ВОДОРАСТВОРИМЫЙ ИНГИБИТОР-КОНСЕРВАНТ АТМОСФЕРНОЙ КОРРОЗИИ Российский патент 2011 года по МПК C23F11/00 

Изобретение относится к области защиты металлов, в частности к противокоррозионным средствам защиты, и может быть использовано для защиты внутренних поверхностей нагрева энергетического оборудования от атмосферной коррозии на период длительного останова в ремонт, резерв или транспортировки.

Известны различные противокоррозионные композиции, в состав которых входят амины и их производные, органические кислоты и жирные кислоты, выделенные из животных жиров, гидрированных растительных масел [1].

Известны ингибирующие композиции [2, 3], основным компонентом которых являются жирные кислоты таллового масла. Ингибитор ФМТ [2] хорошо растворим в органических растворителях и может быть использован как присадка к маслам, углеводородным топливам. Однако его основным недостатком является слабая растворимость в воде, что существенно снижает его консервирующую способность. Оптимизированным вариантом ФМТ является ингибитор коррозии [3], содержащий концентрат жирорастворимый хвойный. Недостатком известной композиции является невозможность ее индивидуального использования как консерванта атмосферной коррозии.

Известна композиция для ингибирования коррозии металлов [4], в состав которой входят жидкое стекло, изопропиловый спирт, вода, а также для повышения защитных свойств композиции - полиэтиленполиамин и водная вытяжка кубового остатка производства хвойного эфирного масла из древесной зелени. В качестве амина в известной композиции используется полиэтиленполиамин. Достоинством известной композиции является ее дешевизна, недостатком - привязка к определенной сырьевой базе (водная вытяжка кубового остатка производства хвойного эфирного масла из древесной зелени).

Известен ингибитор коррозии металлов [5], содержащий смешанное талловое масло, и в качестве амина могут использоваться: цианэтилированный этилендиамин, или полиэтиленполиамин, или диэтилентриамин. Достоинством данной композиции является ее способность проявлять достаточно высокие защитные качества при использовании в водных средах, содержащих минеральные соли, кислород и сероводород. К недостаткам известной композиции можно отнести необходимость строгого соблюдения оптимального соотношения компонентов, так как недостаток, а особенно избыток, резко ухудшают свойства композиции.

Известен ингибитор коррозии металлов [6], содержащий жирные кислоты талловых масел и в качестве амина - диэтаноламин. Достоинством ингибитора является достаточно высокая эффективность защиты металлов от атмосферной коррозии. Недостатком известного ингибитора является то, что он представляет собой пасту и для использования его необходимо предварительно разогреть. Также диэтаноламин, входящий в состав композиции, обладает резким неприятным запахом, что требует использования специальных средств защиты рабочими. Это отрицательно сказывается на условиях труда и приводит к удорожанию процесса консервации.

Известны композиции, в состав которых в качестве аминов включен циклогексиламин, а в качестве кислотной основы содержат синтетические жирные кислоты. Однако известные композиции имеют сложный состав, они применяются в качестве герметиков [7], абразивной пасты [8], смазочно-охлаждающей жидкости [9] и т.д. Известен способ влагозащиты печатных плат [10], в котором на одном из заключительных этапов платы погружают в раствор, включающий соль циклогексиламина и синтетических жирных кислот. Наличие жирных кислот делает практически невозможным растворение известных ингибиторов в воде.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является контактный ингибитор коррозии М-1 [11, прототип]. Ингибитор коррозии представляет собой пастообразное или твердое вещество, в состав которого входит соль циклогексиламина и синтетических жирных кислот, массовая доля циклогексиламина при этом составляет 31-34%. Контактный ингибитор коррозии М-1 обладает удовлетворительными ингибирующими свойствами, обеспечивает консервацию паровых котлов на длительный срок. Недостатком прототипа является то, что перед приготовлением рабочего раствора его необходимо разогреть, т.е. стандартная схема консервации должна содержать дополнительные разогревающие устройства (например, распарочные), что приводит к увеличению затрат и удорожанию процесса консервации. Другим существенным недостатком прототипа является образование «шапки» (сгустки ингибитора) при охлаждении раствора, всплытие этой «шапки» внутри котла и засорение импульсных линий сгустками ингибитора, что приводит к неполадкам в работе контрольно-измерительного оборудования и автоматики (КИПиА).

Технической задачей изобретения является улучшение эксплуатационных свойств ингибитора атмосферной (стояночной) коррозии, в частности приготовление предлагаемой композиции без разогрева ингибитора и использования дополнительных устройств, для его осуществления; высокой степени растворимости в воде; а также повышение эффективности защиты металлов от коррозии при соблюдении современных требований защиты окружающей среды.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что при использовании общих с прототипом признаков (в частности, использования в качестве амина - циклогексиламина) в соответствии с изобретением ингибитор-консервант в качестве кислотной основы содержит жирные кислоты таллового масла (ЖКТМ), а также в качестве диспергирующего компонента дополнительно содержит диэтиленгликоль и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ЖКТМ 30-35 Диэтиленгликоль 30-49,9 Циклогексиламин 15-20 Вода 0,1-20

В отличие от прототипа предлагаемый ингибитор-консервант коррозии представляет собой однородную жидкость красно-коричневого цвета, без резкого запаха, хорошо растворим в воде, устойчив к коагуляции, имеет низкую температуру застывания (не выше -15°С). Рабочий раствор сохраняет свои защитные свойства в течение длительного времени, без выпадения осадка и образования сгустков.

Для консервации энергетического оборудования используется существующая стандартная схема кислотной промывки. В баке готовится 1,5-2,0% рабочий раствор ингибитора и закачивается непосредственно в котел, до его полного заполнения, включая барабан, водяной экономайзер и пароперегреватель.

Схема консервации при использовании заявляемого водорастворимого ингибитора-консерванта следующая: бак приготовления раствора - насос - котел - бак приготовления раствора. Рабочий раствор ингибитора-консерванта при контакте с поверхностями нагрева энергетического оборудования образует мономолекулярную защитную пленку, которая сохраняется длительное время как в заполненном раствором, так и в опорожненном состоянии при отсутствии механического воздействия.

Контур консервации при использовании ингибитора-прототипа включает бак для разогрева ингибитора. Исключение стадии разогрева и использование только стандартных контуров значительно упрощает и удешевляет процесс консервации.

Отличительные признаки технического решения в заявляемой композиции позволили получить новый неожиданный эффект, выражающийся в возможности многократного использования водорастворимого ингибитора-консерванта. При снижении концентрации консервирующего раствора менее 1,0% возможно восстановление концентрации раствора путем добавления расчетного количества ингибитора и доведения его концентрации до 2%. При восстановлении концентрации ингибирующего раствора соответственно сохраняются и защитные свойства ингибитора.

Возможность многократного использования ингибитора-консерванта позволяет решить проблему соответствия современным экологическим требованиям, предъявляемым к процессам консервации энергетического оборудования, так как отсутствие стадии сброса ингибитора исключает необходимость процесса нейтрализации стоков.

Процесс изготовления заявляемого ингибитора-консерванта следующий:

в реактор подаются жирные кислоты талового масла (ЖКТМ) и разогревается до температуры 40°С, затем подается циклогексиламин (ЦГА). Проводится экзотермическая реакция при температуре 70°С в течение 2-3 часов до полного ее завершения; далее подаются диэтиленгликоль (ДЭГ) и вода, перемешиваются до получения однородной массы; охлаждение и отгрузка в тару.

В качестве исходных компонентов для производства водорастворимого ингибитора-консерванта атмосферной коррозии были использованы жирные кислоты талового масла (ГОСТ 14845-79), циклогексиламин (ТУ 2416-010-05761637-2006), диэтиленгликоль (ГОСТ 10136-77), вода.

Опытные консервации котлов предлагаемым ингибитором были проведены на электростанциях Башкирэнерго (Новосалаватская ТЭЦ, Салаватская ТЭЦ, Уфимская ТЭЦ №3, Кумертауская ТЭЦ), а также на Магаданской ТЭЦ, Кемеровской ТЭЦ, Кузнецкой ТЭЦ, Казанской ТЭЦ №1. Ингибитор относится к 4 классу токсичности.

Анализ эффективности предлагаемого водорастворимого ингибитора-консерванта атмосферной коррозии и прототипа ингибитора М-1 проведен по результатам консервации котлов Е-420/140ГМ, станционный №6, Новосалаватской ТЭЦ и К-200/32ГМ, станционный №10, Уфимской ТЭЦ-1 ингибитором М-1 и котлов Е-230/100ГМ, станционный №8, Е-230-100ГМ, станционный №10, Салаватской ТЭЦ и котлов Е-220/100К, станционный №5, Е-170100К, станционный №1, ТЭЦ г.Кумертау предлагаемым ингибитором. Перед проведением консервации в котлах были установлены индикаторы коррозии для того, чтобы можно было следить за состоянием металла при консервации.

По данным Башкирэнерго при консервации ингибитором М-1 скорости коррозии индикаторов котла Уфимской ТЭЦ-1 (г/м² × ч) были следующими: барабан - 0,0075; экраны: левая сторона - 0,0075, правая сторона - 0,0071.

Индикаторы, установленные в котле станционном №6 Новосалаватской ТЭЦ, показали следующие скорости коррозии (г/м² × ч): водяной экономайзер - 0,0086; двусветный экран - 0,0063; барабан - 0,0034. При пуске данного котла первый анализ котловой воды на содержание железа дал значение 520 мкг/л.

Ингибитором заявляемого состава консервировались котлы Салаватской ТЭЦ и ТЭЦ г.Кумертау. Скорости коррозии по индикаторам коррозии (г/м² × ч) были следующие. На Салаватской ТЭЦ котел станционный №8 - барабан - 0,0016; котел, станционный №10 - барабан - 0,0254. На ТЭЦ г. Кумертау: котел станционный №1 - барабан - 0,0009; котел, станционный №5 - барабан - 0,0028.

В таблице приведены конкретные составы заявляемого ингибитора-консерванта и результаты его применения.

Соотношение компонентов, мас.%: Пример 1 Пример 2 Пример 3 Жирные кислоты талового масла 25 32 55 Циклогексиламин 23 17 12 Диэтиленгликоль 47 46 32 Вода 5 5 1 Полученный результат Хорошая растворимость в воде, однородный рабочий раствор, необходимая концентрация ингибитора в рабочем растворе выше, чем в примере 2, выше себестоимость продукции. Хорошая растворимость в воде, однородный рабочий раствор, минимальная концентрация ингибитора. Излишки непрореагировавших ЖКТМ плавают на поверхности рабочего раствора, необходимо повышать концентрацию ингибитора для получения защитной пленки на консервируемом оборудовании.

В начальный период растопки котла №8 содержание железа в котловой воде достигало 10 мг/л, а пробы имели рыже-коричневый цвет и содержали большое количество взвеси. После продувок дренажей нижних коллекторов через 12 ч после растопки содержание железа снизилось до 1 мг/л в чистом и до 2 мг/л в солевом отсеках. Снижения рН котловых вод не наблюдалось. Значение рН изменялось от 8,89 до 10,74 в чистом отсеке и от 9,35 до 11,5 в солевом отсеке.

Таким образом, при использовании водорастворимого ингибитора-консерванта скорость коррозии стала ниже, чем при использовании прототипа. Как указывалось выше, технология использования предлагаемого консерванта исключает необходимость разогрева ингибитора для приготовления консервирующего раствора, что снижает общие затраты на проведение консервации.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Розенфельд И.Л., Рубинштейн Ф.И., Жигалова К.А. «Защита металлов от коррозии лакокрасочными покрытиями». - М.: Химия, 1987. - 223 с.

2. Заявка на изобретение RU 97101732, дата подачи 05.02.97, кл. 6C23F11/02, С10М101/04 «Ингибитор коррозии «ФМТ» / Трусов В.И., Кисилев В.Л., Некрасова В.Б., Алцыбеева А.И., Кузинова Т.М., Горнштейн С.И.

3. Патент RU 2256005 с приоритетом от 24.05.04, кл. 6C23F11/02, С10М139/00 «Ингибитор коррозии» / Трусов В.И., Татаренков И.В., Некрасова В.Б., Курныгина В.Т.

4. Патент SU 1728305 с приоритетом от 23.04.92, кл. 5C23F11/08 «Композиция для ингибирования коррозии металлов в водных средах» / Трушевская A.M., Афанасьева Т.И., Шимкович Е.П.

5. Патент RU 2090655 с приоритетом от 30.11.93, кл. 6C23F11/08

«Ингибитор коррозии металлов» / Загиров М.М., Кудряшова Л.В., Бойко В.В., Большунов В.Г., Хасанов Ш.Г., Каримов Н.В.

6. www.helamin.ru/practice/raol.shtml

7. Заявка на изобретение RU 2000127435, дата подачи 02.11.2000, кл. 7С09К3/10, С10М101/04 «Герметическая жидкость» / Шереметова А.А., Шереметов С.П., Шереметов А.С., Шереметов С.С.

8. Патент RU 2061730 с приоритетом от 27.05.93, кл. 6С09К3/14 «Абразивная паста» / Акционерное общество открытого типа «ВНИПП».

9. Патент RU 2109036 с приоритетом от 12.01.95, кл. 6С10М173/02 «Концентрат водной смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов» / Шалунов Г.П., Шалунов Е.П., Сайдаков Ю.Н., Андреев В.Л., Ваганов В.К., Кузнецова М.А., Курзанова С.З.

10. Патент SU 1840454 с приоритетом от 29.06.87, кл. Н05К3/00 (2006.01) «Способ влагозащиты печатных плат с навесными элементами» / Максимов Б.Н., Рябинин Н.А., Сапгир Е.В., Горбунов В.А., Рассказов И.Д., Соколова М.Е., Овсянникова А.А., Ирисова Е.В., Рылеева Н.А., Вершилов С. В., Мунгалов В.Е., Данилин Ю.И., Иваненков А.Г., Ганкин Е.А.

11. ТУ 602-1132-78 «Ингибитор коррозии М-1» (Циклогексиламина малорастворимая соль) (ПРОТОТИП).

Изобретение относится к области защиты металлов, в частности к противокоррозионным средствам защиты, и может быть использовано для защиты внутренних поверхностей нагрева энергетического оборудования от атмосферной коррозии на период длительного останова в ремонт, резерв или транспортировки. Водорастворимый ингибитор-консервант содержит, мас.%: жирные кислоты таллового масла (ЖКТМ) 30-35; циклокегсиламин 15-20; диэтиленгликоль 30-49,9; воду 0,1-20. Технический результат - улучшение эксплуатационных свойств ингибитора атмосферной (стояночной) коррозии, в частности приготовление предлагаемой композиции без разогрева ингибитора и использования дополнительных устройств, высокая степень растворимости в воде, а также повышение эффективности защиты металлов от коррозии. 1 табл.

Водорастворимый ингибитор-консервант атмосферной коррозии металлов, содержащий в качестве кислотной основы жирные кислоты таллового масла (ЖКТМ), в качестве амина - циклогексиламин, отличающийся тем, что он дополнительно в качестве диспергирующих компонентов содержит диэтиленгликоль и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
ЖКТМ 30-35 циклогексиламин 15-20 диэтиленгликоль 30-49,9 вода 0,1-20