Состав для ингибирования солеотложений и коррозии металлов в системах водопользования

Авторы патента:

Чиркунов Александр Александрович (RU)

C23F11/167 - фосфорсодержащие соединения

Владельцы патента RU 2398050:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТИВОВ И ОСОБО ЧИСТЫХ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ "ФГУП ИРЕА" (RU)

Изобретение может быть использовано для стабилизационной обработки воды в системах водооборотного снабжения промышленных и энергетических предприятий и в коммунальном хозяйстве. Состав содержит гидроксиэтилидендифосфоновую кислоту (ОЭДФ), нитрилотриметилфосфоновую кислоту(НТФ), гексаметилендиаминтетраметиленфосфоновую кислоту (ГМДТФ) и воду при мольном соотношении суммарного количества ОЭДФ и НТФ к количеству ГМДТФ, равном (2-4):1. Состав не токсичен и обладает высокой эффективностью при низких концентрациях.

Изобретение относится к составам, применяемым для ингибирования солеотложений и коррозии металлов в системах водопользования, и непосредственно касается составов на основе фосфорсодержащих органических комплексообразующих соединений, которые могут быть использованы для стабилизационной обработки воды в системах водооборотного снабжения промышленных и энергетических предприятий и в коммунальном хозяйстве.

Для предотвращения солеотложений и ингибирования коррозии в системах водопользования и теплоснабжения, как известно, применяются различные составы, содержащие как органические, так и неорганические компоненты. В качестве органических компонентов таких составов широко применяются фосфорсодержащие комплексообразователи:

гидроксиэтилидендифосфоновая кислота (ОЭДФ), ее цинксодержащее производное (ОЭДФ-Zn), нитрилотриметилфосфоновая кислота (НТФ) и другие. Известен ряд ингибирующих составов, включающих ОЭДФ. Например, ОЭДФ является компонентом состава, применяемого для ингибирования коррозии, который дополнительно содержит гексаметафосфат натрия, серно-кислотный цинк, бихромат калия (SU 1834915, 1993). В качестве основного компонента ОЭДФ введена и в известный состав для ингибирования солеотложений и коррозии, содержащий также гидроксид натрия и оксид цинка (RU 2205157, C02F 5/14, 2005), и в широко используемый в промышленности препарат ОЭДФ-Zn, представляющий собой 23-25%-ный водный раствор цинкового комплекса ОЭДФ, который используется для стабилизационной очистки воды систем водопользования (А.П.Ковальчук. Новости теплоснабжения 2001, №1, с.32).

Другое, широко применяемое в данной области комплексообразующее соединение - нитрилотриметилфосфоновая кислота (НТФ) - также является компонентом ряда известных составов для ингибирования солеотложений и коррозии, содержащих наряду с указанной кислотой такие компоненты, как органические кислоты((малеиновая, винилсульфоновая, винилфосфоновая), окиси и соли металлов (нитрит натрия, галогенид щелочного металла, оксид цинка) (RU 2115631, C02F 5/14/ 1998; US 3699048; SU 1414794, C02F 5/10, 1988; SU 1224277, C02F 5/00, 1986; SU 1116023, C02F 5/00, 1984).

В составы, используемые для ингибирования солеотложений и коррозии, кроме широко применяемых ОЭДФ и НТФ, как известно, вводятся и другие комплексообразующие соединения, например, метилиминодиметилфосфоновая кислота (МИДФ) / RU 2177458, C02F 5/14, 2001/, гексаметилендиаминтетраметиленфосфоновая кислота (ГМДТФ) и ее цинксодержащий комплекс (RU 2328453, C02F 5/14, 2008).

В разработках последних лет особое внимание уделяется составам многофункционального назначения, которые ингибируют и коррозию, и отложение различных солей (карбонатных, сульфатных, железоокисных). Например, многофункциональным действием обладает известный состав, содержащий оба рассмотренных выше комплексообразующих соединения, а именно ОЭДФ (1-57 мас.%) и НТФ (1-57 мас.%), а также содержащий диалкилдиметиламмоний хлорид (1-20 мас.%), пропиленгликоль (1-30 мас.%) и воду - остальное (RU 2255053, C02F 5/14, 2005). Эффективность ингибирования данным составом солеотложений оценивалась скоростью солеотложения, а коррозии - скоростью коррозии и определялась гравиметрическим методом (Методическое руководство по пуску и наладке сооружений водного хозяйства предприятий черной металлургии. Изд. МЧМ СССР, Чермет Энерго, г.Москва, 1984).

Для повышения эффективности ингибирования коррозии и солеотложений при одновременном снижении расхода реагента предлагается новый состав, содержащий нитрилотриметилфосфоновую кислоту (НТФ), гидроксиэтилидендифосфоновую кислоту (ОЭДФ) и гексаметилендиаминтетраметилфосфоновую кислоту (ГМДТФ) и воду при молярном соотношении суммарного количества НТФ и ОЭДФ к ГМДТФ, равном 2-4:1.

Новое средство, как и прототип, включает ОЭДФ и НТФ, которые, как известно, являются эффективными ингибиторами сульфатных и карбонатных отложений, предотвращают рост кристаллов этих нерастворимых солей в воде и удерживают накипеобразующие минералы в растворенном состоянии.

Основное отличие нового состава от известного заключается в том, что он содержит три фосфонатных компонента (ОЭДФ, НТФ, ГМДТФ) и не содержит дополнительные компоненты, как в прототипе.

Исследование ингибирующей способности в отношении солеотложений осуществляли определением массы солеотложений на вращающемся дисковом электроде после экспозиции в течение 0,5-1,0 часа при плотности тока 2-3 мА/см со скоростью вращения электрода 800-2000 об/мин в воде, содержащей испытываемый реагент.

Для изучения роли ГМДТФ было проведено сравнительное исследование ингибирующей способности смеси, содержащей только два компонента (ОЭДФ и НТФ), и смеси, содержащей три компонента (ОЭДФ, НТФ, ГМДТФ). Дополнительные исследования показали существенное преимущество трехкомпонентной смеси перед указанной выше двухкомпонентной смесью, а именно усиление активности всего трехкомпонентного состава в качестве ингибитора солеотложений в 2-4 раза по сравнению с двухкомпонентной смесью и, соответственно, в качестве ингибитора коррозии, в среднем, в 10 раз.

Повышение эффективности ингибирования солеотложений в предлагаемом составе благодаря наличию ГМДТФ обусловлено наличием в молекуле ГМДТФ двух фрагментов, содержащих иминодиметилфосфоновую группировку, связанных между собой длинной подвижной цепочкой углеродных атомов. Они, в отличие от ОЭДФ и НТФ, могут сорбироваться на нескольких зародышевых частицах солей жесткости, препятствуя, тем самым, образованию отложений при значительно меньших концентрациях. В случае ингибирования коррозии большая по размеру молекула ГМДТФ(по сравнению с НТФ и ОЭДФ) способна, по всей вероятности, пассивировать большую поверхность металла и образовывать исключительно труднорастворимые бинарные комплексы, предохраняя металл от коррозии.

Эффективность предлагаемого состава в качестве ингибитора коррозии определяли гравиметрическим и электрохимическим методами с помощью прибора "Эксперт 004" (Ануфриев Н.Г., Комаров Е.Е., Смирнова М.Е. Коррозия. Материалы. Защита. 2004, №1, с.42-47) по стандартной методике.

Существенное влияние на эффективность состава оказывает количественное соотношение всех трех компонентов, которое подбиралось экспериментально. Как показали исследования, завышение либо занижение содержания каждого из компонентов отрицательно сказывается на эффективности состава как ингибирующего средства. Увеличение мольного соотношения смеси ОЭДФ и НТФ к ГМДТФ более чем 4:1 приводит к значительному снижению эффективности состава как ингибирующего средства, а уменьшение величины мольного соотношения данных компонентов не приводит к усилению эффектов ингибирования, но весьма повышает стоимость ингибирующего средства, что делает его применение экономически нецелесообразным (1:1).

Новый состав получают следующим образом. В эмалированный реактор вместимостью 50 л, снабженный рубашкой для охлаждения, мешалкой, заливают рассчитанное количество воды и при работающей мешалке засыпают последовательно рассчитанное количество НТФ, ОЭДФ и ГМДТФ(исходя из их мольного соотношения). Образовавшуюся суспензию перемешивают 15-20 минут и нейтрализуют до рН 6,5-1,0 с помощью 12%-ного водного раствора гидроксида натрия при температуре не более 45°С и выдерживают при этой температуре. Получают ингибирующий состав в виде водного стабильного при хранении раствора.

Эффективность нового состава иллюстрируется на примере 3^x образцов реагентов, полученных вышеописанным способом.

Состав 1
Мольное соотношение	(ОЭДФ+НТФ):ГМДТФ = 2:1
Концентрация реагента (мг/л)	1,0	2,0
Количество отложений (г/м²·час)	0,03	0,02
Эффективность - Э₁ (%)	95	97
Величина коррозии (г/м²·час)	0,15	0,14
Эффективность Э₂ (%)	44	48
Состав 2
Мольное соотношение	(ОЭДФ+НТФ):ГМДТФ = 3:1
Концентрация реагента(мг/л)	1,0	2,0
Количество отложений (г/м²·час)	0,03	0,02
Эффективность - Э₁ (%)	95	97
Величина коррозии (г/м²·час)	0,15	0,14
Эффективность Э₂ (%)	44	48
Состав 3
Мольное соотношение	(ОЭДТФ+НТФ):ГМДТФ = 4:1
Концентрация реагента(мг/л)	1,0	2,0
Количество отложений (г/м²·час)	0,04	0,03
Эффективность - Э₁ (%)	93	95
Величина коррозии (г/м²·час)	0,16	0,15
Эффективность Э₂ (%)	41	44

Эффективность ингибирования солеотложений (Э₁%) рассчитывали по формуле:

Э₁=(А₁-А₂)А₁·100%,

где А₁- количество отложений в контрольном опыте, г/м²·час;

А₂- количество отложений после опыта с реагентом, г/м²·час.

Эффективность ингибирования коррозии после двухчасовой экспозиции оценивали по формуле:

Э₂=(В₁-В₂)В₁·100%,

где В₁- величина коррозии в контрольном опыте, г/м²·час;

В₂ - величина коррозии в опыте с реагентом, г/м²·час.

Из вышеприведенных данных видно, что составы, получаемые по данному способу, позволяют с высокой эффективностью обрабатывать воду для ингибирования солеотложений и коррозии при низкой концентрации обрабатывающего реагента. При постоянной обработке проточной воды данными составами в количестве 5 мг/л достигается эффективность ингибирования коррозии до 87%.

Состав для ингибирования солеотложений и коррозии в системах водопользования, включающий гидроксиэтилидендифосфоновую кислоту, нитрилотриметилфосфоновую кислоту в водной среде, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гексаметилендиаминтетраметиленфосфоновую кислоту при мольном соотношении суммарного количества гидроксиэтилидендифосфоновой кислоты и нитрилотриметилфосфоновой кислоты к количеству гексаметилендиаминтетраметиленфосфоновой кислоты, равном (2-4):1.

Изобретение относится к способам защиты металлов от коррозии в водных средах, а более конкретно к способам защиты стального оборудования от коррозии в нейтральных и щелочных водных средах фосфорсодержащими соединениями, и может найти применение, например, для защиты стальных частей технологического оборудования, котлов, котельно-вспомогательного и другого оборудования в промышленности, энергетике и коммунальном хозяйстве, а также для защиты от коррозии различных систем водоснабжения.

Длинноцепные алкилфосфоновые кислоты в качестве ингибитора коррозии мягкой стали и способ их получения // 2337914

Изобретение относится к фосфорорганической химии, а именно к способу получения длинноцепных алкилфосфоновых кислот, обладающих антикоррозионной активностью, на основе -олефинов промышленной фракции C16 -C18 и С20-С 26.

Ингибитор коррозии в средах, содержащих сероводород и углекислый газ // 2337181

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в высокоминерализованных средах, содержащих сероводород и углекислый газ, с помощью ингибиторов и может быть использовано при добыче, подготовке, транспортировке и переработке нефти.

Состав для предотвращения коррозии и солеотложения // 2334689

Способ предотвращения солеотложений и коррозии в системах водоснабжения и отопления // 2328453

Изобретение относится к способам предотвращения минеральных отложений и коррозии и может быть использовано в водоподготовке систем отопления, охлаждения и оборотного водоснабжения.

Ингибиторы коррозии для водных систем // 2324767

Изобретение относится к способу ингибирования коррозии в водных системах. .

Оксиэтилированные алкил-(или фенол) метил или этилфосфиты n-метил или этилалкиламмония в качестве ингибиторов коррозии, обладающие бактерицидной активностью в отношении сульфатвосстанавливающих бактерий // 2298555

Изобретение относится к химии фосфорорганических соединений, а именно к азот- и фосфорсодержащим соединениям, которые могут найти применение в качестве средств защиты нефтепромыслового оборудования от сероводородной и микробиологической коррозии, в системах добычи, транспорта, хранения нефти, в заводняемых нефтяных пластах и при вторичных методах добычи нефти.

Состав для защиты от коррозии и биообрастания // 2293799

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано в системах оборотного водоснабжения, на тепловых станциях и нефтехимических установках.

Ингибитор коррозии и солеотложения (варианты) // 2256727

Изобретение относится к составам ингибиторов для предотвращения карбонатных, сульфатных, железоокисных отложений, а также для разрушения этих отложений, в частности в оборотных циклах систем охлаждения, мокрой очистки газов, теплоснабжения и гидротранспорта.

Ингибитор коррозии в минерализованных сероводородсодержащих нефтепромысловых средах // 2255142

Изобретение относится к средствам защиты нефтепромыслового оборудования от сероводородной коррозии и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. .

Способ предотвращения солеотложений, коррозии и биообрастаний в системах водоснабжения // 2409523

Изобретение относится к способам предотвращения минеральных отложений, коррозии и биообрастаний и может быть использовано в водоподготовке замкнутых систем отопления, охлаждения, оборотного водоснабжения

Ингибитор коррозии // 2430997

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии ингибиторами в минерализованных водных средах, содержащих растворенный кислород и углекислый газ, а именно - к защите от локальной (питтинговой) коррозии материалов трубопроводов, металлоконструкций промышленного назначения, оборудования, сооружений транспортной инфраструктуры, изготовленных из низколегированных и низкоуглеродистых сталей, ингибиторами, представляющими собой фосфорсодержащие соединения

Фосфорсероорганический ингибитор коррозии стали на основе альфа-олефинов промышленной фракции c16, c18 // 2449056

Изобретение относится к области защиты от коррозии стальных изделий

Ингибитор коррозии // 2458184

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано в системах оборотного водоснабжения и теплоснабжения химических, нефтехимических, энергетических и других промышленных предприятий

Ингибитор коррозии-бактерицид // 2464359

Изобретение относится к области защиты оборудования от сероводородной и углекислотной коррозии в минерализованных водных и водонефтяных средах и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности

Способ предотвращения солеотложений и коррозии в системах водоснабжения // 2486138

Изобретение относится к способам предотвращения отложении и коррозии и может быть использовано в системах оборотного водоснабжения

Способ предотвращения солеотложений и коррозии в системах водоснабжения // 2486139

Изобретение относится к способам предотвращения отложений и коррозии и может быть использовано в системах оборотного водоснабжения

Способ защиты стального оборудования от коррозии в водных средах // 2499083

Изобретение относится к защите стального оборудования, трубопроводов и систем водоснабжения от коррозии в водных средах. Способ включает контролирование содержания кислорода в водной среде в интервале от 0,1 до 6,0 мг/дм3 и введение в водную среду ингибитора - цинкового комплекса 1-гидроксиэтилидендифосфоновой кислоты. При этом после введения в водную среду указанного ингибитора осуществляют избирательное осаждение защитной пленки на коррозионные очаги поверхности стального оборудования путем обеспечения содержания в водной среде магния от 0,208 до 6,23 моль/м3, температуры водной среды от 35 до 95°С и рН водной среды от 5,8 до 11,1. В частности в качестве упомянутого комплекса используют цинковый комплекс 1-гидроксиэтилидендифосфоновой кислоты, содержащий локализованную π-связь между атомами фосфора и кислорода. Изобретение позволяет повысить степень защиты стального оборудования от коррозии в водных средах в широком диапазоне величины рН. 8 з.п. ф-лы, 10 ил., 7 табл.

Состав для предотвращения неорганических отложений // 2505623

Изобретение относится к составам для предотвращения неорганических отложений и коррозии и может быть использовано в нефтяной промышленности, в частности в скважинах и на скважинном оборудовании. Состав содержит, мас.%: 1-гидроксиэтан-1,1-дифосфоновую кислоту - 0,5-4,5; 2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновую кислоту - 0,5-25,0; динатриевую соль диэтилентриаминпентаметиленфосфоновой кислоты - 0,2-12,0; моноэтаноламин - 0,5-22,0; метиловый спирт - 20,0-35,0 и воду - до 100. Состав обладает высокой ингибирующей способностью по отношению к неорганическим отложениям кальция. 1 табл.

Способ получения ингибитора коррозии // 2519685

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано для систем оборотного водоснабжения и теплоснабжения промышленных предприятий. Способ включает смешение продукта взаимодействия оксиэтилидендифосфоновой кислоты и аскорбиновой и/или глюконовой кислоты с триполифосфатами щелочных металлов и продукта взаимодействия ортофосфорной кислоты с гидрооксидом щелочного металла при массовом соотношении продукта взаимодействия оксиэтилидендифосфоновой кислоты и аскорбиновой и/или глюконовой кислоты с триполифосфатами щелочных металлов и продукта взаимодействия ортофосфорной кислоты с гидрооксидом щелочного металла 1:1-3 соответственно. Технический результат: получение ингибитора коррозии, обладающего высокой эффективностью защиты от коррозии технологического оборудования в водных средах различной минерализации с широким интервалом значений водородного показателя, повышение стабильности антикоррозионных свойств и устойчивости состава ингибитора при хранении. 3 пр.