Композиція поверхнево-активної речовини комплексної інгібуючої дії

1. Композиція поверхнево-активної речовини комплексної інгібуючої дії, що містить водорозчинний модифікований поліакриламід, лужний компонент і воду, яка відрізняється тим, що додатково містить діетаноламін і/або морфолін, триетаноламін, триетиламін, 2-меркаптобензотіазол і/або 2,3димеркаптоянтарну кислоту, і/або 1-феніл-5меркаптотетразол, а як водорозчинний модифікований поліакриламід містить поліакриламідоаміноакрилат наступної стр уктури: 3 83767 утворенням поверхні кристалів з високими теплоізоляційними властивостями. Розвиток корозії на металевій поверхні пояснюється тим, що разом з водою всередину котлів потрапляє розчинений кисень, під впливом якого відбувається руйнування природної захисної плівки металевої поверхні установок. Цей процес посилюється під впливом високих температур. Утворення накипу і розвиток корозії на металевій поверхні призводить до зниження ефективності роботи теплоенергетичного устатк ування. Останнім часом для забезпечення ефективної роботи теплоенергетичного устаткування застосовується коректувальна обробка води, яка дозволяє запобігти утворенню солевідкладення на теплообмінній поверхні устаткування і понизити корозійну активність води. Коректувальну обробку проводять шляхом введення у воду, яка знаходиться усередині замкнутої промислової системи, високомолекулярних ПАР (поверхнево-активних речовин), таких як водорозчинні модифіковані поліакриламіди . Ці ПАР, будучи високомолекулярними поєднаннями, ефективно і надійно сорбуються на зародку солеутворення, інгібірують (пригнічують) і практично блокують процеси солеутворення і утворення накипу. Найбільш близьким по технічній суті до технічного рішення, що заявляється, є композиція поверхнево-активної речовини інгібіруючої дії [US 6017994 від 25.01.2000p., МПК C02F5/10], що містить водорозчинний модифікований поліакриламід, лужний елемент і воду. Відома композиція містить високомолекулярний водорозчинний модифікований поліакриламід, що забезпечує достатньо ефективну реакцію комплексоутворення, яка дозволяє інгібірувати процес солевідкладення на поверхні металевих судин. Проте, як інгібітор корозії відома композиція використовува тися не може, оскільки не є ефективним деполяризатором. Більш того, за певних умов, відома композиція є активатором корозії чорних металів [Ю.І. Вейцер, Д.M. Мінц, - Високомолекулярні флокулянты в процесах очищення природних і стічних вод . 1984. 200с]. Ця обставина є істотним недоліком відомого технічного рішення, маючи на увазі повсюдне використання сталі і мідних сплавів (латунь) для виготовлення котлів і пароводяних трактів теплових електростанцій. У основу винаходу поставлено задачу створення композиції поверхнево-активної речовини комплексної інгібіруючої дії, здатної інгібірувати процес корозії і захистити поверхні теплотехнічного устаткування із сталі і мідних сплавів від корозійного руйнування при одночасній ефективній інгібіруючій дії на процеси солеутворення і утворення накипу. Поставлена задача вирішується тим, що композиція поверхнево-активної речовини комплексної інгібіруючої дії, що включає водорозчинний модифікований поліакриламід, лужний компонент і воду, додатково містить діетаноламін і/або морфолін, триетаноламін і/ або триетиламін, 2меркаптобензотіазол (каптакс) і/або 2-3 димеркап 4 тоянтарну кислоту і/або 1-фенил-5меркаптотетразол, а в якості водорозчинного модифікованого поліакриламіду в композиції використовують поліакриламідоамінакрилат наступної структури: де n=1000-10000 - залишок вторинного аліфатичного і/або циклічного аміну; R1 = R2 = - CH 2 -CH2 - OH; R2 вибирають з групи, що включає атом водню і C1-С7 алкіл; При наступному співвідношенні мас % : поліакриламідоамшакрилат 0,5-8; діетаноламін і/або морфолін 2- 10; триетиламін 2-10; триетаноламін 2-10; лужний елемент 1- 3; 2-3 меркаптобензотіазол і/або 2-3 димеркаптоянтарна кислота і/або 1 -фенил-5-меркаптотетразол 0,1-0,3. вода решта Композиція може додатково включати адіпінову кислоту і/або глутарову кислоту і/або янтарну кислоту. Використання поліакриламідоамшакрилату приведеної структури в якості водорозчинного модифікованого поліакриламіду є істотним чинником, що визначає комплексну інгібіруючу дію композиції. Структура поліакриламідоамшакрилату визначає його з одного боку як високомолекулярного сополімера, що володіє високою інгібіруючою активністю відносно солевідкладення через процес сорбування на зародку солеутворення, з іншого боку, як ефективного деполяризатора як катодних, так і анодних областей металу, оскільки водорозчинні аміни володіють високою деполяризуючою активністю. Це пояснюється ефективністю його адсорбції на поверхні металу за рахунок карбоксильних груп в результаті реакції солеутворення (COO---Me++ ) і амідоамінньгх гр уп за рахунок реакції комплексоутворення: з утворенням мономолекулярної гідрофільної полімерної плівки на поверхні металу. Така плівка у поєднанні з ефективністю деполяризації катодних і анодних областей металу визначає високу інгібіруючу активність поліакриламідоамінакрилату по відношенню до корозії і солевідкладень на поверхні металу. При цьому, процес сорбування на зародку солеутворення забезпечує інгібіруючу здатність композиції по від 5 83767 ношенню до солеутворення у всьому об'ємі води, яка знаходиться усередині замкнутої промислової системи.. Вміст поліакриламідоамінакрилату більше верхньої межі 8% призводить до отримання готової речовини в'язкої консистенції, що в значній мірі утрудняє його розчинення в живильній воді системи оборотного водопостачання, а менше нижньої межі 0,5% є недоцільним і неефективним. Діетаноламін і/або морфолін в композиції сприяють утворенню магнетитовой плівки на сталевій поверхні і тим самим підвищує надійність антикорозійного захисту за рахунок того, що, будучи високоефективними відновниками, вони забезпечують перехід рихлого шару Fe2О 3 в міцний, по суті захисний шар магнетиту Fe3 O4. При цьому виникає синергетичний ефект сумісної дії легколетучи х амінів -діетаноламіну і/або морфоліну з поліакриламідоамінакрилатом, який полягає в прискоренні процесу утворення магнетиту спільно з утворенням гідрофільної плівки на поверхні металу, а також забезпеченні інгібіруючої активності в пароводяному тракті. Крім того, і діетаноламін і морфолін, будучи вторинними амінами, дозволяють регулювати водно-хімічний режим пароводяного тракту шляхом підтримки необхідного значення рН води і зниження вмісту вуглекислого газу в парах води, які поступають у пароводяний тракт і стикаються з його металевими поверхнями за рахунок зв'язування вільної вуглекислоти. Збільшення концентрації діетаноламіну і/або морфоліну більше 10% призводить до підвищеного вмісту у водопаровому тракті іонів міді, збільшення яких у воді сприяє утворенню сольових відкладень на лопатках турбін теплоенергетичного устаткування, що призводить до порушення технологічного режиму роботи виробництва в цілому. Застосування діетаноламіну і/або морфоліну менше нижньої межі 2% недоцільно, оскільки не призводить до поліпшення властивостей гідрофільної плівки, а, отже, не забезпечує ефективність утворення магнетиту, що різко понизить ефективність захисту те хнологічного устаткування і процесу в цілому. Використання в композиції третинного водорозчинного аміну - триетиламіну дозволяє понизити концентрацію розчиненого у воді котла кисню за рахунок « легкої » окислюваності. Використання триетиламіну запобігає вуглекислотну корозію, яка розвивається в умовах високих температурних режимів за рахунок зв'язування вільної вуглекислоти. Використання в композиції третинного водорозчинного аміну -триетаноламіну, який є высокотемпературнокиплячим відновником (Ткипінспільно з ня=+380°C), поліакриламідоамінакрилатом призводить до синергетичного ефекту, який забезпечує прискорення утворення захисної гідрофільної плівки. Швидкість утворення захисної плівки є істотним чинником процесу захисту теплоенергетичного устаткування. Вміст триетаноламіну вище за верхню межу більше 10% сприяє збільшенню комплексоутво 6 рень, що призводять до значного прискорення корозії мідних поверхонь і її сплавів, а зниження концентрації менше 2% призводить до неефективного розчинення раніше утворених солеовідкладень. Використання в якості компонентів композиції 2-3 меркаптобензотіазолу і/або 2-3 димеркаптоянтарної кислоти і/або 1-феніл-5меркаптотетразолау забезпечує інгібірування процесів корозії міді і мідних сплавів, що дає композиції істотну і необхідну можливість комплексного захисту теплоенергетичного устатк ування за рахунок утворення важкорозчинних комплексів з міддю. Вміст в композиції цих компонентів визначається кількісною характеристикою площі поверхні устаткування з міді і мідних сплавів, яка знаходиться під впливом води усередині замкнутої промислової системи. Як правило, вміст цих компонентів в межах 0,1-0,3% забезпечує інгібірування корозії промислового устаткування з міді і мідних сплавів. Включення адіпінової кислоти і/або глутарової кислоти і/або янтарної кислоти до складу композиції підсилює «миючий» ефект поверхнево-активної речовини інгібіруючої дії, що обумовлює застосування технічного рішення, що заявляється, для захисту поверхонь без попереднього очищення. Включення цих компонентів доцільне у разі, коли відомо, що поверхня устаткування потребує попереднього очищення. Таким чином, використання технічного рішення, що заявляється, дозволяє забезпечити комплексний захист металевої поверхні теплоенергетичного устаткування. При цьому практично виключається корозійна дія водного середовища на металеві поверхні ( сталеві і латунні) і забезпечується запобігання утворенню накипу в процесі технологічного виробництва і регулювання воднохімічного режиму теплоенергетичного устаткування за рахунок забезпечення необхідного РН води водопарового тракту. Отримання композиції поверхнево-активної речовини інгібіруючої дії включає проведення хімічної реакції у водному середовищі водорозчинного модифікованого поліакриламіду наступної формули де n=1000-10000 й метілольних похідних вторинних аліфатичних амінів, загальної формули Z¾ CH2OH R2 - вибирають з групи, що включає атом водню й С 1-С7 алкіл; В результаті конденсації водорозчинного модифікованого поліакриламіду й метілольних похідних вторинних аліфатичних амінів утворюються амідоамінні групи, наявність яких сприяє утворен 7 83767 ню міцної магнетитової плівки, що забезпечує ефективний антикорозійний захист металевої поверхні теплоенергетичного обладнання. Приклади отримання композиції поверхневоактивної речовини дії, що інгібірує. Приклад №1 У конусоподібну колбу місткістю 250мл вливають 80мл демінералізованої води й додають 2г водорозчинного модифікованого поліакриламіду. Одержану суміш витримують при кімнатній температурі й постійному перемішуванні протягом 30хв. до утворення в'язкого однорідного прозорого розчину. Одночасно з цим в ємність об'ємом 50мл вливають 10мл демінералізованої води й додають 1г твердого NaOH, 0,1г 2,3-дімеркаптоянтарної кислоти, 0,05г 2-меркаптобензотіазола (каптакса), 0,1г бутан- 1,4-дікарбонової кислоти (адипінової кислоти). Одержану суміш витримують без перемішування протягом 20 хв. до повного розчинення всіх компонентів. Далі в конусоподібну ємність додають вміст другої місткості, а також 5мл діетаноламіну, 5мл триетаноламіну й 2 мл триетіламіну та при постійному перемішуванні витримують протягом 15хв. до повної гомогенізації розчину. Одержана композиція поверхнево-активної речовини є прозорим, в'язким розчином, що характеризується PH=I 1,8 од. й динамічною в'язкістю 40Па•с. Приклад №2 У конусоподібну колбу місткістю 250мл вливають 80мл демінералізованої води й додають 1,5г водорозчинного модифікованого поліакриламіду. Одержану суміш витримують при кімнатній температурі й постійному перемішуванні протягом 20хв. до утворення в'язкого однорідного прозорого розчину. Одночасно з цим в ємність об'ємом 50мл вливають 10мл демінералізованої води й додають 1,5г твердого NaOH, 0,1г 2,3-дімеркаптоянтарної кислоти, 0,04г 1-феніл-5-меркаптотетразолу, 0,2г етан-1,2-дікарбонової кислоти (янтарної кислоти). Одержану суміш витримують без перемішування протягом 20хв. до повного розчинення всіх компонентів. Далі в конусоподібну ємність додають вміст другої місткості, а також 5мл діетаноламіну, 3мл триетаноламіну, 2мл тетрагідрооксазін-1,4 (морфоліну) й 2мл триетіламіну та при постійному пе 8 ремішуванні витримують протягом 20хв. до повної гомогенізації розчину. Одержана композиція поверхнево-активної речовини є прозорим, в'язким розчином, що характеризується PH=12,5од. й динамічною в'язкістю 80Пa×с. Композиція поверхнево-активної речовини інгібіруючої дії, що заявляється, може бути одержана в умовах промислового виробництва на стандартному обладнанні, її застосування дозволяє в процесі виробничого циклу забезпечити комплексний й ефективний захист теплоенергетичного обладнання та продовжити термін його експлуатації. Отримана композиція маєкомплексну інгібіруючу дію. Це підтверджується прикладами інгібіруючої дії композиції, що заявляється в умовах лабораторного випробування, оскільки промислове випробування не передбачає використання для діючого енергетичного обладнання неефективних композицій. У таблиці 1 показані склади композицій, які використовували у випробуваннях. Композиція під №16 визначає склад найближчого аналога, композиція №17 не містить поверхнево-активної речовини інгібіруючої дії і внесена до таблиць для порівняння . Здатність композиції інгібірувати корозійні процеси визначали згідно ГОСТ 9502-82 на сталевих і латунних зразках. Результати випробувань представлені в таблиці 2. Здатність композиції, що заявляється, інгібірувати солевідкладення визначали на лабораторній установці, що моделює роботу водооборотного циклу. Вода циркулювала по замкнутому циклу із швидкістю 2м/сек. Установка включала термостат, відцентровий насос, систему трубопроводів, в яку вмонтовувався зразок труби з точно встановленою вагою. Випробування проводили в динамічних умовах на протязі 200 годин. Концентрацію солей жорсткості, що складала 100міліграм/л, рН=9,3ед встановлювали введенням необхідної кількості Na2СО3 (5-ти процентний розчин ). Уніс і випаровування води компенсувалися безперервно. Після витримки на протязі встановленого часу (200 годин) зразок сталевої або латунної тр уби сушили, визначали кількість солевідкладень і ступінь захисту від солевідкладення і накипів. Результати випробувань представлені в таблиці 3. Результати випробувань переконливо демонструють інгібіруючу антикорозійну ефективність композиції в порівнянні з найближчим аналогом (Таблиця 2), при одночасній ефективній інгібіруючій дії на процес утворення накипу (Таблиця 3). 9 83767 10 11 83767 12 13 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 83767 Підписне 14 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601