
ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ В СЕРНОЙ, ХЛОРОВОДОРОДНОЙ И ОРТОФОСФОРНОЙ КИСЛОТАХ 2006
  • Кравцов Евгений Евгеньевич
  • Сасонов Иван Анатольевич
  • Дойников Роман Александрович
  • Старкова Наталья Николаевна
  • Огородникова Надежда Петровна
  • Лимонова Нино Тариеловна
  • Кондратенко Таисия Сергеевна
RU2330123C1
ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ В СЕРНОЙ И СОЛЯНОЙ КИСЛОТАХ 2009
  • Давлетов Заур Растямович
  • Кравцов Евгений Евгеньевич
  • Аптекарь Михаил Давыдович
  • Кириллова Дарья Игоревна
  • Голикова Анастасия Андреевна
  • Старкова Наталья Николаевна
  • Огородникова Надежда Петровна
  • Кондратенко Таисия Сергеевна
RU2398916C1
ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ В СЕРНОЙ, ХЛОРОВОДОРОДНОЙ И ОРТОФОСФОРНОЙ КИСЛОТАХ 2007
  • Давлетов Заур Растямович
  • Кравцов Евгений Евгеньевич
  • Долгов Яков Петрович
  • Плюта Марта Валерьевна
  • Касьянов Роман Олегович
  • Антонова Наталья Александровна
  • Кондратенко Таисия Сергеевна
RU2352687C1
ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ В СЕРНОЙ, СОЛЯНОЙ И ОРТОФОСФОРНОЙ КИСЛОТАХ 2006
  • Кравцов Евгений Евгеньевич
  • Стручин Егор Николаевич
  • Долгов Яков Петрович
  • Старкова Наталья Николаевна
  • Огородникова Надежда Петровна
  • Лимонова Нино Тариэловна
  • Кондратенко Таисия Сергеевна
RU2296816C1
ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ В СЕРНОЙ, СОЛЯНОЙ И ОРТОФОСФОРНОЙ КИСЛОТАХ 2005
  • Кравцов Евгений Евгеньевич
  • Баламедова Ульвина Акифьевна
  • Сидорова Анастасия Сергеевна
  • Идиатулин Роберт Анварович
  • Петровский Антон Валерьевич
  • Старкова Наталья Николаевна
  • Огородникова Надежда Петровна
  • Кондратенко Таисия Сергеевна
RU2324766C2
ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ В СЕРНОЙ, СОЛЯНОЙ И ОРТОФОСФОРНОЙ КИСЛОТАХ 2009
  • Вострикова Дарья Александровна
  • Бурлак Игорь Алексеевич
  • Кравцов Евгений Евгеньевич
  • Масалимова Дина Тельжановна
  • Старкова Наталья Николаевна
  • Аптекарь Михаил Давыдович
  • Огородникова Надежда Петровна
  • Кондратенко Таисия Сергеевна
RU2418099C1
ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ В СЕРНОЙ, СОЛЯНОЙ И ОРТОФОСФОРНОЙ КИСЛОТАХ 2001
  • Кравцов Е.Е.
  • Светашева Р.Р.
  • Шамьянова Д.А.
  • Старкова Н.Н.
  • Калиев С.Г.
  • Кондратенко Т.С.
RU2203981C2
ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ В СЕРНОЙ, СОЛЯНОЙ И СУЛЬФАМИНОВОЙ КИСЛОТАХ 2006
  • Кравцов Евгений Евгеньевич
  • Кобозев Артем Игоревич
  • Тайлянов Ержан Галимжанович
  • Чернова Ольга Константиновна
  • Каламбетова Любовь Сергеевна
  • Огородникова Надежда Петровна
  • Кондратенко Таисия Сергеевна
RU2296814C1

Реферат патента 2008 года ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ В СЕРНОЙ, СОЛЯНОЙ И ОРТОФОСФОРНОЙ КИСЛОТАХ

Изобретение относится к защите металлов от коррозии в кислых средах с помощью ингибиторов и может быть применено в травильных растворах и кислотных очистках оборудования. Ингибитор содержит, мас.%: α-оксинафтальизоникотин гидразид 11,1-14,7, 2,4,6-трис(2-изотиоуреидо)-сим-триазин гидроиодид 15,0-10,3, 2-(тиазолил-4)-бензимидазол 33,4-25,0, уротропин 40,5-50,0. Ингибитор замедляет коррозию стали, алюминия и индия, обеспечивает значительное снижение наводороживания стали. 2 табл.

Формула изобретения RU 2 320 777 C1

Ингибитор коррозии металлов в серной, соляной и ортофосфорной кислотах, содержащий продукт конденсации амина с альдегидом, отличающийся тем, что он дополнительно содержит 2,4,6-трис(2-изотиоуреидо)-сим-триазин гидройодид, 2-(тиазолил-4)-бензимидазол и уротропин, а в качестве продукта конденсации амина с альдегидом α-оксинафтальизоникотин гидразид при следующем соотношении компонентов, мас.%:

α-оксинафтальизоникотин гидразид11,1-14,72,4,6-трис(2-изотиоуреидо)-сим-триазин гидройодид15,0-10,32-(тиазолил-4)-бензимидазол33,4-25,0уротропин40,5-50,0

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2320777C1

ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ В СОЛЯНОЙ И СЕРНОЙ КИСЛОТАХ 2002
  • Кравцов Е.Е.
  • Андреев А.А.
  • Каримова Э.Г.
  • Старкова Н.Н.
  • Калиев С.Г.
  • Кондратенко Т.С.
RU2210627C1
ТУРБИНА В.Г
и др
Защита от коррозии стали в соляной кислоте продуктами конденсации аминов и альдегидов
Сборник статей
Ингибиторы коррозии металлов
ЦНИИ технологии судостроения
- М.: Судостроение, 1965, с.124-129
ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ В СЕРНОЙ, СОЛЯНОЙ И СУЛЬФАМИНОВОЙ КИСЛОТАХ 1995
  • Кравцов Е.Е.
  • Старкова Н.Н.
  • Дутлякова О.С.
  • Ушакова Н.М.
  • Кондратенко Т.С.
  • Годовиков В.П.
RU2126851C1
ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ В СЕРНОЙ И СОЛЯНОЙ КИСЛОТАХ 1996
  • Кравцов Е.Е.
  • Елисеев И.С.
  • Старкова Н.Н.
  • Калиев С.Г.
  • Ревина А.Е.
  • Сасина М.И.
  • Кондратенко Т.С.
RU2124578C1

RU 2 320 777 C1

Авторы

Кравцов Евгений Евгеньевич

Бурлак Игорь Алексеевич

Касьянов Роман Олегович

Фоменко Ольга Павловна

Старкова Наталья Николаевна

Огородникова Надежда Петровна

Горбачёв Семён Александрович

Половников Александр Борисович

Кондратенко Антон Павлович

Даты

2008-03-27Публикация

2006-07-19Подача