Спосіб отримання диметилолфосфінової кислоти-інгібітора корозії сталі, стабілізатора накипоутворення

Спосіб отримання диметилолфосфінової кислоти - шпбітора корозії сталі, стабілізатора накипоутворення, що включає взаємодію фосфорноватистої кислоти з параформом, який відрізняється тим, що фосфорноватисту кислоту отримують з гіпофосфіту натрію, а параформ додають до її розчину по частинах, при цьому температура процесу та час взаємодії реагентів становлять 8090°С та 5 - 6 годин ВІДПОВІДНО Винахід відноситься до способів отримання та використання диметилолфосфінової кислоти інгібітору корозії сталі та стабілізатора накипоутворення в нейтральних водних середовищах Частіше всього диметилолфосфінову кислоту отримують із гіпофосфіту натрію або фосфорноватистої кислоти та формаліну або параформу При використанні гіпофосфіту натрію використовують соляну кислоту (Назаров Ю В , Муслинкин А А , Кутуев А А Исследование и оптимизация получения бис(оксиметил)фосфиновой кислоты статистическим методом планирования эксперимента // Журнал прикладной химии - 1981 - Т 54, №9 С 2115 - 2119) Недоліком цього способу отримання диметилолфосфінової кислоти є використання як сировини нестійкої до окислення, дефіцитної фосфорноватистої кислоти, надлишку соляної кислоти лолфосфінової кислоти є використання як сировини нестійкої до окислення, дефіцитної фосфорноватистої кислоти, надлишку соляної кислоти та одночасне змішування всіх компонентів В цьому випадку після завершення синтезу необхідно обов'язково видалити надлишок соляної кислоти випаровуванням, що ускладнює процес При наявності соляної кислоти диметшюлфосфшову кислоту використовувати як інгібітор корозії неможливо Крім того, при одночасному внесенні всіх компонентів при нагріванні можливе некероване протікання процесу з викидом реагентів В основу винаходу поставлено задачу удосконалити спосіб отримання диметилолфосфінової кислоти шляхом введення параформу по частинах до попередньо отриманої фосфорноватистої кислоти, що забезпечує спрощення та підвищення безпеки технологічного процесу Поставлена задача вирішується тим, що фосфорноватисту кислоту отримують з гіпофосфіту натрію, а параформ додають до її розчину по частинах, при цьому температура процесу та час взаємодії реагентів становлять 80 - 90°С та 5 - 6 годин ВІДПОВІДНО До концентрованого розчину гіпофосфіту натрію додають розраховану КІЛЬКІСТЬ концентрованої соляної кислоти Хлористий натрій видаляють на фільтрі Розчин кислоти нагрівають до 80 - 90°С і по частинах при перемішуванні вносять розраховану КІЛЬКІСТЬ параформу Співвідношення реагентів у молях 1 1 2 При такому веденні процесу в розчині відсутня значна КІЛЬКІСТЬ хлоридів Спосіб реалізується слідуючим чином До п Найбільш близьким по технічній суті до запропонованого винаходу є спосіб отримання диметилолфосфінової кислоти з фосфорноватистої кислоти та параформу в присутності соляної кислоти Суміш 6,1кг фосфорноватистої кислоті розчиняють у воді, 35л концентрованої НСІ та 2,9кг параформу перемішують при температурі 40 - 45°С до повного розчинення, кип'ятять 50 годин Після ЦЬОГО воду та надлишок соляної кислоти відгоняють в вакуумі при нагріванні В залишку - 5,02кг фосфорноватистої кислоти Вихід продукту - 86% (Пат 627477 Швейцария, МКИ C07F9/30, А01 N57/20 Способ получения новой фосфиновой кислоты и ее солей /Maier Ludwig, Заявл 10 02 77, Опубл 15 0182) Недоліком цього способу отримання димети (О со ^о Ю пофосфіту натрію додають водний розчин хлористого водню Суміш перемішують до повного розчинення гіпофосфіту та до повного випадання хлористого натрію Після цього хлористий натрій видаляють на фільтрі Фільтрат переносять в чотиригорлий реактор, який обладнаний перемішуючим пристроєм, термометром, зворотнім холодильником та пристроєм для дозування сипучих матеріалів При температурі 80 - 90 °С в реактор при перемішуванні вносять невеликими порціями розраховану КІЛЬКІСТЬ параформу Суміш перемішують при даній температурі 5 годин Після охолодження отримують розчин диметилолфосфіновоі кислоти, який придатний для використання При його змішуванні з окислом цинку (співвідношення реагентів 2 1) отримують цинкову сіль диметилолфосфінової кислоти Для підтвердження технічного результату були проведені слідуючи досліди Приклад 1 В реактор, який обладнаний перемішуючим пристроєм, вносили 1 моль гіпофосфіту натрію та 130мл розчину соляної кислоти, який містив 1 моль НСІ Суміш перемішували до повного розчинення гіпофосфіту Після ЦЬОГО через 10 ЗО хвилин хлористий натрій випав у осад Осад 50436 видалили на фільтрі Фільтрат помістили в чотиригорлий реактор, який обладнаний перемішуючим пристроєм, термометром, зворотнім холодильником та пристроєм для дозування сипучих матеріалів Температуру в реакторі підняли до 80 - 90°С і при перемішуванні додавали невеликими порціями 2 молі параформу Суміш нагрівали при даній температурі 5 годин Розчин охолодили до кімнатної температури Отримали з КІЛЬКІСНИМ ВИХОДОМ роз чин 1 молю диметилолфосфінової кислоти До розчину диметилолфосфінової кислоти , що містив 0 4 моля реагенту при температурі 80°С при перемішуванні по частинах додавали 0 2 моля оксиду цинку Суміш перемішували до повного розчинення оксиду цинку Отриманий розчин використовували як інгібітор корозії Приклад 2 Вивчення ефективності диметилолфосфінової кислоти та и цинкової солі як інпбітора корозії сталі проводили за допомогою методу поляризаційного опору при використанні індикатора Р5125 Дослідження проводили в нерухомому середовищі та при перемішуванні Час досліду 4 години Як корозійне середовище використовували київську водопровідну воду Результати досліджень наведені утабл 1 Таблиця 1 Ефективність диметилолфосфінової кислоти та її цинкової солі як шпбітора корозії сталі 20 Поляризаційний опір, Rpcp, Коефіцієнт гальму- Ступінь захисту від корозії, Z, Ом вання % 11** 11** 11** І* І* І* 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 — — — — — — 830 160 — — — — — — 590*** 73*** 10 1057 1550 1 27 9 68 21 3 89 7 20 1020 1630 1 23 1019 187 90 2 ДМФК ЗО 1035 1720 1 25 10 75 20 0 90 7 50 1040 1870 1 25 11 68 20 0 91 4 100 1610 1540 1 94 9 63 48 5 89 6 10 1200 2960 1 45 18 50 31 0 94 6 50 1396 4170 1 68 26 06 40 5 96 2 ДМФЦ — — — 50*** 1387 19 00 94 7 100 2066 6400 2 48 40 00 59 7 97 5 - нерухоме середовище ** - середовище, що перемішується *** - температура середовища 50°С Інгібітор Доза, мг/л З табл 1 видно, що ефективність захисту від корозії підвищується з підвищенням дози диметилолфосфінової кислоти та її цинкової солі, як шпбітора корозії сталі, та при перемішуванні Приклад 3 Вивчення ефективності диметилолфосфінової кислоти як стабілізатора накипоутворення на металевій поверхні проводили при використанні нагріваючих елементів із сталі Х18Н9Т з допомогою модельного розчину Са(НСОз)2 з твердістю 10мг-екв/л при температурі 60°С Час досліду 10 годин Відкладення з поверхні нагріваючих елементів змивали розчином азотної кислоти З допомогою сульфіду натрію видаляли конкуруючи іони і методом трилонометрм визначали концентрацію кальцію 3 цієї концентрації розраховували масу накипу Протинакипний ефект визначали із відношення маси накипу в інгібованому розчині (Мі) до маси накипу в контрольному ДОСЛІДІ (М) ТШ=ґі-М1.100% І м) Результати зводили в табл 2 50436 Таблиця 2 Ефективність диметилолфосфінової кислоти як стабілізатора накипоутворення Доза, мг/л 5 2 Реагент Мі, МГ ПЕ,% ДМФК 60 0 29 0 51 7 м,, мг Протинакипний ефект визначали з маси карбонату кальцію, який осів на поверхню нагріваючого елементу (Мн) Дану масу знаходили по різниці маси, розрахованої по зниженню твердості води (ДТ), і маси осаду, що випав з розчину (Мос) Результати приведені в табл З 10 Таблиця З ПЕ,% Мі, мг ПЕ, % 186 69,0 139 77 7 З табл 2 видно, що протинакипний ефект збільшується з підвищенням дози диметилолфосфінової кислоти Приклад 4 Вивчення ефективності диметилолфосфінової кислоти як стабілізатора накипоутворення проводили на поверхні, яка попередньо була покрита накипом Для цього поверхню елементу покрили шаром накипу, нагріваючи розчин гідрокарбонату кальцію концентрацією Юмгекв/л при температурі 95°С Процес накипоутвореня вивчали при тій же температурі Час досліду 6 годин Стабілізаційний ефект розраховували по відношенню зниження твердості води в робочому (ДТі) та контрольному (ДТ) дослідах Ефективність диметилолфосфшової кислоти як стабілізатора накипоутворення на нагріваючий поверхні, покритій накипом при температурі 95°С Реагент ДМФК Доза, ДТ, мгмг/л екв/л 69 2 48 5 31 10 08 Моє, МГ 18 156 99 08 Мн, мг 85 5 56 4 36 6 11 2 1 СЕ , % ПЕ, % 30 4 55 1 88 4 66 0 57 2 86 9 З табл 3 видно, що ефективність диметилолфосфінової кислоти як стабілізатора накипоутворення на нагріваючий поверхні, покритій накипом при температурі 95°С збільшується з підвищенням дози реагенту ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71