Ингибитор коррозии чугуна в средах, содержащих серную кислоту и хлор
Владельцы патента RU 2655940:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" (RU)
Изобретение относится к защите металлов от коррозии с помощью химических реагентов-ингибиторов и может быть использовано для предотвращения коррозии чугуна в средах, содержащих серную кислоту и хлор, например, в хлорных компрессорах. Ингибитор включает дифениламин, сульфат железа и сульфонол при следующем содержании компонентов, мас.%: дифениламин 50-98; сульфат железа 1-25; сульфонол 1-25. Ингибитор снижает скорость коррозии чугуна СЧ20 в 7-14 раз. Степень защиты чугуна в динамическом режиме, моделирующем условия работы хлорного компрессора, при использовании ингибитора достигает 93%. 2 ил.
Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в кислотах с помощью химических реагентов-ингибиторов и может быть использовано для предотвращения коррозии чугуна в средах, содержащих серную кислоту и хлор, например, в хлорных компрессорах. Рекомендуется для применения в хлорных компрессорах, насосах для перекачки хлора с использованием в качестве рабочей среды концентрированной серной кислоты.
Известен высокотемпературный ингибитор коррозии для оборудования атмосферной и вакуумной перегонки, содержащий: 15-35% органического амина, 20-40% растворителя, 5-25% серосодержащего ингибитора коррозии и 10-20% имидазолинового ингибитора коррозии (заявка на патент CN 20151164877 20150408, реферат CN 104762624(A), МПК C23F 11/04).
Недостатком ингибитора является присутствие в нем растворителя, который сульфируется и окисляется в среде, содержащей концентрированную серную кислоту и хлор, что приводит к образованию осадка, забивке хлорного компрессора и загрязнению хлора.
Известен ингибитор коррозии металла (заявка на патент JP 20030365962 20031027, реферат JP 2005126801 (А), МПК C23F 11/04), включающий три компонента - (А) - азотсодержащее органическое вещество, (B) - алкин и (С) - производное многоатомного спирта. Компонент (А) - органический амин с семью атомами углерода в цепи. Компонент (В) - соединение, имеющее тройную связь и гидроксильную группу. Компонент (C) - продукт окислительной конденсации полиоксиэтилена.
Недостатком ингибитора является присутствие в нем органического амина с семью атомами углерода в цепи, который сульфируется и окисляется в концентрированной серной кислоте, содержащей хлор, что приводит к снижению эффективности ингибитора.
Известен низкотемпературный ингибитор коррозии (заявка на патент CN 20141602306 20141031, реферат CN 104451697 (А), МПК C23F 11/02; C23F 11/04), содержащий следующие компоненты в мас.%: 20-60% основание Манниха; 15-35% адсорбционный ингибитор коррозии, 5-15% дополнительный ингибитор, остальное - растворитель. В качестве адсорбционного ингибитора используется уротропин или тетрагидроглиоксалин, индуцированный олеиновой кислотой, или алифатический эфир. В качестве вспомогательного ингибитора коррозии выступает иодид калия или алкилбензолсульфонат. Растворителем является кетон, н-пропанол или их смесь.
Недостатком ингибитора является использование растворителя и иодида калия, которые хлорируются, что приводит к снижению эффективности ингибитора.
Также известен ингибитор коррозии металлов в серной и соляной кислотах на основе уротропина (патент РФ 2124578, C23F 11/04), содержащий продукт конденсации альдегида с амином следующего состава, мас.%: 4-бромбензаль-2'-амино-4'-нитрофенол 8,6-10,5, N-метил-2-пиридинальдоксим иодид 22,4-31,6, 4-амино-3-метил-тио-6-трет-бутил-1,2,4-триазинон-5 17,2-21,0 и уротропин 36,8-51,7. Этот ингибитор является наиболее близким к предлагаемому.
Недостатком данного ингибитора коррозии является его низкая эффективность в среде хлора, который, взаимодействуя с N-метил-2-пиридинальдоксим иодидом и бромбензаль-2'-амино-4'-нитрофенолом, разрушает компоненты ингибитора, приводит к образованию осадка, забивке хлорного компрессора и загрязнению хлора.
Задача изобретения - повысить эффективность защиты от коррозии чугуна в среде, содержащей серную кислоту и хлор.
Задача изобретения была решена за счет того, что известный ингибитор коррозии металлов в серной кислоте, включающий композицию соединения амина и серосодержащего компонента, в качестве соединения амина содержит дифениламин, а в качестве серосодержащего компонента содержит сульфат железа и сульфонол. При этом содержание компонентов в ингибиторе коррозии составляет (мас.%): дифениламин 50-98, сульфат железа 1-25, сульфонол - 1-25%.
На фиг. 1 представлен график изменения величины коррозии в течение испытаний без ингибитора и с ингибитором в растворе серной кислоты с концентрацией 93,94 мас.%, содержащей хлор в количестве 8,43 г/л.
На фиг. 2 представлен график изменения величины коррозии в течение испытаний без ингибитора и с ингибитором в растворе серной кислоты с концентрацией 92% мас., содержащей хлор в количестве 7,55 г/л.
Примеры осуществления:
Пример 1. Испытания величины коррозии образца проводили в динамическом режиме, моделирующем гидродинамические, химические и температурные условия, существующие в промышленном хлорном компрессоре на ОАО «АВИСМА», перекачивающем хлор с использованием в качестве рабочей среды концентрированной серной кислоты. Для этого в термостатируемый реактор с мешалкой, перемешивающий серную кислоту с примесями хлора со скоростью 1000 об/мин, помещали 150 мл раствора серной кислоты с концентрацией основного вещества 93,94 мас.%, содержащей хлор в количестве 8,43 г/л. Раствор нагревали до температуры 55°С и помещали в него обезжиренную этанолом пластину чугуна СЧ20 с измеренной площадью поверхности и выдерживали в течение 5 часов при непрерывном перемешивании. Каждый час пластину извлекали из раствора, промывали от остатков кислоты, удаляли с пластины продукты коррозии, снова промывали и высушивали до постоянной массы с последующим измерением потери массы образца на аналитических весах. В результате снята кривая изменения величины коррозии в течение 5 часов испытаний, приведенная на фиг. 1 (кривая 1). Из анализа кривой 1 на фиг. 1 видно, что величина коррозии с течением времени снижается, конечная потеря массы образца чугуна СЧ20 через 5 часов составила 104,44 г/м2.
Пример 2. Пример осуществляли согласно описанию примера 1, с тем отличием, что в раствор серной кислоты перед опытом добавляли в количестве 4% ингибирующую смесь следующего состава, мас.%: пастообразный сульфонол - 25, кристаллический семиводный сульфат железа - 25, кристаллический дифениламин - 50. При введении в серную кислоту компоненты ингибитора растворяются. Результаты испытаний коррозии приведены на фиг. 1 (кривая 2). Из анализа кривой 2 на фиг. 1 видно, что величина коррозии с течением времени снижается, конечная потеря массы образца чугуна СЧ20 через 5 часов составила 7,24 г/м2, что в 14 раз меньше по сравнению с контрольным примером 1. Степень защиты от коррозии составила 93.1%. При этом в серной кислоте не образуется осадка.
Пример 3. Пример осуществляли согласно описанию примера 1 без введения ингибирующей смеси, с тем отличием, что для испытаний использовали раствор серной кислоты, содержащей 92,0 мас.% основного вещества, содержащей хлор в количестве 7,55 г/л. Результаты испытаний коррозии приведены на фиг. 2 (кривая 1). Из анализа кривой 1 на фиг. 2 видно, что величина коррозии с течением времени снижается, конечная потеря массы образца чугуна СЧ20 через 5 часов составила 107,89 г/м2.
Пример 4. Пример осуществляли согласно описанию примера 3, с тем отличием, что для испытаний перед опытом в серную кислоту добавляли в количестве 4% ингибирующую смесь следующего состава, мас.%: пастообразный сульфонол - 1,0 кристаллический семиводный сульфат железа - 1,0 кристаллический дифениламин - 98,0. Результаты испытаний коррозии приведены на фиг. 2 (кривая 2). Из анализа кривой 2 на фиг. 2 видно, что величина коррозии с течением времени снижается, конечная потеря массы образца чугуна СЧ20 через 5 часов 15,13 г/м2, что в 7 раз меньше, чем в примере 3. Степень защиты от коррозии составила 86%. При этом в серной кислоте, содержащей хлор, не образуется осадка.
Пример 5. Пример осуществляли согласно описанию примера 3, с тем отличием, что для испытаний перед опытом в серную кислоту добавляли в количестве 4% ингибирующую смесь следующего состава, мас.%: пастообразный сульфонол - 0,5, кристаллический семиводный сульфат железа - 0,5, кристаллический дифениламин - 99,0. В результате испытаний коррозии установлено, что конечная потеря массы образца чугуна СЧ20 через 5 часов составила 56,52 г/м2. Степень защиты от коррозии составила 47,6%.
Пример 6. Пример осуществляли согласно описанию примера 1, с тем отличием, что в раствор серной кислоты перед опытом добавляли в количестве 4% ингибирующую смесь согласно прототипу следующего состава: продукт конденсации альдегида с амином, содержащую: 4-бромбензаль-2'-амино-4'-нитрофенол - 9,0% N-метил-2-пиридинальдоксим иодид - 27%, 4-амино-3-метил-тио-6-трет-бутил-1,2,4-триазинон-5 - 21,0% и уротропин - остальное. В результате испытаний коррозии установлено, что через 5 часов конечная потеря массы образца чугуна СЧ20 составила 22,60 г/м2, степень защиты от коррозии составила 78,4%. Но при этом ингибитор взаимодействует с серной кислотой и хлором, образуя осадок.
Таким образом, предлагаемый ингибитор, содержащий, мас.%: пастообразный сульфонол - 1-25, кристаллический семиводный сульфат железа - 1-25, кристаллический дифениламин - 50-98, снижает скорость коррозии чугуна СЧ20 в 7-14 раз. Степень защиты материала в динамическом режиме, моделирующем условия работы хлорного компрессора, при использовании ингибитора заявленного состава достигает 93%. По сравнению с прототипом новый ингибитор устойчив к серной кислоте и хлору, не образует осадка, обеспечивает снижение величины коррозии с 22,60 до 7,24 г/м2 и увеличение степени защиты от коррозии до 93,1%. Ингибитор является нетоксичным, имеет низкую стоимость.
Ингибитор коррозии чугуна в средах, содержащих серную кислоту и хлор, включающий композицию соединения амина и серосодержащего компонента, отличающийся тем, что в качестве соединения амина он содержит дифениламин, а в качестве серосодержащего компонента - сульфат железа и сульфонол, при содержании компонентов, мас.%:
| дифениламин | 50-98 |
| сульфат железа | 1-25 |
| сульфонол | 1-25 |
