Інгібітор корозії та солевідкладень та спосіб його виготовлення

1 Інгібітор корозії та солевідкладень, що включає оксіетилідендифосфонову кислоту (ОЕДФК), сіль цинку та воду, який відрізняється тим, що він містить сіль цинку та оксіетилідендифосфонову кислоту у ваговому співвідношенні 1 (3 - 4) при наступному співвідношенні інгредієнтів, % мас ОЕДФК 4,5-80,0 ++ сіль цинку в перерахунку на Zn + + 1,5 - 20,0 вода решта 2 Інгібітор за п 1, який відрізняється тим, що сіллю цинку є ацетат цинку, виділений з відпрацьова Запропонований винахід відноситься до хімічної галузі, зокрема до виробництва інгібіторів корозії та солевідкладень, які можуть бути використані в ХІМІЧНІЙ, нафтохімічній, металургійній, газопереробній та інших галузях, для захисту теплообмінного устаткування замкнутих систем зворотнього водопостачання з високим рівнем мінералізації, та підвищеної температури води, а також відкритих систем водопостачання зі скидом відпрацьованої води у відкриті водоймища Відомий інгібітор корозії та солевідкладень, який містить оксіетілдендіфосфонову кислоту (ОЕДФК), сульфат цинка, триполіфосфат натрію і поліетнленгліколь, який вводять в систему зворотнього водопостачання послідовно в три етапи в ваговому співвідношенні сульфату цинку до ОЕДФК рівному на першому етапі 1 (6,44 - 0,42), на другому етапі 1 (0,47 0,5), на третьому етапі 1 (0,47-0,05) (1) Недоліком відомого шпбітора є обмеженість ного в процесі синтезу вінілацетату цинкоацетатного каталізатора 3 Інгібітор за п 1, який відрізняється тим, що сіллю цинку є сульфат цинку, виділений з відпрацьованого в процесі очищення газів або парів від сірчаних сполук цинкового поглинача СПС-Ф 4 Спосіб виготовлення шпбітора корозії та солевідкладень шляхом змішування солі цинку та оксіетилідендифосфонової кислоти або їх водних розчинів з водою, який відрізняється тим, що сіль цинку змішують з оксіетилідендифосфоновою кислотою у ваговому співвідношенні 1 (3 - 4), охолоджують та додають гідроксид натрію до рН 7,9 8,2 5 Спосіб за п 4, який відрізняється тим, що сіллю цинку є ацетат цинку, виділений з відпрацьованого в процесі синтезу вінілацетату цинкоацетатного каталізатора 6 Спосіб за п 4, який відрізняється тим, що сіллю цинку є сульфат цинку, виділений з відпрацьованого в процесі очищення газів або парів від сірчаних сполук цинкового поглинача СПС-Ф його використання тільки для води з низьким загальним солеутриманням (до 850мг/л) та низькою загальною жорсткістю - до 4,6ммоль/л у діапазоні рН 7,5 - 8,0 та температурі води, переважно 40°С Крім того, використання шпбітора є надто трудомістким Відомий також інгібітор корозії та солевідкладень включаючий оксіетілідендіфосфонову кислоту (ОЕДФК), сіль цинка, та воду У відомому інгібіторі сіль цинка, зокрема сульфат, в перерахунку на Zn++, використовують у ваговому співвідношенні до ОЕДФК = 1 (20, 10, 8, 5, 1, 0,66, 2) , Але кращий результат - 93% захисту від корозії досягають при використанні вагового співвідношення 1 0,66, а саме при використанні інгібітору у КІЛЬКОСТІ 7,5мг/л Zn++ та 5мг/л ОЕДФК, та температурі води 40°С 3 підвищенням температури води до 60°С величина захисного ефекту знижується до 70% (2) Недоліком відомого шпбітора є низька захисна ю C O ГО О ю 50335 ефеїсгивність від корозії та солевідкладень та обмеженість його використання тільки для води з низьким загальним солеутриманням (до 850мг/л) та низькою загальною жорсткістю - до 4,6ммоль/л у діапазоні рН 7,0 - 8,0 та температурі води, переважно 40°С Це обумовлено тим, що склад інгредієнтів відомого шпбітора не забезпечує оптимальних умов для створення комплексної шпбіручої взаємодій ОЕДФК та солі цинка, що спричиняє осадження нерозчинних осадів, особливо у випадку його використання для систем з високим солеутриманням, підвищеною загальною жорсткістю, та підвищеною температурою води Крім того, оскільки водні розчини солі цинка, зокрема, сульфату цинка та ОЕДФК мають кислотне рН а межах 0,95 - 1,1 то при змішуванні інгредієнтів шпбітора з загальною водою робочого середовища знижується рН загальної води, спостерігається кислотна дисоціація ОЕДФК та утворення осаду гідроксиду цинка, що знижує ефективність захисту Використання відомого шпбітора є екологічно небезпечним для мікрофлори активного ілу аеротенків біологічних очисних споруд, куди у випадках необхідних продувок зворотнього цикла здійснюють скид продувних вод, які містять токсичний цинк вище межі допустимої концентрації (1мг/л) пагубно діючий на мікрофлору активного ілу, та ОЕДФК - біологічно важко окислювальної речовини, яка потребує тривалої адаптації, а при скиді у відкриті водоймища - забруднює їх В основувинаходу поставлена задача створення такого інгібітору корозії та солевідкладень, в якому завдяки новому співвідношенню відомих інгредієнтів забезпечуються більш оптимальні умови комплексної шпбіручої взаємодії усіх інгредієнтів від корозії та солевідкладень в системах з високим солеутриманням, підвищеною загальною жорсткістю та підвищеною температурою води Поставлена задача вирішується тим, що відомий інгібітор корозії та солевідкладень, включаючий оксіетілідендифосфонову кислоту (ОЕДФК), сіль цинка, та воду, згідно з запропонованим винаходом містить сіль цинка та оксіетілідендіфосфонову кислоту у ваговому співвідношенні 1 (3 - 4), в наступному складі інгредієнтів, в %мас ОЕДФК 4,5-80,0 сіль цинка, в перерахунку на Zn++ 1,5-20,0 решта - вода Поставлена задача вирішується також тим, що сіллю цинка є ацетат цинка, виділений з відпрацьованого в процесі синтезу вшілацетата цинкацетатного каталізатора Поставлена задача вирішується також тим, що сіллю цинка є сульфат цинка, виділений з відпрацьованого в процесі очищення газів або парів від сірчаних сполук цинкового поглинача СПС-Ф Запропонований інгібітор забезпечує високу ефективність захисту від корозії (89,2 - 93,3) та солевідкладень (95,1 - 97,1) в умовах його використання в замкнутих системах зворотнього водопостачання з високим загальним солеутриманням (1800 - 3100мг/л), високою загальною жорсткістю 15 - 17,5мг екв /л та підвищеній температурі води з 40 до 60°С Перевагою запропонованого винаходу є те, що висока захисна дія шпбітора досягається при значному зменшенні вмісту токсичного цинка в складі шпбітора та зменшенні його витрат на 1л загальної зворотньої води Так, у відомому способі-прототипі на 1л води вводять 12,5мг в перерахунку на суму ОЕДФК та цинка, а в запропонованому способі - лише 3 - 4,1 мг Зниження вмісту токсичного цинку в складі інпбітора та зниження витрат шпбітора при його використанні в системі зворотнього водопостачання обумовлюють вміст токсичного цинку в системі зворотнього водопостачання нижче межі допустимої концентрації та підвищують екологічну безпеку мікрофлори активного ілу аеротенків біологічних очисних споруд або відкритих водоймищ, куди у випадках необхідних продувок зворотнього цикла здійснюють скид продувних вод, які містять токсичний цинкта ОЕДФК Перевагою запропонованого шпбітора є можливість його виготовлення та введення в систему зворотнього водопостачання у вигляді готового однорідного продукту - змішаних у необхідному співвідношенні інгредієнтів, які не дають осаду після їх змішування Наступною перевагою запропонованого винаходу є зменшення його коштовності та рахунок використання солі цинка у вигляді розчинів, виділених з відпрацьованих каталізаторів Готовий інгібітор - це водний розчин, який містить сіль цинка та ОЕДФК у ваговому співвідношенні 1 (3 - 4), в наступному складі інгредієнтів, в %мас, ОКДФК 4,5-80,0 сіль цинка, в перерахунку на Zn++ 1,5-20,0 решта - вода Сіллю цинка є ацетат цннка, виділений з відпрацьованого в процесі синтезу вшілацетата цинкацетатного каталізатора, або сульфат цинка, попередньо виділений з відпрацьованого в процесі очищення газів або парів від сірчаних сполук цинкового поглинача СПС-Ф Можуть бути використані також готові солі цинка або їх водні розчини Інгібітор виготовляють шляхом змішування вихідних інгредієнтів солі цинка та ОКДФК, які беруть у вищезазначеному співвідношенні у вигляді готових продуктів або у вигляді їх водних розчинів Для одержання однорідного, без осаду інпбітора, у суміш вихідних інгредієнтів солі цинка та ОЕДФК додають гідроксид натрію, або його водний розчин, який підгримує стабільність рН інгібітору в межах 7,9 - 8,2 Інгібітор може бути виготовлений у вигляді розбавленого розчину, наприклад з вмістом ефективної КІЛЬКОСТІ цинка++ 1,5%мас (16,15г/л,), готового до використання в системах зворотнього водопостачання, або у вигляді концентрованого розчину, наприклад з вмістом ефективної КІЛЬКОСТІ цинка++20%мас (215,4г/л) Але в любому випадку в систему зворотнього водопостачання інгібітор вводять із розрахунку вмісту ефективної КІЛЬКОСТІ солі цинка, в перерахунку на цинк++, не більше межі допустимої концентрації (1мг/л) у загальній воді, регулюючи цю величину дозуванням інпбіто 50335 ру, та виходячи з можливостей дозаторів, зокрема їх ємності Наприклад, при використанні шпбітора з вмістом ефективної КІЛЬКОСТІ цинкат 1,5%мас в систему вводять всього 40мг цього розчину на 1л загальної води, з тим, щоб одержати 0,6мг цинка++ у літрі загальної води системи (тобто нижче допустимої межі концентрації) При використанні шпбітора з вмістом ефективної КІЛЬКОСТІ цинка++, наприклад 20,0%мас (215,4г/л) в систему вводять всього 3,0мг цього розчину на літр загальної води, або концентрований інгібітор розбавляють водою і вводять більшу його КІЛЬКІСТЬ, але із розрахунком того, що концентрація цннка++ у загальній воді не повинна перевищувати 1 мг в літрі Відомий також спосіб виготовлення інгібітору корозії та солевідкладень шляхом змішування солі цинка та оксіетілідендіфосфонової кислоти, або їх водних розчинів з водою (2) Інгібітор долають в систему у вигляді окремих інгредієнтів з розрахунку 7,5мг солі цинку, зокрема сульфату, в перерахунку на цинк, та 5мг ОЕДФК на 1л води (вагове співвідношення солі цинку до ОЕДФК = 1 0,66) РН солі цинка та ОЕДФК знаходиться в межах 0,95 - 1,1 Змішування інгредієнтів здійснюють у робочому середовищі Недоліком відомого способу є те, що він не забезпечує виготовлення інгібітору який би володів оптимальними властивостями для створення комплексної шпбіручої взаємодій ОЕДФК та солі цинка в системах зворотнього водопостачання, особливо у випадку його використання для систем з високим солеутриманням, підвищеною загальною жорсткістю, та підвищеною температурою води Недоліком відомого способу є також те, що готовий продукт виготовляють та використовують у вигляді окремих інгредієнтів, що спричиняє незручність при його використанні Це обумовлено тим, що при змішуванні з водою інгредієнтів шпбітора у робочому середовищі знижується рН води, протікає кислотна дисоціація ОЕДФК та випадає осад гідроксиду цинку, який утворюється в результаті гідролізу сульфату цинка і, таким чином, знижується захисна ефективність шпбітора В основу винаходу поставлена задача створення такого способу в якому шляхом зміни умов процесу та введення додаткової операції та речовини забезпечується можливість запобігання кислотної дисоціації та осадження гідроксиду цинка Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі виготовлення інпбітора корозії та солевідкладень шляхом змішування солі цинка та оксіетілідендіфосфонової кислоти, або їх водних розчинів з водою, згідно з запропонованим винаходом, сіль цинка змішують з оксіетілідендіфосфоновою кислотою у ваговому співвідношенні 1 (З - 4), охолоджують та додають гідроксид натрію до рН 7,9-8,2 Поставлена задача вирішується також тим, що сіллю цинка є ацетат цинка, виділений з відпрацьованого в процесі синтезу вшілацетата цинкацетатного каталізатора Поставлена задача вирішується також тим, що сіллю цинка є сульфат цинка, виділений з відпрацьованого в процесі очищення газів або парів від сірчаних сполук цинкового поглинача СПС-Ф Запропоноване нове співвідношення відомих інгредієнтів солі цинка і ОЕДФК та введення нового інгредієнту - гідроксиду натрію, забезпечують можливість запобігання кислотної дисоціації ОЕДФК та осадження гідроксиду цинка Запропонований спосіб забезпечує виготовлення високоефективного від корозії та солевідкладень шпбітора в умовах його використання в замкнутих системах зворотнього водопостачання з високим загальним солеутриманням (1800 3100мг/л), високою загальною жорсткістю - 15 17,5мгекв/л та підвищеній температурі води з 40 до 60°С Перевагою запропонованого способу є можливість виготовлення інпбітората введення його в систему зворотнього водопостачання у вигляді готового однорідного продукту, а саме - змішаних у необхідному співвідношенні інгредієнтів, які не дають осаду після змішування Наступною перевагою запропонованого винаходу є зменшення його коштовності за рахунок використання солі цинку у вигляді розчинів, виділених з відпрацьованих каталізаторів Наступною перевагою запропонованого винаходу є зменшення питомих витрат шпбітора на літр підживлюючої або загальної води та зменшення вмісту токсичного цинку та ОЕДФК у оброблюваній воді Запропонований спосіб включає наступні стадії процесу змішування солі цинка з ОЕДФК у ваговому співвідношенні 1 (3 - 4), охолодження та додавання гідроксиду натрію до рН 7,9 - 8,2 Сіллю цинка є ацетат цинка, виділений з відпрацьованого в процесі синтезу вінілацетату цинкацетатного каталізатору або сульфат цинка, виділений з відпрацьованого в процесі очищення газів або парів від сірчаних сполук цинкового поглинача СПС-Ф Запропонований винахід пояснюється прикладами Приклад 1 Виготовлення інпбітора на основі ацетата цинка, виділеного з відпрацьованого в процесі синтезу вінілацетату цинкацетатного каталізатора та при ваговому співвідношенні солі цинка до ОЕДФК = 1 3,57 Відпрацьований цинкацетатний каталізатор з вмістом цинка 3 - 4,5%, ацетата цинка 10 15%мас , з питомою вагою 0,85г/смЗ завантажують в скляну колонку або фільтр на висоту 1,5м (тобто 1275кг відпрацьованого каталізатора) заливають демшералізованою або глибокообессоленою водою на висоту - Зм, і через фільтр з каталізатором пропускають воду з швидкістю ~ 2л/г Таким чином цинк екстрагують (вимивають) з відпрацьованого каталізатору Одержаний водний екстракт ацетата цинка в КІЛЬКОСТІ 1000л (d = 1,04 - 1,05г/смЗ) з вмістом цинка 25 - 30г/л направляють в ємність з мішалкою та рубашкою для охолодження Вмикають мішалку та додають по розрахунку необхідну КІЛЬКІСТЬ ОЕДФК та пдроксида натрію а) при концентрації цинка 25г/л, додають 89,28кг (136,3л) 100% ОЕДФК, або 178,6кг 50% водного розчину цієї кислоти, б) при концентрації цинка 30мг/л додають 107,14кг 100% кислоти, або 214,28кг 50% водного 7 50335 розчину цієї кислоти При цьому рН суміші = 0,95 1,1 Потім суміш охолоджують і додають ЗО - 40%ний водний розчин гідроксиду натрію до одержання рН суміші в межах 7,9 - 8,2 а) при концентрації цинка в екстракті 25г/л додають 178,6 кг (124,9л) 40% гідроксиду натрію, або 71,4кг 100% гідроксиду натрію Вихід шпбітора при концентрації! цинка в екстракті 25г/л складає 1361,2кг (1261,2л) Одержаний інгібітор має наступний склад, в %мас цинк++ 1,84, ОЕДФК - 6,56, решта - вода, або в г/л цннка++ 19,82, ОЕДФК - 70,8, решта - вода Співвідношення солі цинка до ОЕДФК = 3,56, рН - 8,0 питома вага 1,08г/смЗ Промислові випробування одержаного інгібітору проведені на системах зворотнього водопостачання ХІМІЧНОГО заводу Середньомісячний склад зворотньої води має наступні характеристики РН = 8,2 - 9,0, загальна жорсткість 15 - 17,5м могаь/л, загальна лужність 25 - 20м моль/л , загальне солеутримання 1800 3100мг/л, хлор-йонів 250 - 750мг/л, сульфат-йонів 375 - 825мг/л Дозування інгібітору - 40мг на літр загальної води Після дозування вміст інгредієнтів інгібітору у воді складає, в мг/л цинк++ 0,736, ОЕДФК-2,624 Ефективність захисту від солевідкладень при температурі води 40°С - 60°С, ВІДПОВІДНО, складає 95,1 - 97,1%, від корозії 89,2 - 93,3%, швидкість корозії для вуглецевої сталі складає 0,03 0,065мм/рік, КІЛЬКІСТЬ солевідкладень складає (0,02 - 0,025) - (0,05 - 0,06)г/год,м2