Інгібітор сірководневої корозії металів в органічних середовищах

Реферат: Інгібітор сірководневої корозії металів в органічних середовищах включає коксохімічні фенольні та піридинові сполуки. Він містить продукти лужної промивки поглинальної фракції кам'яновугільної смоли, при такому співвідношенні компонентів, мас. %: вільний луг (гідроксид натрію) 1-5 феноляти натрію 10-25 нефенольні домішки 20-40 вода до 100. UA 113242 U (12) UA 113242 U UA 113242 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до галузі захисту металів від корозії, а саме до інгібіторного захисту обладнання з переробки нафти і кам'яновугільної смоли, та призначений для використання в основному в нафтовій, газовій та коксохімічній промисловості. Відоме використання соди для захисту матеріалів обладнання смолоперегонного агрегату, яку використовують у вигляді 10 % розчину кількістю 0,01-0,1 % від маси зневодненої смоли (содовий захист) [Брон Я.А. Переработка каменноугольной смолы. - Μ.: Металлургиздат. - 1963. - 272 с.]. Недоліком даного інгібітору є його низька ефективність проти дії сірководневої корозії, яка викликається розкладом сірковмісних органічних сполук, які містяться у смолі та нафті при високих температурах перегонки: 250-300 °C. Крім того використання соди (содового захисту) у кількості 0,05-0,1 мас. % при значній засоленості кам'яновугільної смоли солями амонію призводить до зниження якості електродного кам'яновугільного пеку (товарної продукції) під дією великої кількості натрію (більш ніж 0,02 мас. %). Найбільш близьким за технічною суттю та результатом, який досягається, є інгібітор сірководневої корозії чорних металів у слабокислих середовищах [Патент України № 30748, опубл. 15.12.2000, Бюл. № 7], мас. %: продукт конденсації кам'яновугільних піридинових 15-50 основ і кам'яновугільного фенолу і його метилпохідних вільні кам'яновугільні 10-40 піридинові основи бензол та його метилпохідні 10-50. Даний інгібітор добре захищає чорні метали від дії сірководню при низьких температурах до 100 °C, але не є ефективним при високій температурі 150-300 °C в присутності солей амонію. Тому, головною задачею корисної моделі є створення двоцільового інгібітору корозії, який був би ефективний при високих температурах і діяв як в кислих солях амонію, так і в нейтральних та лужних середовищах. Крім того, інгібітор по ефективності повинен значно перевищувати дію соди, але не впливати на якість товарної продукції - електродного кам'яновугільного пеку. Поставлена задача вирішується тим, що як інгібітор використовують продукти лужної промивки поглинальної фракції кам'яновугільної смоли складу, мас. %: вільний луг (гідроксид 1-5 натрію) фенолят натрію 10-25 нефенольні домішки (піридинові основи, масла та 20-40 смоли, ін…) вода до 100. Для проведення випробувань інгібіторів використовували гравіметричні та електрохімічні дослідження. Гравіметричні дослідження проводили в автоклаві. Як корозійне середовище використовували кам'яновугільну смолу. Час випробувань - 200 годин. Швидкість корозії розраховували за втратою маси зразка металу (ВСТ-3). Температура випробувань 300 °C. електрохімічні лабораторні вимірювання проводили на основі побудови поляризаційних кривих. Поляризаційні виміри проводили в триелектродній комірці з розділеними електродними просторами. Як агресивне середовище використовували водну витяжку з нафталінової фракції, яку отримували при розгонці кам'яновугільної смоли згідно з ТУ У 322-00190443-046-98. Температуру розчину при вимірах підтримували за допомогою термостата U-10 на рівні 98 °C. Густина корозійного струму пропорційна швидкості корозії металу в дослідницькому середовищі, яку визначали екстраполяцією тафелевських ділянок на одержаних поляризаційних кривих до значення потенціалу вільної корозії. Швидкість корозії металу у дослідницькому розчині визначали по формулі: i A Кm [г м2 год]  n  2,68  10 2 , де: A - атомна маса заліза; n - число електронів які беруть участь в електрохімічної реакції; i - густина струму корозії А/см2. Результати гравіметричних випробувань різних інгібіторів в автоклаві наведено в таблиці 1. Як агресивне середовище була використана кам'яновугільна смола ПРАТ "ЗАПОРІЖКОКС". 1 UA 113242 U Таблиця 1 Результати гравіметричних корозійних випробувань інгібіторів корозії №/№ Система для випробувань 1 Вихідна смола Вихідна смола з добавкою соди (базовий варіант) Вихідна смола з добавкою інгібітору по патенту [1] Вихідна смола з добавкою, інгібітору на базі продуктів лужної промивки поглинальної фракції 2 3 4 Концентрація інгібітору 0,01 % 0,02 % 0,04 % Швидкість корозії вуглецевої сталі при 2 температурі 300 °C, г/м год. 0,92 0,93 0,95 0,84 0,82 0,75 0,85 0,70 0,65 0,54 0,45 0,33 Таблиця 2 Розгонка смоли ПРАТ "ЗАПОРІЖКОКС" за ТУ Фракції Вихідна смола Вміст води Легка (0-180 °C) Фенольна (180-200 °C) Нафталінова (200-230 °C) Поглинальна (230-300 °C) Антраценова (300-360 °C) Пек >360 °C втрати 5,2 3,2 1 13,5 8,7 6,5 60,8 1,1 Вихідна смола з Вихідна смола Вихідна смола добавкою, інгібітору з добавкою з добавкою на базі продуктів соди (базовий інгібітору по лужної промивки варіант) патенту [1] поглинальної фракції 5,5 5,8 5,6 3,0 3,9 3,8 0,8 0,8 0,9 15,4 13,4 13,2 8,2 7,7 8,08 6,2 6,8 6,2 60,4 59 61,8 0,5 0,4 0,42 З виділених фракцій смоли приготували водні витяжки для визначення рН та корозійних випробувань 5 Таблиця 3 Водневі показники фракцій кам'яновугільної смоли ПРАТ "ЗАПОРІЖКОКС» рН Водні витяжки фракцій 1 7,8 7,6 6,68 6,2 Легка (0-180 °C) и Фенольна (180-200 С) Нафталінова (200-23 0 °C) Поглинальна (230-300 °C) 2 8,9 7,97 6,93 6,58 3 7,5 7,0 6,67 6,1 4 8,99 8,01 7,32 6,54 Результати електрохімічних вимірювань швидкості корозії вуглецевої сталі водних витяжок нафталінових фракцій наведено в таблиці 4. 2 UA 113242 U Таблиця 4 Результати електрохімічних вимірювань швидкості корозії вуглецевої сталі водних витяжок нафталінових фракцій Вміст Вихідна смола з Вихідна смола з Вихідна смола з добавкою, Вихідна інгібітору, добавкою соди добавкою інгібітору інгібітору на базі продуктів лужної смола % (базовий варіант) по патенту [1] промивки поглинальної фракції 2 Швидкість корозії водної витяжки нафталінової фракції, г/м год. 0,01 0,80 0,43 0,68 0,22 0,02 0,78 0,42 0,65 0,20 0,04 0,82 0,41 0,6 0,18 Вміст Na в електродних пеках, отриманих з проб кам'яновугільних смол з різним додаванням інгібіторів, наведено в таблиці 5 5 Таблиця 5 Вміст Na в електродних пеках, отриманих з проб кам'яновугільних смол з різним додаванням інгібіторів Вміст інгібітору, % 0,01 0,02 0,04 10 15 20 25 30 Вихідна смола 0,001 0,001 0,001 Вихідна смола з Вихідна смола з Вихідна смола з добавкою, добавкою соди добавкою інгібітору інгібітору на базі продуктів лужної (базовий варіант) по патенту[1] промивки поглинальної фракції Вміст Na в мас. % в електродному пеку 0,005 0,001 0,005 0,019 0,001 0,007 0,031 0,001 0,011 Аналіз результатів, наведених в табл. 1-5, показує, що запропонована композиція на базі продуктів лужної промивки поглинальної фракції кам'яновугільної смоли є ефективним інгібітором для захисту вуглецевої сталі та чавуну в смолоперегінному агрегаті при високих температурах. Дана композиція одночасно виконує роль сильного лужного компонента, який зв'язує солі амонію в хлорид натрію за реакціями: C6H5ONa+NH4CI→NaCl+C6H5OH+NH3↑ C6H5ONa+NH4CNS→NaCNS+C6H5OH+NH3↑. На ефективність цього процесу вказують дані рН водних витяжок нафталінових фракцій, отриманих з кам'яновугільної смоли з різними добавками інгібіторів корозії (табл. 4). Високу ефективність запропонованої композиції можна пояснити тим, що інгібітор проявляє поверхнево активні та більш високі захисні властивості за рахунок адсорбції масел та піридинових основ на поверхні металу. Необхідно відмітити, що при введенні запропонованої композиції у склад смоли у кількостях 0,01-0,04 мас. % у цільовому продукті - електродному кам'яновугільному пеку вміст натрію не перевищує норму згідно з ТУ У 24.1-00190443-0.05:2009. Сукупність суттєвих ознак корисної моделі, що заявляться, необхідна та достатня для рішення поставленої задачі. Інгібітор корозії, що пропонується, пройшов перевірку у промислових умовах, де були виявлені такі його властивості, як нешкідливість для людини та зовнішнього середовища, пожежовибухобезпечність, високі антикорозійні властивості. Даний інгібітор не впливає на ефективність процесу дистиляції кам'яновугільної смоли. Приклади. Використання продуктів лужної промивки поглинальної фракції кам'яновугільної смоли на СПЦ ПРАТ "ЗАПОРІЖКОКС" (продуктивність агрегату 12,0 т/час переробки смоли, мас. %) Приклад 1 вільний луг (гідроксид натрію) 1 фенолят натрію 10 нефенольні домішки 20 вода 100. Приклад 2 вільний луг (гідроксид натрію). 3 фенолят натрію 17,5 3 UA 113242 U нефенольні домішки 30 вода до 100. Приклад 3 вільний луг (гідроксид натрію) 5 фенолят натрію 25 нефенольні до мішки 40 вода до 100. Ефективність використання запропонованих складів, що вказані вище, у кількості 0,02 мас. % для обробки кам'яновугільної смоли при захисті обладнання СПЦ ПРАТ "ЗАПОРІЖКОКС" наведено таблиці 6. 5 Таблиця 6 Показники рН нафталінової витяжки 2 *Швидкість корозії вуглецевої сталі г/м год. Вміст натрію в електродному пеку 1 7,8 0,15 0,012 2 7,9 0,16 0,013 3 7,9 0,16 0,012 *Швидкість корозії визначали з даних гравіметричних випробувань зразків вуглецевої сталі в колоні смолоперегінного агрегату. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 1. Інгібітор сірководневої корозії металів в органічних середовищах, що включає коксохімічні фенольні, піридинові сполуки та воду, який відрізняється тим, що містить продукти лужної промивки поглинальної фракції кам'яновугільної смоли, при такому співвідношенні компонентів, мас. %: вільний луг (гідроксид натрію) 1-5 феноляти натрію 10-25 нефенольні домішки 20-40 вода до 100. 2. Інгібітор корозії за п. 1, який відрізняється тим, що додається до корозійного середовища в кількості 0,01-0,04 мас. %. 15 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4