Ингибитор углекислотной коррозии для паровых котлов среднего и высокого давления аминат пк-2

Авторы патента:

 


Владельцы патента RU 2516176:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "ТРАВЕРС" (ООО "НПФ ТРАВЕРС") (RU)

Изобретение относится к ингибиторам коррозии углеродистых сталей в кислых и нейтральных кислородсодержащих водных растворах. Ингибитор включает, мас.ч.: морфолин 10-12, циклогексиламин 8-10, диметиламиноэтанол 15-20, вода - остальное. Технический результат: снижение скорости коррозии оборудования и трубопроводов пароконденсатного тракта за счет нейтрализации углекислоты с одновременным повышением pH теплоносителя. 3 табл.

 

Изобретение относится к ингибиторам коррозии углеродистых сталей в кислых и нейтральных кислородсодержащих водных растворах, которые находят широкое применение в парогенерирующих установок среднего и высокого давления.

В настоящее время на энергетических объектах используется метод аминирования, заключающийся в обработке котловой воды аммиаком, эффективность которого обусловлена такими свойствами аммиака как высокая летучесть и хорошая нейтрализующая способность (см. авторское свидетельство SU №120277, кл. C23F 11/00, 01.01.1959).

Однако для оборудования, выполненного из медьсодержащих сплавов, использование аммиака в рекомендованных концентрациях 500-1000 мкг/л (особенно в присутствии остаточного содержания кислорода) ограничивает эффективность данного метода и надежность защиты оборудования из-за резкого усиления скорости коррозии.

Нейтрализующие амины как замедлители углекислотной коррозии имеют преимущества по сравнению с распространенным в теплоэнергетике аммиаком, широко используемым на тепловых станциях. Нейтрализующие амины мало летучи, что снижает их потери в пароводяном тракте. В отличие от аммиака они не вызывают коррозии медьсодержащих сплавов.

Для выбора и эффективного использования аминов необходимо располагать сведениями по свойствам этих соединений применительно к условиям работы парогенерирующих установок. К таким свойствам в первую очередь относятся нейтрализующая способность по отношению к углекислоте, термостойкость, летучесть (характеризуемая коэффициентами распределения между водой и паром), а также способность ингибировать коррозию конструкционных материалов.

Молекулы любых аминов, в которых содержится, так же как и в аммиаке по одному атому трехвалентного азота, способному образовывать три ковалентные связи, в водных растворах функционируют как одноосновные основания:

B+H2O=BH++OH-

где B - молекулы нейтрализующих аминов.

Нейтрализующие свойства аминов количественно оцениваются константой гидролиза приведенной реакции:

КГ=CBH+COH-/CB

Соотношение равновесных концентраций амина в паровой и жидкой фазах в условиях фазового перехода (при испарении, конденсации) определяется коэффициентом распределения:

К P = C B П А Р / C B Ж

Известно использование в качестве ингибитора коррозии 1,4-тетрагидрооксазин (морфолин). Морфолин используется для ингибирования коррозии углеродистой стали, алюминия, никеля, латуни, серебра, а также для регулирования pH в конденсатно-питательном тракте. Морфолин применяется также для ингибирования коррозии трубопроводов природного газа (Алцыбеева А.И., Левин С.З. Ингибиторы коррозии металлов. - Л.: Химия, 1968, с.143).

При применении морфолина в двухфазной системе пар-вода его концентрация в жидкой фазе существенно больше, чем у других аминов (Кр<1), поэтому его нейтрализующее действие проявится сразу на начальных участках пароконденсатного тракта, что является преимуществом данного амина. Однако низкая нейтрализующая способность морфолина существенно ограничивает эффективность данного амина.

Высокой нейтрализующей способностью обладает циклогексиламин. Но в отличие от морфолина, большая часть циклогексиламина остается в неконденсированной доле пара, при этом распределение его между жидкой и паровой фазами в значительной степени зависит от температуры.

Композиции, получаемые при смешении морфолина и циклогексиламина, могут обеспечить более равномерное подщелачивание по тракту и повысить эффективность предотвращения углекислотной коррозии. Однако в кислородосодержащих водных средах данные амины как ингибиторы коррозии не так эффективны и не предотвращают язвенную (локальную) коррозию. (Дж. Брегман. Ингибиторы коррозии. - Л.: Химия, 1966, с.47).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ингибитор углекислотной коррозии для парогенерирующих установок среднего и высокого давления, включающий морфолин и циклогексиламин (см. заявку EP №0215655, кл. C02F 5/10, 25.03.1987).

Однако данный ингибитор коррозии имеет сложный многокомпонентный состав, включающий кроме морфолина и циклогексиламина еще ряд компонентов. Технология получения данной композиции сложна. Кроме того, в исследованиях не определена эффективность воздействия этого ингибитора на локальную коррозию.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание ингибитора углекислотной коррозии, который эффективно защищает стальные металлоконструкции парогенерирующих установок среднего и высокого давления, в том числе и от локальной (питтинговой) коррозии. Причем данный ингибитор коррозии может быть использован для защиты от коррозии теплообменного оборудования, изготовленного из углеродистой и низколегированной сталей и медьсодержащих сплавов.

Технический результат заключается в том, что достигается возможность снизить скорость коррозии оборудования и трубопроводов пароконденсатного тракта за счет нейтрализации углекислоты с одновременным повышением pH теплоносителя.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что ингибитор углекислотной коррозии для паровых котлов среднего и высокого давления включает морфолин и циклогексиламин, при этом ингибитор коррозии дополнительно содержит диметиламиноэтанол при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

морфолин 10-12
циклогексиламин 8-10
диметиламиноэтанол 15-20
Вода остальное.

Комбинация нескольких аминов позволяет получить реагент с лучшими нейтрализующими свойствами, обеспечивающими надежную работу оборудования за счет равномерного распределения ингибитора по тракту парогенерирующих установок среднего и высокого давления.

В ходе проведенных исследований было выявлено, что причиной протекания процессов углекислотной коррозии в тракте парогенерирующих установок среднего и высокого давления является углекислота, образующаяся в результате гидролиза и разложения бикарбонатной и карбонатной составляющей щелочности котловой воды. Паровые котлы среднего давления обычно подпитываются водой, умягченной методами натрий-катионирования или H-катионирования. Вода всегда содержит бикарбонат-ионы (щелочность) в количестве, зависящем от щелочности исходной сырой воды и доли возврата конденсата.

Паровые котлы высокого давления подпитываются частично или полностью обессоленной водой, поэтому содержание карбонат- и бикарбонат-ионов незначительно в добавочной воде. Однако бикарбонаты дополнительно поступают в питательную воду с присосами в конденсаторах парогенерирующих установок.

Углекислота, уносимая с паром, при растворении в конденсате понижает pH и приводит к протеканию коррозии с водородной деполяризацией. Углекислотная коррозия металла приводит к повышению его хрупкости, появлению разрывов и язв на трубах теплообменников и соединяющих трубопроводов.

Экспериментальное исследование свойств нейтрализующих аминов для условий работы котлов среднего и высокого давления проводились на полупромышленном стенде, имитирующем условия работы парогенерирующих установок.

Перед началом опыта предварительно взвешенные образцы исследуемых конструкционных материалов загружались в контейнер. В ходе опыта подогретая до заданной температуры вода требуемого состава с определенной скоростью протекала через контейнер. По окончании опыта образцы извлекались из контейнера, подвергались электрохимическому травлению и вновь взвешивались. Скорость коррозии определялась по потере массы.

Учитывая, что качество питательной воды и конденсата ТЭС строго регламентируется нормами ПТЭ, опыты проводились на водах соответствующего состава. Температурный режим исследований выбирался в соответствии с температурным режимом конденсатного и питательного тракта котлов среднего и высокого давления.

Учитывая, что в котлах среднего и высокого давления наибольшей коррозии подвергаются высокотемпературные участки конденсатного тракта для исследований была выбрана данная температура 250°C.

Результаты коррозионных испытаний для условий конденсатного тракта котлов среднего и высокого давления. Для сопоставления часть опытов была проведена без дозирования реагентов и с дозированием аммиака. Ингибитор готовился смешением компонентов активной основы, состоящей из морфолина, циклогексиламина и диметиламиноэтанола, и растворением их в очищенной воде. Результаты опытов приведены в табл.1

Таблица 1
Пример Состав активной основы Соотношение компонентов, масс.ч. Доза активной основы, мг/л Скорость коррозии, мм/год Процент ингибир-ния, ст/лат.%
Ст.20 Латунь Л 68
1 Без ингиб-ра - 0,85 0,1 -
2 Аммиак 1,0 0,2 0,05 76,5/50
3 Морфолин 3,0 20,0 0,045 0,015 94,7/85
Циклогексиламин 6,0
Диметиламиноэтанол 26
4 Морфолин 6,0 20,0 0,04 0,008 95,3/92
Циклогексиламин 9,0
Диметиламиноэтанол 20
5 Морфолин 12 20,0 0.025 0,008 97,1/92
Циклогексиламин 8,0
Диметиламиноэтанол 15,0
6 Морфолин 16,0 20,0 0,035 0,008 96,1/92
Циклогексиламин 9,0
Диметиламиноэтанол 10,0

Опыты при дозировании аммиака проводились при концентрации 1 мг/л, соответствующей максимально допустимой для котлов среднего и высокого давления согласно нормам ПТЭ. Однако ингибирование коррозии при дозировании аммиака незначительно для углеродистой стали. В присутствии же нейтрализующих аминов для всех соотношений компонентов получено замедление коррозии стали. При этом было определено оптимальное соотношение аминов, при котором предотвращение процессов коррозии на высокотемпературных участках пароконденсатного тракта (пароперегреватели котлов и поверхностей лопаток турбин) максимальное.

Было получено также значительное замедление коррозии латуни при дозировании нейтрализующих аминов.

Кроме того проводились исследования для температурного режима конденсатного тракта и промышленных потребителей пара котлов среднего и высокого давления при 160°C. Результаты опытов приведены в табл.2.

Таблица 2
Пример Состав активной основы Соотношение компонентов, масс.ч. Доза активной основы, мг/л Скорость коррозии, мм/год Процент ингибир-ния, ст/лат.%
Ст.20 Латунь Л 68
1 Без ингиб-ра - - 0,7 0,1 -
2 Аммиак 1,0 0,15 0,06 78,6/40
3 Морфолин 3,0 20,0 0,05 0,006 92,9/94
Циклогексиламин 6,0
Диметиламиноэтанол 26
4 Морфолин 6,0 20,0 0,04 0,006 94,3/94
Циклогексиламин 9,0
Диметиламиноэтанол 20
5 Морфолин 12 20,0 0,025 0,004 96,4/96
Циклогексиламин 8,0
Диметиламиноэтанол 15,0
6 Морфолин 16,0 20,0 0,05 0,004 92,9/96
Циклогексиламин 9,0
Диметиламиноэтанол 10,0

Замедление коррозии образцов ст.20 наблюдалось и при вводе аммиака и при дозировании аминов. Однако наибольшая эффективность по ограничению коррозии для образцов ст.20 во всех трех опытах была получена при соотношении компонентов, приведенных в формуле изобретения. Уменьшение содержания отдельных компонентов ниже указанных пределов или увеличение свыше указанных пределов приводит к снижению степени защиты.

Также исследования проводились для условий питательного тракта котлов среднего и высокого давления и подогрева теплоносителя до температуры до 250°C. При коррозионных испытаниях, моделирующих условия работы питательного тракта, определялась только скорость коррозии образцов из ст.20. В качестве теплоносителя моделировалось качество питательной воды котлов среднего давления, имеющей большее содержание карбонат- и бикарбонат-ионов. Результаты опытов приведены в табл.3.

Таблица 3
Пример Состав активной основы Соотношение компонентов, масс.ч. Доза активной основы, мг/л Скорость коррозии, мм/год Процент ингибир-ния, %
Ст.20
1 Без ингиб-ра - - 1,2 -
2 Аммиак 1,0 0,2
3 Морфолин 3,0 20,0 0,07 94,2
Циклогексиламин 6,0
Диметиламиноэтанол 26
4 Морфолин 6,0 20,0 0,055 95,4
Циклогексиламин 9,0
Диметиламиноэтанол 20
5 Морфолин 12 20,0 0,040 96,7
Циклогексиламин 8,0
Диметиламиноэтанол 15,0
6 Морфолин 16,0 20,0 0,055 95,4
Циклогексиламин 9,0
Диметиламиноэтанол 10,0

Для условий питательного тракта котлов среднего и высокого давления также определено оптимальное соотношение аминов. Увеличение доли морфолина выше оптимального из-за его низкой нейтрализующей способности приводит к снижению эффективности всей композиции.

Таким образом, использование изобретения позволяет увеличить срок службы оборудования на парогенерирующих установках среднего и высокого давления.

Ингибитор углекислотной коррозии для паровых котлов среднего и высокого давления, включающий морфолин и циклогексиламин, отличающийся тем, что он дополнительно содержит диметиламиноэтанол при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

морфолин 10-12
циклогексиламин 8-10
диметиламиноэтанол 15-20
вода остальное



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ингибиторам коррозии углеродистых сталей в кислых и нейтральных кислородсодержащих водных растворах. Ингибитор включает, мас.ч.: морфолин 1-4, циклогексиламин 1-5, диметиламиноэтанол 25-31, вода остальное.
Изобретение относится к ингибированию коррозии, вызываемой растворами мочевины и нитрата аммония. Поверхность черного металла подвергают воздействию раствора азотных удобрений с добавлением к раствору азотных удобрений от 1 до 5 частей на млн вольфрамата щелочного металла, эффективного количества ортофосфата, фосфоната и/или фосфонита и при необходимости эффективного количества стабилизатора железа.

Изобретение относится к композициям для использования в качестве флотационного собирателя для очистки руды, добавки для бетона, в качестве эмульгатора или ингибитора коррозии, содержащим соединение окисленной и малеинированной жирной кислоты или смоляной кислоты, где композиция содержит соединения жирной кислоты, соединения смоляной кислоты или смесь таких соединений, имеющих сшивки между углеводородными цепями в виде простой эфирной связи и имеющих один или несколько фрагментов производных карбоновых кислот.
Изобретение относится к составам для предотвращения гидратных и солевых отложений и коррозии в скважинах и газопроводах при добыче и транспорте природных и попутных газов, и может быть использовано в процессах добычи, транспорта и хранения нефти.
Изобретение относится к ингибиторам коррозии углеродистых сталей в кислых и нейтральных кислородсодержащих водных растворах, которые находят широкое применение в парогенерирующих установках среднего и высокого давления.

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано при защите оборудования и трубопроводов, контактирующих со сточными водами, в нефтяной отрасли промышленности.

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано при защите оборудования и трубопроводов, контактирующих со сточными водами в нефтяной отрасли промышленности.
Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в солянокислой среде и может быть применено в энергетике, металлургии, машиностроении при кислотной обработке металлических поверхностей оборудования и изделий, а также в нефте- и газодобывающей промышленности.

Изобретение относится к композиции, не содержащей хроматов, к ее применению для защиты от коррозии внутренних поверхностей топливных резервуаров. .
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для приготовления составов композиций, предназначенных для обработки скважин и трубопроводов при добыче и транспорте природных и попутных газов и нефти с предотвращением гидратных и парафиновых отложений - ГПО и коррозии.

Изобретение относится к области защиты от коррозии металлов, в частности к составам, обеспечивающим надежную защиту в средах, содержащих растворенный сероводород или углекислый газ, и обладающим высокой сорбционной активностью по отношению к металлическим поверхностям, и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности. Ингибитор коррозии пролонгированного действия для защиты нефтепромыслового и нефтеперерабатывающего оборудования содержит полимерное соединение - алкил- и оксиалкилполиамины, частично кватернизованные по атомам азота, неионогенное поверхностно-активное вещество и углеводородный растворитель - одноатомный спирт CnH2n+1OH, где n=1-4, при следующем соотношении компонентов, мас.%: полимерное соединение 5-30; ПАВ низкомолекулярное 5-20; растворитель остальное. В качестве поверхностно-активного вещества для защиты от сероводородной коррозии используют низкомолекулярное четвертичное аммониевое основание, а для защиты от углекислотной коррозии - сложный эфир непредельной дикарбоновой кислоты и спирта. Технический результат: снижение скорости коррозии в агрессивных средах, содержащих сероводород и углекислый газ. 2 н.п. ф-лы, 3 табл., 2 ил., 4 пр.

Изобретение относится к способу уменьшения эрозии и/или коррозии в результате воздействия агрессивных вод в промышленных системах, а именно для уменьшения уноса ионов меди из водных систем, содержащих медьсодержащую поверхность, находящуюся в контакте с водой указанной водной системы. Композиция содержит синергическую комбинацию по меньшей мере двух различных бензотриазолов или их солей, при этом указанная синергетическая композиция обеспечивает устойчивый к эрозии барьер на медьсодержащей поверхности. Композиция обеспечивает ингибирование коррозии, образуя защитную пленку, устойчивую к галогенам в агрессивных водах с высоким содержанием твердых частиц. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 2 пр.

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано при защите от коррозии трубопроводов и оборудования в нефтяной отрасли. Способ включает добавление в минерализованную водно-нефтяную среду, содержащую диоксид углерода, ингибитора коррозии, при этом в качестве ингибитора коррозии используют N-(2-циклопент-1-ен-1-илфенил)-2R-N-фталимидогексанамид, где R - обозначение конфигурации атома С2, с концентрацией 50-200 мг/л. Технический результат: степень защиты стали составляет 93,7-96,0%. 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к битумным эмульсиям и может быть использовано для антикоррозионной защиты стали и в дорожном строительстве. Катионная битумная эмульсия для антикоррозионной защиты стали, включающая битум, эмульгатор КАДЭМ-ВТ, кубовой остаток ректификации бензола, соляную кислоту, пеназолин К, дополнительно содержит синергическую смесь ингибиторов коррозии из 5,6,7,8-тетрахлорхинозолина, диэтил-S-(6-хлорбензоксазолинон-2-ил-3-метил)дитиофосфата, при следующем соотношении компонентов, мас.%: битум 55-60; эмульгатор КАДЭМ-ВТ 2,9-4,5; кубовой остаток ректификации бензола 10-11; соляная кислота 0,6-0,8; (диэтил-S-(6-хлорбензоксазолинон-2-ил-3-метил)дитиофосфат 0,3-0,4; 5,6,7,8-тетрахлорхинозолин 0,4-0,5; пеназолин К 0,4-0,9; вода остальное. Технический результат - эмульсия позволяет уменьшить износ дорожного покрытия и защитить металлические поверхности движущегося транспорта от коррозии. 3 пр.
Изобретение относится к области химической технологии, в частности к низкозамерзающим охлаждающим жидкостям, и может быть использовано в качестве теплоносителя в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания, а также в оборудовании бытового и промышленного назначения. Концентрат охлаждающей жидкости содержит, мас.%: 1,44-1,69 себациновой кислоты, 0,15-0,39 бензойной кислоты, 1,12-1,35 янтарной кислоты, 4,89-5,26 диэтаноламина, и/или триэтаноламина, и/или диоксиэтилэтилендиамина, 0,31-0,51 карбамида, 89,92-90,80 этиленгликоля, и/или пропиленгликоля, и/или глицерина, 0,002-0,004 красителя и остальное - воду. Изобретение позволяет повысить антикоррозионные свойства по отношению к каждому элементу конструкций. 3 табл, 15 пр.

Изобретение относится к области защиты черных металлов от сероводородной коррозии с помощью ингибиторов и может быть использовано для предотвращения коррозии газового и нефтепромыслового оборудования. Ингибитор содержит органическое производное аммиака и аминотриазол или его производное. В качестве органического производного аммиака он содержит этиламин или гексаметилентетрамин, или хлорид тетраметиламмония, или хлорид тетраэтиламмония, при следующем соотношении компонентов, мас. %: органическое производное аммиака 2-50; аминотриазол или его производное 50-98. Техническим результатом является эффективное снижение скорости коррозии черных металлов в сероводородсодержащих жидких средах, а также существенное уменьшение наводороживания черных металлов. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 пр.
Изобретение относится к низкозамерзающим охлаждающим жидкостям и может быть использовано для охлаждения двигателей внутреннего сгорания машин и специальной техники, а также в качестве теплоносителя в теплообменных аппаратах. Охлаждающая жидкость содержит, мас.%: продукт конденсации борной кислоты, диэтаноламина, этилцеллозольва и олеиновой кислоты с аминным числом не менее 42 мг HCl/г при мольном соотношении 1:2:(0,5-0,7):0,3 соответственно 0,5-2,5, триэтилфосфат 0,3-0,5, имидазол 0,5-0,7, этилцеллозольв 30,0-40,0, этиленгликоль 30,0-40,0, воду до 100. Изобретение обеспечивает повышение защитных свойств охлаждающей жидкости по отношению к резине, черным и цветным металлам, а также повышение ее экологической безопасности. 4 табл., 3 пр.

Антифриз // 2540545
Изобретение относится к антифризам - низкозамерзающим охлаждающим жидкостям и может быть использовано для охлаждения двигателей внутреннего сгорания транспортных средств, специальной техники, а также в качестве теплоносителя в теплообменных аппаратах. Антифриз содержит, мас.%: продукт конденсации борной кислоты, диэтаноламина, этилкарбитола и олеиновой кислоты при мольном соотношении 1:3:(0,5-0,7):0,4 с аминным числом не менее 42 мг HCI/г 0,5-2,5, триэтилфосфат 0,3-0,5, имидазол 0,5-0,7, продукт взаимодействия метилтриэтоксисилана с 1,2-пропиленгликолем в мольном соотношении 1:8 0,02-0,04, 1,2-пропиленгликоль 60,0-70,0, вода до 100. Предлагаемое изобретение обеспечивает повышение защитных свойств антифриза по отношению к резине, черным и цветным металлам, а также повышение его экологической безопасности. 4 табл., 5 пр.

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии с помощью ингибиторов в минерализованных средах, содержащих сероводород, и может быть использовано в нефтяной отрасли. Способ включает добавление в минерализованную среду, содержащую сероводород, 1,3-диамил-5-аминобензоил-6-метилурацила в концентрации 25-200 мг/л. Технический результат: снижение скорости коррозии стали. 1 табл.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано при организации водно-химического режима на основе комплексных аминосодержащих реагентов для пароводяного тракта энергоблока с барабанными котлами и, в частности, с котлами-утилизаторами применительно к энергоблокам с парогазовыми установками. Способ защиты от коррозии пароводяного тракта энергоблока с барабанными котлами включает дозирование в указанный тракт комплексного аминосодержащего реагента. При этом в качестве реагента используют водный раствор смеси моноэтаноламина, 1,3-олеилпропандиамина этоксилированных жирных алкиламинов и диэтиламиноэтанола при следующем соотношении компонентов, мас.%: моноэтаноламин 24,0-26,0, диэтиламиноэтанол 7,0-8,0, 1,3-олеилпропандиамина 2,0-3,0, этоксилированные жирные алкиламины 0,5-1,5, вода - остальное до 100%. Дозирование реагента осуществляют в одну точку водяной части пароводяного тракта, а концентрацию указанного реагента по всему пароводяному тракту поддерживают в пределах 2,0-50,0 мкг/л. Технический результат: обеспечение эффективной защиты от внутренней коррозии поверхностей нагрева пароводяного тракта котла. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл.
Наверх