Ингибитор коррозии и накипеобразования для обработки воды теплосетей и других теплофикационных систем

Авторы патента:

Козловский Вадим Иванович (RU)

Козловский Владислав Вадимович (RU)

Суслов Сергей Юрьевич (RU)

C23F14/02 - химическими средствами

C23F11/167 - фосфорсодержащие соединения

Владельцы патента RU 2693243:

Фонд поддержки научной, научно-технической и инновационной деятельности "Энергия без границ" (RU)
Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" (RU)

Изобретение относится к ингибиторам коррозии и накипеобразования для обработки воды теплосетей, которые представляют собой реагенты на основе фосфорсодержащих органических соединений, и предназначено для использования преимущественно в теплоэнергетике. Ингибитор содержит, мас.%: фосфонбутантрикарбоновую кислоту 0,5-25,0; аминотриметиленфосфоновую кислоту 0,5-10,0; оксиэтилендифосфоновую кислоту 0,5-15,0, полимер 2-метилпроп-2-еновой кислоты 0,5-10,0; метил-2-метилпроп-2-еноата 0,5-10,0; сополимер 2-метилпроп-2-еновой кислоты 0,1-8,0; 2-метилпроп-2-енамида 0,1-8,0; натрий пиросернистокислый 0,5-25,0; гидроксид натрия 0,5-5,0; вода - остальное до 100%. Технический результат - создание химического реагента многофункционального действия с комбинацией компонентов, обеспечивающей эффективность ингибирования кислородной и электрохимической коррозии углеродистой стали, а также накипеобразования при соблюдении всех санитарно-эпидемиологических и технологических норм, предъявляемых по отношению к воде в теплосетях с закрытым и открытым водоразбором. 4 табл.

Область техники

Изобретение относится к химическим средствам ингибирования коррозии и солеотложения (накипеобразования) на обогреваемых металлических поверхностях, контактирующих с водной средой, и может быть использовано в тепловых сетях, в том числе с открытым водоразбором, а также применительно к другим сходным объектам различных отраслей промышленности.

Уровень техники

К ингибиторам коррозии и накипеобразования для систем теплоснабжения, в особенности с открытым водоразбором, предъявляются жесткие требования, определяемые прежде всего санитарно-гигиеническими нормами на питьевую воду (Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. / Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. СанПиН 2.1.4.1074-01 с изменениями от 7 апреля 2009 г., 25 февраля, 28 июня 2010 г. [1]). В соответствии с этими нормами ингибиторы коррозии и накипеобразования не должны быть токсичными и не должны влиять на запах, привкус и цветность воды. Другая группа требований определяется условиями работы открытой и закрытой теплосети: ингибиторы должны сохранять эффективность при температурах воды до 150°С, при значительных концентрациях в воде сульфатов и хлоридов и при больших концентрациях кислорода. Ингибиторы должны защищать от коррозии углеродистую сталь и не вызывать коррозию цветных металлов.

Известны ингибиторы накипеобразования, в которых действующим веществом являются фосфорорганические кислоты, в частности оксиэтилендифосфоновая кислота (ОЭДФК), или ее цинковый комплекс (ZnОДЭФ) (О применении цинкового комплекса ОЭДФ в системах теплоснабжения и горячего водоснабжения, / С.А. Потапов, Б.Н. Дрикер, Н.В. Цирульникова // Энергосбережение и водоподготовка, №3(30), 2004, стр. 57-60 [2]). Недостатком ингибиторов [2] является то, что ОЭДФК и ZnОДЭФ способны ингибировать только кальциевокарбонатное накипеобразование, но не ингибируют отложения сульфатов и соединений железа. При наличии в воде соединений железа выше 0,5 мг/кг эффективность ее существенно снижается, а при использовании в системах горячего водоснабжения доза ограничивается предельно допустимой концентрацией (ПДК) и зачастую является недостаточной для эффективного торможения процессов накипеобразования.

Наиболее близким аналогом (прототипом) к заявляемому техническому решению является ингибитор совмещенно коррозии и накипеобразования, в состав которого входит нитрилотрисметиленфосфонатоцинкат (ZnНТФ) (Патент RU 2528540, C23F 11/167, 2014 [3]).

Защитное действие ZnНТФ, как индивидуального вещества в значительной степени ограничено физико-химическими свойствами воды, а также температурным и гидродинамическим режимами работы систем теплоснабжения. Нитрилотрисметиленфосфонатоцинкат наиболее эффективен только при концентрации не менее 30 мг/л. Вместе с тем, этот ингибитор не изменяет потенциал питтингообразования, следовательно, существует возможность дестабилизации пассивного состояния железа агрессивными анионами (Применение фосфорсодержащих комплексонов и комплексонатов в качестве ингибиторов коррозии металлов / С.Н. Степин и др. // Вестник Казанского Технологического Университета, №13, 2012, с. 88-98, [4]).

Раскрытие изобретения

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности защиты теплосетей от коррозии и накипеобразования со стороны водной среды, а техническим результатом - создание химического реагента многофункционального действия с комбинацией компонентов, обеспечивающей эффективность ингибирования кислородной и электрохимической коррозии углеродистой стали, а также накипеобразования при соблюдении всех санитарно-эпидемиологических и технологических норм, предъявляевых по отношению к воде в теплосетях с закрытым и открытым водоразбором.

Решение указанной задачи путем достижения указанного технического результата обеспечивается тем, что ингибитор коррозии и накипеобразования для обработки воды теплосетей, представляющий собой реагент на основе фосфорсодержащих органических соединений,

согласно патентуемому изобретению,

содержит фосфонбутантрикарбоновую кислоту, аминотриметиленфосфоновую кислоту, оксиэтилендифосфоновую кислоту, полимер 2-метилпроп-2-еновой кислоты, метил-2-метилпроп-2-еноата, сополимер 2-метилпроп-2-еновой кислоты, 2-метилпроп-2-енамида, натрий пиросернистокислый, гидроксид натрия при следующем соотношении перечисленных компонентов в масс. % фосфонбутантрикарбоновую кислоту - в диапазоне 0,5…25,0; аминотриметиленфосфоновую кислоту - в диапазоне 0,5…10,0; оксиэтилендифосфоновую кислоту - в диапазоне 0,5…15,0; полимер 2-метилпроп-2-еновой кислоты - в диапазоне 0,5…10,0; метил-2-метилпроп-2-еноата - в диапазоне 0,5…10,0; сополимер 2-метилпроп-2-еновой кислоты - в диапазоне 0,1…8,0; 2-метилпроп-2-енамида - в диапазоне 0,1…8,0; натрий пиросернистокислый - в диапазоне 0,5…25; гидроксид натрия - в диапазоне 0,5…5,0; остальное до 100% - вода.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков изобретения и указанным техническим результатом подтверждается приведенными ниже результатами лабораторных испытаний заявляемого реагента.

Осуществление изобретения

Проверка эффективности заявляемого реагента в сравнении с известными ингибиторами коррозии и накипеобразования для тепловых сетей проводились в лабораторных условиях в соответствии с требованиями отраслевого стандарта (Методические указания по определению марки и оптимальной концентрации антинакипина для обработки подпиточной и сетевой воды систем теплоснабжения / РД 153-34.0-37.533-2001 [5]). Результаты измерений представлены в таблицах 1, 2, 3.

При обработке результатов осмотра образцовых пластинок в таблицах 1 и 2 в графе «максимальный размер кристаллитов» записывалась дробь, в числителе которой указывался часто встречающийся размер крупных кристаллитов, а в знаменателе - самый большой единичный кристаллит. Если рядом с цифрой стоит обозначение «ср», то этот единичный кристаллит состоит из сросшихся более мелких кристаллитов (обычно в виде изогнутой цепочки).

В таблицах 1, 2 в графах 4-8, где указано количество кристаллитов определенного размера для подпиточной воды без применения реагентов, приведено количество кристаллитов разных размеров в осмотренных полях, а для подпиточной воды с применением реагентов, приведены три цифры: левая цифра - это минимальное количество кристаллитов данного размера в осмотренных полях, правая цифра - максимальное и в середине - среднее значение количества кристаллитов данного типоразмера в осмотренных полях.

Результаты исследования скорости коррозии углеродистой стали при температуре 90-95°С для среднего значения количества кристаллитов приведены в таблице 3.

Результаты лабораторных исследований на соответствие реагента в применяемой концентрации требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 [6] приведены в таблице 4.

Как видно из приведенных таблиц, заявляемый новый реагент при той же концентрации в обрабатываемой воде обладает по сравнению с ближайшим аналогом значительно более высокими показателями эффективности ингибирования коррозии и накипеобразования, находясь по токсичности в существенно далеких пределах норм ПДК. При этом испытания по коррозионному воздействию на исследуемые образцы проводилось в отношении как кислородной, так и электрохимической коррозии. В практических условиях эксплуатации концентрация вводимого в подпиточную воду реагента должна определяться аналогичными лабораторными испытаниями, исходя из качества обрабатываемой воды. Рекомендуемые пределы значений указанных концентраций составляют 3-10 мг/л.

Промышленная применимость

Заявляемое изобретение отвечает условию «промышленная применимость». Сущность соответствующего технического решения раскрыта в формуле и описании достаточно ясно, а используемые компоненты химического состава реагента сами по себе известны и доступны для коммерческого приобретения в промышленных масштабах.

Ингибитор коррозии и накипеобразования для обработки воды теплосетей с открытым водоразбором, представляющий собой реагент на основе фосфорсодержащих органических соединений, отличающийся тем, что он содержит фосфонбутантрикарбоновую кислоту, аминотриметиленфосфоновую кислоту, оксиэтилендифосфоновую кислоту, полимер 2-метилпроп-2-еновой кислоты, метил-2-метилпроп-2-еноат, сополимер 2-метилпроп-2-еновой кислоты, 2-метилпроп-2-енамид, натрий пиросернистокислый, гидроксид натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

фосфонбутантрикарбоновая кислота	0,5-25,0
аминотриметиленфосфоновая кислота	0,5-10,0
оксиэтилендифосфоновая кислота	0,5-15,0
полимер 2-метилпроп-2-еновой кислоты	0,5-10,0
метил-2-метилпроп-2-еноат	0,5-10,0
сополимер 2-метилпроп-2-еновой кислоты	0,1-8,0
2-метилпроп-2-енамид	0,1-8,0
натрий пиросернистокислый	0,5-25,0
гидроксид натрия	0,5-5,0
вода	остальное до 100%

Изобретение может быть использовано в производстве глинозема. Способ уменьшения количества содержащих алюмосиликаты твердых отложений в способе Байера включает приведение в контакт поверхности технологического оборудования способа Байера с композицией, ингибирующей образование твердых отложений, взятой в количестве, эффективном для получения обработанной поверхности, которая является более устойчивой к образованию твердых отложений при последующем контакте с потоком способа Байера по сравнению с необработанной поверхностью.

Устойчивые к разрушению ингибиторы образования отложений // 2678837

Изобретение относится к способу снижения образования отложений в технологических процессах. Предложен способ снижения образования отложений, содержащих алюмосиликаты, в способе Байера, предусматривающий выявление поверхности оборудования, которая подвержена образованию на ней отложения при осуществлении способа Байера; приведение в контакт выявленной поверхности с некоторым количеством композиции, ингибирующей образование отложений, эффективным для получения обработанной поверхности, которая более устойчива к образованию на ней отложений при последующем контакте с технологическим потоком в способе Байера, чем сопоставимая в других отношениях необработанная поверхность; приведение в контакт обработанной поверхности с технологическим потоком в способе Байера; при этом композиция, ингибирующая образование отложений, содержит водный раствор одной или нескольких водорастворимых солей, содержащий по меньшей мере приблизительно 0,004% всех растворенных солей, и кремнийсодержащее соединение, содержащее одну или несколько –Si(OR)n-групп, где n равно 3, а R представляет собой С1-С20алкил, причем кремнийсодержащее соединение представляет собой продукт реакции полиэтиленимина, силана, выбранного из 3-хлорпропилтриметоксисилана и 5,6-эпоксигексилтриэтоксисилана, и реакционноспособного в отношении азота соединения, выбранного из 1-хлороктана, бензилхлорида, пропиленоксида, 1,2-эпоксиоктана, 1,2-эпоксидодекана и пропиленхлорида, при этом кремнийорганическое соединение устойчиво к разрушению в технологических потоках для извлечения глинозема при температурах технологического процесса от 100 до 265°С.

Сополимеры на основе изопренола, моноэтиленненасыщенных монокарбоновых кислот и сульфокислот, способ их получения и их применение в качестве ингибиторов образования отложений в водопроводящих системах // 2632991

Изобретение относится к сополимерам на основе изопренола. Сополимеры на основе изопренола включают: (a) от 5 до 40 мас.% изопренола, (b) от 5 до 93 мас.% по меньшей мере одной моноэтиленненасыщенной монокарбоновой кислоты с 3-8 атомами углерода, выбранной из акриловой кислоты и метакриловой кислоты, ее ангидрида или ее соли, и (c) от 2 до 90 мас.% одного или нескольких содержащих сульфокислотные группы мономеров, выбранных из 2-акриламидо-2-метил-пропансульфокислоты и аллилсульфокислоты, сополимеры получены путем полимеризации мономеров (а), (b) и (с) в присутствии редоксхимического инициатора и регулятора при температуре от 10 до 80°С, причем редоксхимический инициатор содержит пероксид водорода, соль железа и в качестве восстановителя гидроксиметансульфинат натрия или натрий-2-гидрокси-2-сульфинатоуксусную кислоту.

Гидрофобно модифицированные полиаминовые ингибиторы образования накипи // 2621705

Изобретение относится к способам применения полиаминов для противонакипной обработки в различных промышленных технологических потоках. Предложен способ уменьшения или устранения накипи в промышленном процессе, включающий добавление в процесс композиции, включающей полимерный продукт реакции полиамина и двух химически активных в отношении азота соединений, одно из которых содержит группу –Si(OR’’)3, где R’’ означает водород, С1-С20 алкил или фенил, причем полимерный продукт реакции имеет средневесовую молекулярную массу по меньшей мере 500.

Гидрофобно модифицированные полиаминовые ингибиторы образования накипи // 2576616

Изобретение относится к полиаминам и способам их применения для противонакипной обработки в промышленных технологических потоках. Предложена композиция для уменьшения или устранения накипи в промышленном процессе, включающая полимерный продукт, полученный путем реакции полиамина, первого химически активного в отношении азота соединения и второго химически активного в отношении азота соединения.

Способ защиты внутренних поверхностей систем теплоснабжения от коррозии и накопления отложений // 2563271

Изобретение относится к области очистки и защиты внутренних поверхностей труб от коррозии и накопления отложений и используется для повышения надежности и ресурса систем теплоснабжения.

Композиция и способ контроля уноса меди и эрозии медных сплавов в промышленных системах // 2520931

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.

Гидрофобно модифицированные полиаминовые ингибиторы образования накипи // 2455318

Изобретение относится к полиаминам и способам их применения для противонакипной обработки в различных промышленных технологических потоках. .

Способ предотвращения и уменьшения алюмосиликатных отложений в промышленных процессах // 2420540

Изобретение относится к веществам и способам для предотвращения или ингибирования образования отложений внутри или на оборудовании, используемом в промышленных процессах со щелочными технологическими потоками.

Состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений // 2355821

Изобретение относится к составам для ингибирования коррозии и солеотложений в теплообменном оборудовании, для приготовления смазочно-охлаждающих жидкостей и межоперационной защиты узлов и деталей из черных и цветных металлов.

Водорастворимый ингибитор коррозии металлов // 2687860

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в нейтральных водных средах и может быть использовано для защиты от коррозионного разрушения кузова автомобиля и его днища.

Ингибиторы коррозии меди и медьсодержащих сплавов // 2602575

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии с помощью ингибиторов и может быть использовано для защиты различного оборудования, изготовленного из меди и ее сплавов.

Способ защиты стальных деталей и стального оборудования от коррозии // 2600609

Изобретение относится к защите стальных деталей и стального оборудования от коррозии путем создания поверхностных защитных слоев и может найти применение, например, в металлургической промышленности, в машиностроении, в нефтегазовой отрасли, в теплотехнике и коммунальном хозяйстве.

Ингибирующий состав для защиты металлов от кислотной коррозии // 2593569

Изобретение относится к области защиты металлов от кислотной коррозии, в том числе с помощью контактных ингибиторов, в частности, для получения из водных растворов устойчивых пассивирующих слоев на поверхности черных и цветных металлов и может быть использовано для защиты металлических поверхностей, а также для подготовки поверхности к нанесению иных средств противокоррозионной защиты.

Способ предотвращения минеральных отложений и коррозии // 2591975

Изобретение относится к способам предотвращения отложений минеральных солей, коррозии и может быть использовано в системах водоподготовки, где вода используется в качестве хладагента, теплоносителя, гидротранспорта.

Ингибитор сероводородной коррозии и наводороживания // 2591923

Изобретение относится к области защиты металлов от сероводородной коррозии и наводороживания в нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для защиты стального оборудования и трубопроводов в средах с высоким содержанием сероводорода.

Ингибитор сероводородной и углекислотной коррозии в минерализованных водных средах // 2579848

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

Способ получения ингибитора сероводородной и углекислотной коррозии в минерализованных водных средах // 2578622

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

Ингибитор коррозии в гидрокарбонатных и сероводородсодержащих средах // 2550451

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для защиты металлов от сероводородной и углекислотной коррозии. Ингибитор содержит, мас.%: 2-алкилимидазолин 5,0-50,0, серосодержащий компонент 0,1-10,0, шестичленное циклическое органическое соединение 5,0-50,0, продукт взаимодействия полиамидов с уксусной кислотой 0,5-19,0, органический растворитель 4,0-83,0 и воду остальное.

Состав для защиты от биообрастания, коррозии и солеотложения // 2541252

Изобретение относится к области защиты металлических поверхностей от биобрастания, коррозии и солеотложения и может быть использовано для защиты систем оборотного водоснабжения энергетических и нефтехимических предприятий.