Способ предотвращения солеотложений и коррозии в системах водоснабжения



Способ предотвращения солеотложений и коррозии в системах водоснабжения

 


Владельцы патента RU 2486139:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский государственный лесотехнический университет (RU)

Изобретение относится к способам предотвращения отложений и коррозии и может быть использовано в системах оборотного водоснабжения. Способ предотвращения солеотложений и коррозии в системах водоснабжения осуществляют путем введения в обрабатываемую воду смеси 2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновой кислоты и ингибитора отложений минеральных солей при массовом соотношении 1:9-1:1 соответственно. В качестве ингибитора отложений минеральных солей используют смесь следующего состава: натриевая соль нитрилтриметиленфосфоновой кислоты и натриевая соль метилиминобисметиленфосфоновой кислоты. Технический результат - повышение эффективности ингибирования коррозии и солеотложений в системах водоснабжения в присутствии окисляющихся биоцидов. 1 з.п. ф-лы, 6 табл., 6 пр.

 

Изобретение относится к способам предотвращения отложений и коррозии и может быть использовано в системах оборотного водоснабжения, отопления, горячего водоснабжения.

Известен способ ингибирования солевых отложений в промышленных системах водоснабжения, отопления с использованием реагента ИОМС [Сравнительная оценка эффективности отечественных и импортных ингибиторов солеотложений / Б.Н.Дрикер, А.Л.Ваньков // «Энергосбережение и водоподготовка», №1, 2000, 55-59].

Однако этот способ неэффективен для ингибирования коррозии конструкционных сталей, а также при использовании одновременно с окисляющимися биоцидами, типа гипохлорита натрия, в присутствии которых происходит частичное разрушение органофосфонатов, входящих в состав ИОМС, и, как следствие, потеря эффективности.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ ингибирования солевых отложений с использованием 2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновой кислоты [Chemistry of organophosphonate scale growth inhibitors: 3. Physicochemical aspects of 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylate (PBTC) and its effect on СаСО3 crystal growth / Konstantinos D.Demadis, Panos Lykoudis // Bioinorganic chemistry and applications. 2005. №3-4. С.15-17].

2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновая кислота (ФБТК) устойчива к действию биоцидов, но недостаточно эффективна при использовании в качестве ингибитора солеотложений и ингибитора коррозии конструкционных сталей.

Задачей данного изобретения является разработка ингибитора многоцелевого назначения, устойчивого к действию биоцидов.

Поставленная задача достигается тем, что предложен способ предотвращения солеотложений и коррозии в системах водоснабжения путем введения в обрабатываемую воду смеси 2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновой кислоты и ингибитора отложений минеральных солей при массовом соотношении 1:9-1:1 соответственно.

Реагент ИОМС представляет собой смесь комплексонов, содержащих аминоалкилфосфоновые группы следующего состава: натриевая соль нитрилтриметиленфосфоновой кислоты и натриевая соль метилиминобисметиленфосфоновой кислоты, выпускаемый в промышленности химическим комбинатом «Нитон» по ТУ 2415-013-59945303-2009. Кроме того, в качестве ингибиторов отложений минеральных солей могут использоваться для этих целей оксиэтилидендифосфоновая кислота (ОЭДФК) - широко применяется в теплоэнергетике, ПАФ-13 (соли полифминометиленфосфоновой кислоты), применяемый в нефтяной промышленности.

2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновая кислота (ФБТК) имеет структурную формулу:

Заявленное изобретение иллюстрируется следующими примерами, проведенными с целью изучения ингибирующих свойств по предотвращению солеотложений и коррозии.

Пример 1

В «умягченную» воду машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) ОАО «Северского трубного завода» состава: жесткость общая 0,1 мг-экв/л, щелочность 1,9 мг-экв/л, железо общее 0,81 мг/л, сульфаты 82 мг/л, хлориды 14,2 мг/л, взвешенные вещества 4 мг/л, гипохлорит натрия (биоцид) 10 мг/л, рН=7,4 вводили композицию из ИОМС и ФБТК при массовом соотношении от 1:0 до 0:1 в количестве 10 мг/л. Скорость коррозии измеряли при температуре 20°С при перемешивании (1,2 м/сек) в непроточной ячейке двухэлектродными зондами, изготовленными из конструкционной стали - ст. 3 - коррозиметром «Эксперт - 004». Коэффициент торможения рассчитывали по формуле

K = a 0 / a j , ( 1 )

где К - коэффициент торможения;

a0 - скорость коррозии в контрольном опыте (без реагента);

aj - скорость коррозии с реагентом.

Ошибка измерения составляет не более 10%.

Данные представлены в табл.1.

Из данных, представленных в табл. 1, видно, что композиция при массовом соотношении ФБТК:ИОМС 1:9-1:1 существенно снижает величину скорости коррозии. При этом в заявляемых соотношениях присутствующий в составе воды окисляющийся биоцид - гипохлорит натрия - отрицательно не сказывается на ингибирующих свойствах заявляемой композиции. Отсутствие в составе ФБТК (соотношение ФБТК:ИОМС=0:1) отрицательно сказывается на ингибирование процессов коррозии в присутствии гипохлорита натрия. Изменение соотношения ФБТК:ИОМС до 7:3 и до 1:12 также отрицательно сказывается на ингибирующих свойствах композиции (п.3 и п.8 табл.1).

Пример 2

«Техническая» вода (объемом 500 мл) ОАО «Челябинского цинкового завода» состава: жесткость общая 4,1 мг-экв/л, жесткость кальциевая 2,2 мг-экв/л, щелочность 2,6 мг-экв/л, железо 0,25 мг/л, марганец 0,02 мг/л, рН=8,2, окисляемость перманганатная 6 мг/л, окисляющийся биоцид - дибромнитрилпропионамид - 10 мг/л и композиции ФБТК:ИОМС=1:0-0:1, взятых в количестве 5 мг/л, кипятили в колбах с обратным холодильником в течение 2 часов. Эффективность оценивали по количеству отложений, образовавшихся на внутренней поверхности колб. Отложения растворяли в кислоте, нейтрализовали щелочью. Количество отложений определяли по стандартной методике комплексонометрическим методом.

Эффективность ингибирования солеотложений рассчитывали по формуле:

Э % = а к а р а к × 100 % ,                      (2)

где ак - количество отложений в контрольном опыте, мг;

ар - количество отложений с реагентом, мг.

Данные представлены в таблице 2.

Из данных, представленных в табл.2, видно, что композиция в массовом соотношении ФБТК:ИОМС=1:9-1:1 более эффективна и в качестве ингибитора солеотложений. Если в случае ингибирования коррозии конструкционных сталей, высокую ингибирующую способность можно объяснить синергетическим действием композиции, то в случае ингибирования солеотложений присутствие в составе композиции ФБТК препятствует окислению компонентов, входящих в состав ИОМС до ортофосфатов в присутствии окисляющего биоцида дибромнитрилпропионамид. Косвенным свидетельством этого является наличие в составе отложений в отсутствие или недостаточном количестве ФБТК, наряду с карбонатом кальция, фосфата кальция в количестве до 20% от общей массы осадка. Отсутствие в составе ФБТК (соотношение ФБТК:ИОМС=0:1) отрицательно сказывается на ингибирование процессов солеотложений в присутствии дибромнитрилпропионамида. Изменение соотношения ФБТК:ИОМС до 7:3 и ФБТК:ИОМС до 1:12 также отрицательно сказывается на ингибирующих свойствах композиции (п.3 и п.8 табл.2).

Пример 3

В «умягченную» воду машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) ОАО «Северского трубного завода» состава: жесткость общая 0,1 мг-экв/л, щелочность 1,9 мг-экв/л, железо общее 0,81 мг/л, сульфаты 82 мг/л, хлориды 14,2 мг/л, взвешенные вещества 4 мг/л, гипохлорит натрия (биоцид) 10 мг/л, рН=7,4 вводили композицию из ОЭДФК и ФБТК при массовом соотношении от 1:0 до 0:1 в количестве 10 мг/л. Скорость коррозии измеряли при температуре 20°С при перемешивании (1,2 м/сек) в непроточной ячейке двухэлектродными зондами, изготовленными из конструкционной стали - ст.3 коррозиметром «Эксперт - 004».

Данные представлены в табл.3.

Из данных, представленных в табл.3, видно, что композиция при массовом соотношении ФБТК:ОЭДФК 1:9-1:1 существенно снижает величину скорости коррозии. При этом присутствие окисляющегося биоцида - гипохлорита натрия - отрицательно не сказывается на ингибирующих свойствах композиции в заявляемых соотношениях.

Пример 4

«Техническая» вода (объемом 500 мл) ОАО «Челябинского цинкового завода» состава: жесткость общая 4,1 мг-экв/л, жесткость кальциевая 2,2 мг-экв/л, щелочность 2,6 мг-экв/л, железо 0,25 мг/л, марганец 0,02 мг/л, рН=8,2, окисляемостъ перманганатная 6 мг/л, окисляющийся биоцид-дибромнитрилпропионамид 10 мг/л и композиции ФБТК:ОЭДФК=1:0-0:1, взятых в количестве 5 мг/л, кипятили в колбах с обратным холодильником в течение 2 часов. Эффективность оценивали по количеству отложений, образовавшихся на внутренней поверхности колб. Отложения растворяли в кислоте, нейтрализовали щелочью. Количество отложений определяли по стандартной методике комплексонометрическим методом.

Данные представлены в табл.4.

Из данных, представленных в табл.4, видно, что композиция в массовом соотношении ФБТК:ОЭДФК=1:9-1:1 более эффективна и в качестве ингибитора солеотложений. Если в случае ингибирования коррозии конструкционных сталей, высокую ингибирующую способность можно объяснить синергетическим действием композиции, то в случае ингибирования солеотложений присутствие в составе композиции ФБТК препятствует окислению ОЭДФК до ортофосфатов в присутствии биоцида.

Пример 5

В «умягченную» воду машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) ОАО «Северского трубного завода» состава: жесткость общая 0,1 мг-экв/л, щелочность 1,9 мг-экв/л, железо общее 0,81 мг/л, сульфаты 82 мг/л, хлориды 14,2 мг/л, взвешенные вещества 4 мг/л, гипохлорит натрия (биоцид) 10 мг/л, рН=7,4 вводили композицию из ПАФ-13 и ФБТК при массовом соотношении от 1:0 до 0:1 в количестве 10 мг/л. Скорость коррозии измеряли при температуре 20°С при перемешивании (1,2 м/сек) в непроточной ячейке двухэлектродными зондами, изготовленными из конструкционной стали - ст.3 коррозиметром «Эксперт-004».

Данные представлены в табл.5.

Из данных, представленных в табл.5, видно, что композиция при массовом соотношении ФБТК:ПАФ-13 1:9-1:1 существенно снижает величину скорости коррозии. При этом присутствие окисляющегося биоцида - гипохлорита натрия отрицательно не сказывается на ингибирующих свойствах композиции в заявляемых соотношениях.

Пример 6

«Техническая» вода (объемом 500 мл) ОАО «Челябинского цинкового завода» состава: жесткость общая 4,1 мг-экв/л, жесткость кальциевая 2,2 мг-экв/л, щелочность 2,6 мг-экв/л, железо 0,25 мг/л, марганец 0,02 мг/л, рН=8,2, окисляемость перманганатная 6 мг/л, окисляющийся биоцид-дибромнитрилпропионамид 10 мг/л - и композиции ФБТК:ПАФ-13=1:0-0:1, взятых в количестве 5 мг/л, кипятили в колбах с обратным холодильником в течение 2 часов. Эффективность оценивали по количеству отложений, образовавшихся на внутренней поверхности колб. Отложения растворяли в кислоте, нейтрализовали щелочью. Количество отложений определяли по стандартной методике комплексонометрическим методом.

Данные представлены в табл.6.

Из данных, представленных в табл.6, видно, что композиция в массовом соотношении ФБТК:ПАФ-13=1:9-1:1 более эффективна и в качестве ингибитора солеотложений. Если в случае ингибирования коррозии конструкционных сталей, высокую ингибирующую способность можно объяснить синергетическим действием композиции, то в случае ингибирования солеотложений присутствие в составе композиции ФБТК препятствует окислению компонентов, входящих в состав ПАФ-13, до ортофосфатов в присутствии биоцида.

Как видно из представленных данных, заявляемый способ позволяет осуществить эффективное ингибирование коррозии и солеотложений в системах водоснабжения в присутствии окисляющихся биоцидов.

Таблица 1
Скорость коррозии в присутствии биоцида
№ п/п Композиция Массовое соотношение Скорость коррозии, мкм/год Коэффициент торможения
1 Контрольный - 202 -
2 ФБТК:ИОМС 0:1 170 1,2
(аналог)
3 ФБТК:ИОМС 1:0 132 1,5
(прототип)
4 ФБТК:ИОМС 1:12 165 1,2
(контроль)
5 ФБТК:ИОМС 1:9 12 16,8
(по изобретению)
6 ФБТК:ИОМС 3:7 23 8,8
(по изобретению)
7 ФБТК:ИОМС 1:1 22 9,2
(по изобретению)
8 ФБТК:ИОМС 7:3 135 1,5
(контроль)
Таблица 2
Влияние композиций на ингибирование солеотложений
№ п/п Композиция Массовое соотношение Количество отложений, мг Эффективность,
%
1 Контроль - 18,3 0,0
2 ФБТК:ИОМС 0:1 5,4 70,5
(аналог)
3 ФБТК:ИОМС 1:0 3,2 82,5
(прототип)
4 ФБТК:ИОМС 1:12 5,4 70,5
(контроль)
5 ФБТК:ИОМС 1:9 0,7 96,2
(по изобретению)
6 ФБТК:ИОМС 3:7 0,5 97,3
(по изобретению)
7 ФБТК:ИОМС 1:1 1,4 92,3
(по изобретению)
8 ФБТК:ИОМС 7:3 3,4 81,4
(контроль)
Таблица 3
Скорость коррозии в присутствии биоцида
№ п/п Композиция Массовое соотношение Скорость коррозии, мкм/год Коэффициент торможения
1 Контрольный - 202 -
2 ФБТК:ОЭДФК 0:1 168 1,2
(прототип)
3 ФБТК:ОЭДФК 1:0 132 1,5
(прототип)
4 ФБТК:ОЭДФК 1:9 48 4,2
(по изобретению)
5 ФБТК:ОЭДФК 3:7 53 3,8
(по изобретению)
6 ФБТК:ОЭДФК 1:1 52 3,9
(по изобретению)
7 ФБТК:ОЭДФК 7:3 140 1,4
(по изобретению)
Таблица 4
Влияние композиций на ингибирование солеотложений
№ п/п Композиция Массовое соотношение Количество отложений, мг Эффективность, %
1 Контроль - 18,3 0,0
2 ФБТК:ОЭДФК 0:1 16,7 8,7
(аналог)
3 ФБТК:ОЭДФК 1:0 5.0 72,7
(прототип)
4 ФБТК:ОЭДФК 1:9 2,5 86,3
(по изобретению)
5 ФБТК:ОЭДФК 3:7 2,3 87,4
(по изобретению)
6 ФБТК:ОЭДФК 1:1 3,2 82,5
(по изобретению)
7 ФБТК:ОЭДФК 7:3 5,2 71,6
(по изобретению)
Таблица 5
Скорость коррозии в присутствии биоцида
№ п/п Композиция Массовое соотношение Скорость коррозии, мкм/год Коэффициент торможения
1 Контрольный - 202 -
2 ФБТК:ПАФ-13 0:1 122 1,6
(прототип)
3 ФБТК:ПАФ-13 1:0 132 1,5
(прототип)
4 ФБТК:ПАФ-13 1:9 38 5,3
(по изобретению)
5 ФБТК:ПАФ-13 3:7 43 4,7
(по изобретению)
6 ФБТК:ПАФ-13 1:1 49 4,1
(по изобретению)
7 ФБТК:ПАФ-13 7:3 110 1,8
(по изобретению)
Таблица 6
Влияние композиций на ингибирование солеотложений
№ п/п Композиция Массовое соотношение Количество отложений, мг Эффективность, %
1 Контроль - 18,3 0,0
2 ФБТК:ПАФ-13 0:1 12,7 30,6
(аналог)
3 ФБТК:ПАФ-13 1:0 5,0 72,7
(прототип)
4 ФБТК:ПАФ-13 1:9 2,4 86,8
(по изобретению)
5 ФБТК:ПАФ-13 3:7 2,2 87,9
(по изобретению)
6 ФБТК:ПАФ-13 1:1 2,9 84,2
(по изобретению)
7 ФБТК:ПАФ-13 7:3 5,0 72,7
(по изобретению)

1. Способ предотвращения солеотложений и коррозии в системах водоснабжения путем введения в обрабатываемую воду смеси 2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновой кислоты и ингибитора отложений минеральных солей при массовом соотношении 1:9-1:1 соответственно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве ингибитора отложений минеральных солей используют смесь следующего состава: натриевая соль нитрилтриметиленфосфоновой кислоты и натриевая соль метилиминобисметиленфосфоновой кислоты.



 

Похожие патенты:

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

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

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.
Изобретение относится к области защиты от коррозии стальных изделий. .

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

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.

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.

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.

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

Изобретение относится к способам предотвращения отложений минеральных солей и может найти применение для защиты от образования накипи поверхностей котлов и оборудования в системах тепло- и пароснабжения, а также оборотных систем водоснабжения.

Изобретение относится к способу ингибирования образования отложений, например, содержащих барий, в водной системе. .

Изобретение относится к моющим средствам для очистки от накипи закрытых систем отопления и может быть использовано для ингибирования солеотложения в системах оборотного водоснабжения.
Изобретение относится к составам для предотвращения неорганических отложений и может быть использовано в нефтяной и теплоэнергетической промышленности для предотвращения отложений в водных системах.
Изобретение относится к составам для предотвращения неорганических отложений, обладающим пониженным коррозионным воздействием на металл оборудования и низким значением кинематической вязкости при минусовых температурах, и может быть использовано в нефтяной и теплоэнергетической промышленности для предотвращения солеотложений в водных системах.
Изобретение относится к способам предотвращения минеральных отложений, коррозии и биообрастаний и может быть использовано в водоподготовке замкнутых систем отопления, охлаждения, оборотного водоснабжения.

Изобретение относится к технике очистки сточных вод и может быть использовано для перекачки и очистки сточных вод. .

Изобретение относится к эксплуатации систем оборотного водоснабжения и может быть использовано для защиты оборудования этих систем от коррозии и солеотложения (накипеобразования).

Изобретение относится к способу обработки воды. Способ, обеспечивающий применение водной среды в условиях исключения значительной помехи со стороны ионов металлов, включает добавление к воде фосфонатного соединения. Фосфонатное соединение содержит некоторый фосфонатный фрагмент и фрагмент, выбранный из ограниченного числа соединений; или углеводородные цепи, содержащие заместители в виде аминоалкиленфосфоновых кислот; или алкиламиноалкиленфосфоновые кислоты, содержащие активный фрагмент, заключающий в себе N, О и S. Изобретение может применяться в области добычи нефти вторичными методами, ингибирования образования солевых отложений, обработки воды, употребляемой для промышленных целей, обработки бумажной массы, а также в качестве средства, связывающего ион металла в хелатный комплекс, и диспергатора. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 пр.
Наверх