Ингибитор коррозии и солеотложения

Авторы патента:

Мурин Константин Андреевич (RU)

Владыкин Алексей Станиславович (RU)

Бритвин Константин Михайлович (RU)

C23F11/167 - фосфорсодержащие соединения

Владельцы патента RU 2732844:

Бритвин Константин Михайлович (RU)
Мурин Константин Андреевич (RU)
Владыкин Алексей Станиславович (RU)

Изобретение относится к ингибиторам коррозии, карбонатных, сульфатных и железоокисных отложений, и может применяться для нормализации содержания ионов железа как в горячей, холодной водопроводной воде общего потребления, так и в системах водооборотного снабжения металлургических, химических и пищевых предприятий и других промышленных предприятий. Ингибитор содержит, % мас.: фосфат щелочного металла 31,5-88,9; ортофосфат щелочного металла 42,6-6,53; сульфат щелочного металла 12,0-3,25; гидрокарбонат щелочного металла 8,3-1,27; гипохлорит щелочного металла 1,6-0,01; фторид щелочного металла 4,0-0,04. Технический результат: получение ингибитора коррозии и солеотложения в твердом состоянии, дозировка которого в системы водооборотного снабжения производственых предприятий, водоснабжения общего потребления ГВС и ХВС составляет от 1 до 10 граммов на тонну обрабатываемой воды. 2 табл.

Изобретение относится к ингибиторам коррозии, карбонатных, сульфатных и железоокисных отложений, может применяться для нормализации содержания ионов железа как в горячей, холодной водопроводной воде общего потребления, так и в системах водооборотного снабжения металлургических, химических и пищевых предприятий и других промышленных предприятий.

Известен ингибитор коррозии и солеотложения [Патент RU 2256727 C1, МПК C23F 11/167, 11/173, 14/02, заявка № 2003137235/02 от 23.12.2003, опубл. 20.07.2005 в Бюл. №20], включающий в себя фосфатный ингибитор, фосфонатный ингибитор, гигроскопические соли щелочных или щелочноземельных металлов неорганических кислот.

Схожие по действию и назначению продукты имеют ряд недостатков. Использование органических соединений, дозируемых в воду в виде составляющих компонентов являются негативными факторами для окружающей среды. В известных ингибиторах в качестве таких веществ встречаются бензотриазол, толилтриазол, оксиэтилидендифосфонат цинка, нитрилотриметилфосфонат, аскорбиновая кислота, глюконовая кислота [Патент RU 2458184 C1. МПК C23F 11/167, заявка № 2010150939/02 от 13.12.2010, опубл. 10.08.2012 в Бюл. № 22], оксиэтилидендифосфоновая кислота, аминоалканфосфоновая кислота, алкандифософоновая кислота, нитрилотриметилфосфоновая, фосфонобутантрикарбоновая кислота (ФБТК), фосфоногидроксиуксусная кислота, фосфоноянтарная кислота [Патент RU 2593569 C1. МПК C23F 11/167, C23C 22/42, заявка № 2015120937/02 от 03.06.2015, опубл.: 10.08.2016 в Бюл. № 22].

Недостатком известного ингибитора [Патент RU 2256727 C1, МПК C23F 11/167, 11/173, 14/02, заявка № 2003137235/02 от 23.12.2003, опубл. 20.07.2005 в Бюл. №20] является эффективность. На тонну обрабатываемой воды предполагается дозировка 60 г ингибитора.

Недостатком известного ингибитора также является наличие органических соединений, которые могут составлять до 40% массы.

Технический результат предполагаемого изобретения заключается в получении ингибитора коррозии и солеотложения в твердом состоянии, дозировка которого в системы водооборотного снабжения производственных предприятий, водоснабжения общего потребления ГВС и ХВС, составляет от 1 до 10 граммов на тонну обрабатываемой воды.

Технический результат достигается тем, что ингибитор, помимо того, что содержит полифосфат, гигроскопические соли щелочных и щелочноземельных металлов, в частности, ортофосфаты, сульфаты щелочных и щелочноземельных металлов, включает в свой состав гидрокарбонат, гипохлорит и фторид щелочных металлов, мас. %:

Полифосфат щелочных металлов	31,5÷88,9
Ортофосфат щелочных металлов	42,6÷6,53
Сульфат щелочных металлов	12,0÷3,25
Гидрокарбонат щелочных металлов	8,3÷1,27
Гипохлорит щелочных металлов	1,6÷0,01
Фторид щелочных металлов	4÷0,04

Известно, что для более надежной защиты металлов от коррозии предпочитают исключить галогены из растворов, как опасный элемент. Находясь в растворе в виде анионов, сами галогены не проявляют окислительных свойств, т.к. находятся уже в полностью восстановленном состоянии. Можно утверждать, что пагубное влияние на защитные окисные пленки на поверхности металлов в частности стальных поверхностей связано именно с солевым эффектом, сопровождающим многократное увеличение растворимости малорастворимых солей, которыми являются защитные окисные пленки. К таким окисным пленкам относятся ортофосфаты. Гидролиз фосфатов щелочных металлов проходит по аниону, значение водородного показателя смещается в сторону щелочной среды, что обеспечивает восстановление хлора в гипохлорит-ионе. К свойствам фторидов относится способность образовывать коллоиды, а также комплексные соединения с ортофосфат ионом и кальцием Ca₅(PO₄)₃F [С29, С159 – Химия элементов и соединений : учебное пособие / В.И. Ермолаева, В.М. Горшкова, Л.Е. Слынько, Н.Н. Двуличанская. — Санкт-Петербург : Лань, 2019. — 208 с. — ISBN 978-5-8114-3291-2. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система «Лань» : [сайт]. — URL: https://e.lanbook.com/book/111880 (дата обращения: 25.09.2019). — Режим доступа: для авториз. пользователей]. На примере хлоридов было выявлено значение предельной концентрации, при которой не происходит коррозия. Значение предельной концентрации составляет 150 ммоль/л, что соответствует массе хлорид-ионов 5,3 г/л. [Кузнецова, О.П. Применение фосфоната кальция для пигментирования противокоррозионных покрытий // Казань : Вестник Казанского технологического университета. 2012. №8. Т15. С. – 38-39]. Таким образом, обуславливается использование фтор и хлор содержащих добавок для снижения солеотложения при эффективном ингибировании процессов коррозии. В отличие от известных ингибиторов коррозии, защиты нагревательных элементов от солеотложения настоящий ингибитор предлагает более экологически чистый состав.

Заявленное соотношение компонентов способствует уменьшению активности ионов кальция и гидрокарбонатов, что предотвращает выпадению в осадок карбоната кальция (см. таблицу 1) сохранение концентраций ионов кальция и гидрокарбонатов. Механизм процесса солеотложения заключается в том, что находящиеся в растворенном виде анионы гидрокарбоната в результате нагрева переходят в карбонаты и выпадают в осадок с катионами кальция, образуя малорастворимое соединение карбонат кальция. Изменение концентраций кальция и гидрокарбонатов до и после нагревания пропорционально количеству образующегося нерастворимого осадка карбоната кальция. Оптимальными для минимизации солеотложения будут такие условия, при которых не происходит уменьшение концентраций гидрокарбонатов и кальция при нагреве. Пробы 1, 2, 3 содержат ингибитор в дозировке 2 г ингибитора на 1 тонну обрабатываемой воды. Контрольная проба представлена водопроводной водой без растворенного ингибитора. При нагревании до температуры кипения концентрация кальция в контрольной пробе снизилась на 12,1 мг/л, а гидрокарбонатов на 45,2 мг/л. В пробах, содержащих ингибитор, понижение концентрации кальция на 50÷60% меньше, а значит выпадение осадка карбоната кальция в таких пробах пропорционально меньше. Вода для проб 1, 2, 3 и контрольной пробы отбиралась из одного источника единовременно. Химический состав проб используемого ингибитора указан в таблице 2.

Таблица 1 - Изменение концентраций ионов кальция и гидрокарбоната при нагревании
	Изменение концентрации Ca²⁺	Изменение концентрации HCO₃^-	Протоколы лабораторных испытаний «Центр гигиены и эпидемиологии в Кировской области»
Контроль	12,1 мг/л		45,2 мг/л		№67642 от 05.11.2019, №67637 от 30.10.2019
Проба 1	4,9 мг/л	-60%	36,5 мг/л	-19%	№67642 от 05.11.2019, №67636 от 31.10.2019
Проба 2	6,1 мг/л	-50%	36,5 мг/л	-19%	№67642 от 05.11.2019, №67639 от 31.10.2019
Проба 3	5,3 мг/л	-56%	36,5 мг/л	-19%	№67642 от 05.11.2019, №67640 от 31.10.2019

Таблица 2 - Химический состав проб
Компонент	Проба №1	Проба №2	Проба №3
Полифосфат щелочных металлов	88,9	31,5	61,1
Ортофосфат щелочных металлов	6,53	42,6	23,52
Сульфат щелочных металлов	3,25	12	7,63
Гидрокарбонат щелочных металлов	1,27	8,3	4,78
Гипохлорит щелочных металлов	0,01	1,6	0,81
Фторид щелочных металлов	0,04	4	2,16

Ингибитор коррозии и солеотложения, включающий полифосфат, ортофосфат, сульфат щелочных металлов, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гидрокарбонат, гипохлорит и фторид щелочных металлов при соотношении, % мас.:

полифосфат щелочного металла	31,5-88,9
ортофосфат щелочного металла	42,6-6,53
сульфат щелочного металла	12,0-3,25
гидрокарбонат щелочного металла	8,3-1,27
гипохлорит щелочного металла	1,6-0,01
фторид щелочного металла	4,0-0,04

Изобретение относится к химии фосфорорганических соединений и области защиты металлов от коррозии и может быть использовано для защиты металлов от углекислотной, сероводородной или смешанной коррозии.

Ингибитор коррозии и накипеобразования для применения в системах оборотного охлаждения электростанций или других промышленных предприятий // 2702542

Изобретение относится к составам химических средств для ингибирования коррозии и накипеобразования в системах оборотного охлаждения электростанций. Описан ингибитор коррозии и накипеобразования для применения в системах оборотного охлаждения электростанций или промышленных предприятий, представляющий собой реагент на основе фосфорсодержащих органических соединений, полимеров и триазолов, отличающийся тем, что он содержит нижеперечисленные компоненты в мас.

Способ нанесения защитного противокоррозионного покрытия на стальные изделия и реагент для осуществления вышеуказанного способа // 2695717

Изобретение относится к антикоррозионной обработке поверхности стальных изделий. Способ включает обработку поверхности стальных изделий в водном растворе реагента, в качестве которого применяют декагидрат бис(нитрило-трис-метиленфосфонато-аква-плюмбата(II)) тетранатрия, последующую сушку изделий и термическую обработку при температуре 250-350°С.

Ингибитор коррозии и накипеобразования для обработки воды теплосетей и других теплофикационных систем // 2693243

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.

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.