Композиція для запобігання корозії металів в оборотних системах

Реферат: Композиція для запобігання корозії металів в оборотних системах включає інгібітор нітрифікації, як похідні роданистоводневої кислоти та додатково включає інгібітор корозії - фосфатносилікатну суміш. UA 87358 U (12) UA 87358 U UA 87358 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до складу композиції для запобігання корозії теплообмінних систем, а також обробки і утилізації промислових стічних вод за допомогою цієї композиції. Відомо використання фосфатно-силікатної композиції для зменшення швидкості протікання корозійних явищ в оборотних системах водопостачання [Алцыбеева А.И. Ингибиторы коррозии металлов: справочник / А.И.Алцыбеева, С.З.Левин; под ред. проф. Антропова Л.И. -Л.: Изд-во "Химия", 1968г. - 264с.]. Недоліком даної інгібіторної композиції є те, що вона не може бути використана в умовах присутності амонійних солей в оборотній системі, які накопичуються, наприклад, в стічних фенольних водах коксохімічного виробництва, оскільки, при цьому в оборотних циклах охолодження протікає окислення амонійного азоту і виділення іонів водню, також підкислення середовища до рН 5,5-6,0. При таких значеннях рН захисна дія відомої інгібіторної композиції знижується і вона малоефективна. Найбільш близьким аналогом є композиція, яка у своєму складі містить інгібітори нітрифікації, наприклад, 4-аміно-1,2,4 триазол з органічним комплексоутворювачем [Патент України № 66669, МПК C23F 11/10, C02F 1/50, C02F 5/08, C02F 5/10. Композиція для запобігання кислої мікробіологічної корозії, спосіб обробки води та спосіб утилізації промислових вод, які містять амонійний азот / Івонін М.В., Заволокін В.І., Шукайло Б.М.; заявл. 08.09.2003; опубл. 15.05.2006, Бюл. №5]. Дана композиція ефективно знижує діяльність нітрифіційних бактерій (нітрифіцируючих бактерій) роду Nitrosospira, Nitrosocacus, Nitrosolobus, Nistrosomonos та інші. Але для води, що містить хлориди та роданіди підвищення тільки рН недостатньо для ефективного зниження корозійних процесів. Недоліком цієї композиції при використанні її в оборотних системах промислових підприємств є мала ефективність захисту вуглецевої сталі від корозії. У даному середовищі корозійні процеси ідуть настільки ефективно, що у воді накопичуються іони заліза, які повністю дезактивують дію інгібіторів-нітрифікантів. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення композиції для запобігання корозії металів в оборотних системах шляхом зміни якісного і кількісного складу відомої композиції, в якій за рахунок пригнічення життєдіяльності мікроорганізмів-нітрифікаторів у воді, а також високої адсорбційної дії фосфатно-силікатного інгібітора корозії досягається висока селективність пригнічення діяльності нітрифікуючих бактерій, а також висока захисна дія від корозії. Поставлена задача вирішується тим, що в композиції для запобігання корозії металів в оборотних системах, що включає інгібітор нітрифікації, згідно з корисною моделлю, вона містить як інгібітор нітрифікації похідні роданистоводневої кислоти і додатково інгібітор корозії фосфатно-силікатну суміш у співвідношенні поліфосфат: силікат 1:(5-10). Поставлена задача вирішується тим, що згідно з корисною моделлю співвідношення інгібітору корозії до азотовмісного компонента інгібітора нітрифікації: інгібітор корозії: інгібітор нітрифікації: 100:1-50:1 розраховано по масі. Як інгібітор нітрифікації використовували сіль, утворену при взаємодії роданистого амонію (натрію) з ортофосфорною кислотою за реакціями: NH 4CNS + Н3РО4  NH 4Н2РО4+HCNS S S HCNS S N H NH2 ксантановий водень (3-іміно-5-тіон-1,2,4-дитіазолідон) S S S N H S NH2 + H3PO4 S S N + NH3 H2PO4 45 сіль ортофосфорної кислоти і ксантанового водню Як інгібітор нітрифікації використовують водні розчини солі. Нітрифікант дозують у вигляді водного розчину з концентрацією 2-5 % мас, а фосфатносилікатну суміш додають до оборотної системи у вигляді водного розчину 10-15 %. 3 Концентрація нітрифіканта в оборотній системі підтримують на рівні 1-3 мг/дм . Концентрацію 3 фосфатно-силікатної суміші в оборотній воді - 100-300 мг/дм . 1 UA 87358 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Задачею корисної моделі є забезпечити за рахунок використання запропонованої композиції мінімальну допустиму швидкість корозії вуглецевих сталей в оборотній воді при використанні стічних вод промислових підприємств. Технічний результат запропонованого складу композиції полягає у пригніченні життєдіяльності мікроорганізмів-нітрифікаторів у воді, а також високої адсорбційної дії фосфатно-силікатного інгібітора (створення силікатної плівки). При сумісній дії приведених інгібіторів досягається висока селективність, а також захисна дія на процеси корозії, яка дозволяє підтримувати швидкість корозії в оборотній системі менше 0,2 мм/рік при відсутності карбонатних відкладень на теплообмінній поверхні. Між суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється та технічним результатом, який досягається існує причинно-наслідковий зв'язок. Відмінною ознакою від аналога є використання нової композиції на основі солі ортофосфорної кислоти і ксантанового водню, а також фосфатно-силікатної суміші. Перевагою запропонованої композиції є те, що у воді вона проявляє ефективну селективну дію по відношенню до мікроорганізмів-нітрифікаторів при 3 невеликих рівнях її дозування 1-5 мг/дм , а також високу ефективність по захисту від корозії для систем оборотних циклів при використанні стічних вод, наприклад, коксохімічного виробництва, які містять у своєму складі іони амонію. Використання тільки фосфатно-силікатної композиції в приведених концентраціях також малоефективне, оскільки при процесах нітрифікації іонів амонію досягається зниження рН системи нижче 6,5, що призводить до того, що фосфатно-силікатна суміш у даній системі малоефективна. Ще одною перевагою даної композиції є те, що нітрифікант, сіль ортофосфорної кислоти і ксантанового водню, не виводиться з системи завдяки малої кількості іонів заліза. Використання даної композиції знижує швидкість корозії вуглецевої сталі до величин 0,15-0,2 мм/рік. Корисна модель пояснюється прикладом № 1 приготування композиції. Приклад № 1 Для приготування інгібітора нітрифікації на основі роданистоводневої кислоти в реактор з 3 мішалкою заливають 5 дм води, далі додають 6 кг роданистого амонію, перемішують і отримують водний розчин, в який дозують 85 % ортофосфорну кислоту в кількості 10 кг. Розчин підігрівають до температури 60-80 °C протягом 2 годин. Отриманий розчин солі ксантанового водню з ортофосфорною кислотою в вигляді світло-жовтої рідини дозують в оборотну воду. Пригнічення життєдіяльності кислотостійких форм мікроорганізмів досягають дозуванням 3 водного розчину інгібітора нітрифікації в оборотну воду при концентрації 2-5 мг/дм в перерахунку на роданистий амоній. Склад запропонованої композиції наведено у табл. 1, а аналіз властивостей запропонованої композиції у порівнянні з відомою композицією наведено у табл. 2. Як видно з даних табл. 2 швидкість корозії вуглецевої сталі зменшується при введенні композиції в концентрації 100 3 мг/дм при співвідношенні поліфосфат: силікат 1:(5-10), а як інгібітор нітрифікації використовують похідні роданистоводневої кислоти, причому співвідношення інгібітора корозії до азотовмісного компонента інгібітора нітрифікації: інгібітор корозії: інгібітор нітрифікації: 100:150:1 розраховано по масі. Таблиця 1 Найменування компонентів І Поліфосфат натрію (ГОСТ 20291-80 Натрия полифосфат. 5 Технические условия) Силікат натрію (ГОСТ Ρ 5041892 Силикат натрия 94 растворимый. Технические условия) Сіль роданистоводневої кислоти (ортофосфорної кислоти і 1 ксантанового водню) Співвідношення силікату до 1:18,8 поліфосфату натрію II Вміст компонентів у складі композиції III IV V VI VII VIII 9 9 8,9 8,8 12 16,5 20 90,5 90 89,1 88,2 87 82,5 79 0,5 1 2 3 1 1 1 1:10 1:10 1:10 1:10 1:7,25 1:5 1:3,95 2 UA 87358 U Таблиця 2 Показники складу композиції, Властивості II І Швидкість корозії вуглецевої сталі в 0,35 модельній оборотній воді, 2 г/(м •год.) ** 5 10 15 20 25 що III 0,25 0,15 пропонується IV V VI 0,17 0,16 0,17 відомої * VII VIII 0,15 0,43 0,64 * Взято 50 мг/л композиції, яка була виготовлена по патенту України № 66669 (в ємність для приготування композиції заливають 1 л води, далі добавляють 50 г 3(5)метилпіразолу і 120 г лимонної кислоти). ** Швидкість корозії визначали за допомогою потенціостатичного методу в оборотній воді 3 3 3 складу: хлориди - 200 мг/дм , сульфати - 400 мг/дм , іони амонію - 250 мг/дм , нітрати - 150 3 3 мг/дм , нітрити - 10 мг/дм , рН - 7,4 при температурі 50 °C. Концентрація запропонованої 3 3 композиції складає інгібітора корозії 100 мг/дм , а інгібітора нітрифікації 1 мг/дм . Ефективність композиції досліджують у процесі обробки води, яка спричиняє кислу мікробіологічну корозію у наведеному прикладі № 2. Приклад № 2 У оборотну воду коксохімічного підприємства, в якій використовуються стічні фенольні води: 3 3 3 концентрація аміаку 200-500 мг/дм , нітрати 5-200 мг/дм , нітрити 3-15 мг/дм , періодично дозують водний розчин композиції виготовлений за прикладом № 1. У воду додають 3 оптимальну дозу композиції з розрахунку 2 г на 1 м фізичного об'єму води. У оборотну воду, 3 крім того, дозують поліфосфат натрію в кількості 10 мг/дм (в перерахунку на Р2О5), а також 3 силікат натрію в кількості 100 мг/дм (в перерахунку на SiO2). Поставлена задача вирішується також тим, що як промислові води використовують, наприклад, стічні фенольні води коксохімічного виробництва і/або біологічно очищені стічні води, які отримують амонійний азот і/або продукти його нітрифікації - окислені форми азоту нітрити і нітрати. Технічний результат композиції полягає у пригніченні життєдіяльності мікроорганізмів-нітрифікантів, які викликають корозію. Процес застосування композиції коригують за показниками оборотної води: нітрити, нітрати і рівень рН. Після дозування композиції (приклад № 1), а також фосфатно-силікатної суміші вміст нітритів і нітратів у воді 3 зменшується до 0,5-0,7 мг/дм , рН води підвищується з 5,5 до 7,5, корозія сталі зменшується. Запропонована корисна модель забезпечує високу захисну дію від корозії за рахунок високої селективності пригнічення діяльності нітрифікуючих бактерій і високої адсорбційної здатності фосфатів та силікатів на поверхні вуглецевої сталі. 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 1. Композиція для запобігання корозії металів в оборотних системах, що включає інгібітор нітрифікації, яка відрізняється тим, що вона містить як інгібітор нітрифікації похідні роданистоводневої кислоти і додатково інгібітор корозії - фосфатно-силікатну суміш у співвідношенні поліфосфат : силікат 1:(5-10). 2. Композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що співвідношення інгібітора корозії до азотовмісного компонента інгібітора нітрифікації: інгібітор корозії : інгібітор нітрифікації: 100:150:1 розраховано по масі. 40 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3