Способ получения ингибитора коррозии металлов
METHOD FOR PRODUCING A METAL CORROSION INHIBITOR

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано в различных отраслях промышленности для защиты металлических агрегатов и оборудования от коррозионного разрушения.
Эффективным методом борьбы с коррозией является применение ингибиторов коррозии. Ингибиторы вводят в коррозионную среду в небольшом количестве и, как правило, модифицируют поверхность металла, препятствуя протеканию реакций с его участием [Акользин А.П. Противокоррозионная защита стали пленкообразователями. М.: Металлургия, 1989, с. 192.].
Известен способ получения ингибитора коррозии металлов для защиты оборудования из нержавеющих сталей и титана в средах, содержащих серную или фосфорную кислоты [патент РФ №2094531, опубл. 27.10.1997]. Ингибитор получают путем растворения оксиэтилидендифосфоновой кислоты в воде при комнатной температуре с последующим добавлением гексаметилентетрамина. Все компоненты перемешивают до полного растворения. Полученный раствор ингибитора выдерживают в течение одних суток.
Известен способ получения ингибитора коррозии металлов включающий фосфорную кислоту [патент РФ №2108408, опубл. 10.04.1998]. По известному способу гексаметилендиамин вступает в реакцию с фосфорной кислотой и мочевиной при нагревании в присутствии глицерина при следующем соотношении компонентов, моль : гексаметилендиамин : фосфорная кислота : мочевина : глицерин =1:(0,67-2):(2-2,5):(0,2-0,5). Полученный ингибитор коррозии в концентрации 25-100 мг/л дает защитный эффект в нейтральной воде с общим солесодержанием 200 мг/л 83-99%.
Недостатками известных способов являются использование токсичного органического реагента гексаметилендиамина, а также ингибиторы, полученные известными способами, обладают недостаточным антикоррозионным эффектом для нержавеющих сплавов при фосфорнокислой коррозии.
Наиболее близким по технической сути является способ получения ингибитора путем смешения водного раствора фосфорсодержащей неорганической кислоты с гидроксидами металлов никеля и металлов VI группы Периодической системы элементов [патент РФ №2571243, опубл. 20.12.2015]. При использовании известного способа получают ингибитор с недостаточным антикоррозионным эффектом для нержавеющих сплавов при фосфорнокислой коррозии (до 0,012 мм/год).
Целью заявляемого способа является получение ингибитора от коррозии для нержавеющих сталей с улучшенными характеристиками, обладающего повышенным антикоррозионным эффектом.
Для достижения цели предложен способ получения ингибитора коррозии металлов путем смешения водного раствора фосфорсодержащей неорганической кислоты с соединениями, содержащими катионы металлов 6 группы Периодической системы элементов и соединениями, содержащими катионы никеля, при этом водный раствор фосфорсодержащей неорганической кислоты предварительно нагревают до 50-70°C, к соединениям, содержащим катионы металлов добавляют соединения содержащие катионы меди, полученную смесь равномерно нагревают до температуры 70-200°C и выдерживают при перемешивании 2-4 часа, после чего смесь равномерно охлаждают до температуры 20-25°C в течение 2-5 часов.
В качестве соединений содержащих катионы хрома, молибдена, вольфрама, меди, никеля используют гидроксиды, карбонаты или фосфаты соответствующих катионов металлов.
В качестве неорганической кислоты используют 40-60% масс. орто-, либо пиро-, либо мета-, либо поли- фосфорные кислоты, либо их смеси.
Ингибитор содержит катионы металлов от 2,5 до 6% масс.
Предлагаемый способ позволяет получить ингибитор, состоящий только из неорганических компонентов, с повышенным защитным действием от коррозии нержавеющих сталей при повышенных температурах в средах, содержащих фосфорную кислоту (скорость коррозии составляет до 0,009 мм/год). Ингибитор, полученный предлагаемым способом, может использоваться в производстве изопрена, например на стадии синтеза изопрена.
Промышленная применимость предлагаемого способа подтверждается следующими примерами. Эксперименты проводились на пилотной установке.
Пример 1.
Ортофосфорную кислоту объемом 40 литров из контейнера насосом подают в реактор и нагревают до температуры 50°C. В нагретую кислоту вводят фосфат хрома, фосфат меди и фосфат никеля. Полученную реакционную смесь с содержанием 2,5% масс. ионов хрома, 6% масс. ионов меди и 2,5% масс. ионов никеля нагревают в реакторе до температуры 70°C при непрерывном перемешивании 4 часа. По окончании процесса ингибитор равномерно охлаждают до температуры 20°C в течение 2 часов. Охлажденный ингибитор коррозии перекачивают насосом в контейнер.
Пример 2.
Ортофосфорную кислоту объемом 40 литров из контейнера насосом подают в реактор и нагревают до температуры 70°C. В нагретую кислоту загружают фосфат хрома, фосфат меди, фосфат никеля. Полученную реакционную смесь с содержанием 2,5% масс. ионов хрома, 6% масс. ионов меди и 2,5% масс. ионов никеля нагревают до температуры 200°C и выдерживают при непрерывном перемешивании 2 часа. По окончании процесса ингибитор равномерно охлаждают до температуры 25°C в течение 5 часов. Охлажденный ингибитор коррозии перекачивают насосом в контейнер.
Пример 3.
Ортофосфорную кислоту объемом 40 литров из контейнера насосом подают в реактор и нагревают до температуры 70°C. В нагретую кислоту в реактор загружают гидроокись молибдена, гидроокись меди, гидроокись никеля. Полученную реакционную смесь с содержанием 6% масс, катионов молибдена, 4,5% масс. катионов меди и 2,5% масс. ионов никеля нагревают до температуры 150°C и выдерживают при непрерывном перемешивании 3 часа. По окончании процесса ингибитор равномерно охлаждают до температуры 20°C в течение 4 часов. Охлажденный ингибитор коррозии перекачивают насосом в контейнер.
Пример 4.
Ортофосфорную кислоту объемом 40 литров из контейнера насосом подают в реактор и нагревают до температуры 70°C. В нагретую кислоту загружают гидроокись вольфрама, гидроокись никеля и гидроокись меди. Полученную реакционную смесь с содержанием 6% масс. ионов молибдена, 2,5% масс. ионов никеля и 4% масс. ионов меди нагревают до температуры 100°C и выдерживают при непрерывном перемешивании 4 часа. По окончании процесса ингибитор равномерно охлаждают до температуры 23°C в течение 3 часов. Охлажденный ингибитор коррозии перекачивают насосом в контейнер.
Полученные согласно примерам 1-4 ингибиторы испытывают в лабораторных условиях. Для испытания берут нержавеющую сталь марки 12Х18Н10Т (образец). Испытания проводят в соответствии с ГОСТ 9.908-85. Сущность метода состоит в определении линейной скорости коррозии металла. Время испытаний не менее 100 часов, температура 165°C. Испытания проводят в воздушном термостате, с возможностью поддержания температуры с точностью 0,1°C. В стеклянную ампулу с приготовленным составом помещают образец. В качестве коррозионной среды используют 7% водный раствор фосфорной кислоты, в которую добавляют ингибитор с дозировкой 25 г/л. Ампулу запаивают для исключения воздействия окружающей среды и помещают в термостат в защитном кожухе. Каждый образец перед испытанием обрабатывают для придания ему плоской формы, удаляют трещины, неровности (ГОСТ 9.905-82). Каждый образец перед испытанием взвешивают с точностью до 0,0001 г, определяют геометрические размеры с точностью 0,02 мм. После испытаний образцы извлекают из ампул и производят их осмотр. При наличии продуктов коррозии на поверхности образцов, они удаляются согласно ГОСТ Р 9.907-2007. Образцы протирают органическим растворителем (ацетон, этанол) и помещают в эксикатор над хлористым кальцием на 24 часа. Затем образцы повторно взвешивают. Обработку результатов проводят согласно ГОСТ 9.908-85.
Результаты экспериментов приведены в таблице.