Ингибитор коррозии и отложений черных металлов в нейтральных водных средах Советский патент 1993 года по МПК C23F11/00 

Изобретение относится к области защиты черных металлов от коррозии и отложений осадков в нейтральных водных средах с помощью ингибиторов и может быть использовано для защиты теплообменной аппаратуры и оборудования замкнутых систем оборотного водоснабжения с высоким уровнем минерализации и повышенной температурой.

Цель изобретения - увеличение эффективности действия состава против коррозии и отложений в широком диапазоне температур и уровня минерализации.

Указанная цель достигается тем, что в состав для защиты металла от коррозии и отложения осадков в нейтральных водных средах, содержащий фосфонат, в частности оксиэтилидендифосфоновую кислоту и соединение Цинка, преимущественно хлорид цинка, вводится бис-(арилсульфонат) аммония при следующем соотношении компонентов, мг/л:

Бис-(арилсульфонат)

аммония3-4

Оксиэтилидендифосфоновая кислота10-13

Хлорид цинка1-2

В качестве исходного сырья для получения бис-(арилсульфонзта) аммония (далее БА) использована бис-арилсульфокислота, которая синтезирована по известной методике сульфированном остатка каталитического крекинга (легкий газойль) с последующей конденсацией продукта суль- фирования формалином.

00

со V4 ю VI

Получение бис-(арилсульфоната) аммония. К бисарилсульфокислоте добавляют 25%-ный водный раствор аммиака при перемешивании в количестве 30% от массы сульфокислоты

NhMOH

Н50.з АгСН2-Аг-50зН--- - --

МН4$Оз-Аг-СН2-Аг-50зМН4

Реакционную массу перемешивают 1,5-2 ч при 50-55°С.

Полученный продукт представляет собой 33 %-ный водный раствор темного цвета и имеет следующую характеристику:

Плотность/34 , г/см31,1109 рН 7,7 Вязкость кинематическая при 50°С, сСт 5,8 Активное вещество, % 22 Образцы углеродистой стали Ст.З испытывали в лабораторных условиях на коррозионную стойкость в промышленной оборотной воде. Для количественной оценки коррозионности воды и определения за- щитных свойств ингибитора выбран гравиметрический метод. Он является самым надежным способом, при котором сравнивается потеря веса металлического образца до и после испытания. Для подсчета эффекта ингибирования образцы испытывали в неингибированной воде.

Испытание защитных свойств ингиби- торных составов и определение их эффективности в оборотных водах проводили на установке, имитирующей реальные условия эксплуатации теплообменного аппарата.

Испытания проводили при температуре 90°С и уровне минерализации 4,5 г/л,

Рабочие растворы готовили на промышленной оборотной воде. Длительность испытаний 1000 ч, Во время проведения эксперимента концентрацию ингибирую- щего состава поддерживали постоянной.

Скорость коррозии рассчитывали по потере массы образцов:

Ск

М2 Ml

sir

, г/м ч,

где Mi, Мз - вес образца до и после испытаний, г:

s - площадь образца, м;

г - продолжительность испытаний образцов, ч,

,12 Ск, мм/год.

Группа коррозионной стойкости и балл стойкости определяются по десятибалльной шкале коррозионной стойкости метэллов (ГОСТ 13819-68). Защитный эффект ингибирования рассчитывается по формуле

Z

Ско - Ск1

ко

где Ско - скорость коррозии металла в среде без ингибирования, г/м2 ч;

Ск1 -скорость коррозии металла вереде с применением ингибитора, г/м2 ч.

Параллельно определяли скорость карбонатных отложений по известному методу. Весовая скорость отложений рассчитывалась по формуле

0 Ma - Mi ,2 Со р . у . г/м ч;

20

линейная скорость отложений:

ho 0,73 , мм /месяц,

РО

0

0

5

где Mi и М2 - вес образца до и после экспо- зиции (с отложениями), г;

F - площадь поверхности образца, м2;

Т - продолжительность экспозиции образца, ч;

0,73 - коэффициент пересчета; 0 РО - плотность (объемный вес) карбонатных отложений, г/см2, для плотных карбонатных отложений принято 2,28. Полученные результаты приведены втаблицеКак видно из таблицы, оптимальным является следующее соотношение ингредиентов ингибирующего состава, мг/л: БА3 ОЭДФ(Р2Об) . 10

+2л

Хлорид цинка (Zn )

1

Обработка оборотной воды с уровнем минерализации 4,5 г/л и температурой 90°С заявляемым составом приводит к максимальному снижению скорости коррозии до 0,001 мм/год (у прототипа 0,083 мм/год), Скорость карбонатных отложений при этом также минимальна: 0,0024 мм/год (у прототипа 0,098 мм/год).

Уменьшение концентрации БА до 2 мг/л и 1 мг/л в заявляемом составе приводит к увеличению скорости коррозии до 0,0077- 0,047 мм/год и скорости карбонатных отложений до 0,042-0,064 мм/год.

Увеличение концентрации БА до 4 мг/л

приводит к незначительному увеличению скорости коррозии - 0,0029 мм/год и скорости карбонатных отложений - 0,0066 мм/год. Дальнейшее увеличение концентрации БА до 5 мг/л увеличивает скорость

коррозии до 0,029 мм/год, скорость карбонатных отложений до 0,048 мм/год.

Соответственное увеличение концентрации ОЭДФ до 13 мг/л и хлорида цинка до 2 мг/л также незначительно увеличивает скорость коррозии до 0,0042 мм/год и скорость карбонатных отложений до 0,0083 мм/год.

Уменьшение концентрации ОЭДФ до 8 мг/л и хлорида цинка до 0,5 мг/л, а также увеличение концентрации ОЭДФ до 15 мг/л и хлорида цинка до 3 мг/л приводит к увеличению скорости коррозии до 0,028-0,041 мм/год и скорости карбонатных отложений до 0,047-0,080 мм/год.

Следовательно, оптимальной концентрацией ингредиентов заявляемого состава является, мг/л:

БА3,0 ОЭДФ(Р205) 10,0 Хлорид цинка(Zn+) 1,0 Предлагаемый состав позволяет значительно снизить скорость коррозионных разрушений углеродистой стали (до 0,001

мм/год) по сравнению с известным составом, повысить степень защиты от карбонат- ных отложений при высоком уровне минерализации и высокой температуре обо- ротной воды, кроме того, существенно снизить рабочие концентрации и исключить применение дорогостоящих реагентов. Формула изобретения Ингибитор коррозии и отложений чер- ных металлов в нейтральных водных средах, содержащий оксиэтилидендифосфоновую кислоту и хлорид цинка, отличзющийс я тем, что, с целью усиления эффективности действия состава против коррозии и от- ложения осадков при высоком уровне минерализации и высокой температуре, он дополнительно содержит бис-(арилсульфо- нат) аммония при следующем соотношении ингредиентов, г/л: Оксиэтилидендифосфоновая кислота10-13 Хлорид цинка 1-2 бис-(Арилсульфонат)

аммония

3-4

Продолжение таблицы

Изобретение относится к области защиты черных металлов от коррозии и отложения осадков в нейтральных водных средах с помощью ингибиторов и может быть использовано для защиты теплообменной аппаратуры и оборудования замкнутых систем оборотного водоснабжения с высоким уровнем минерализации и повышенной температурой. Сущность: ингибитор содержит бис-(арилсульфонат) аммония при следующем соотношении ингредиентов, мг/л: ок- сиэтилидендифосфоновая кислота 10-13; хлорид цинка Zn+2 1-2; бис-(арилсульфонат) с аммо.ния 3-4. 1 табл. о %О