СОСТАВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ БИООБРАСТАНИЯ, КОРРОЗИИ И СОЛЕОТЛОЖЕНИЯ
COMPOSITION FOR PROTECTION AGAINST BIOFOULING, CORROSION AND SCALE

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано в промышленности для защиты от биобрастания, коррозии и солеотложения систем оборотного водоснабжения энергетических и нефтехимических предприятий.
Проблема защиты деталей энергетического оборудования от биобрастания, коррозии и солеотложения исключительно актуальна для надежного и эффективного использования технологического оборудования, повышения его срока службы, снижения энергетических затрат предприятия.
Известен «Коррозионно-защитный ингибитор отложений для водогрейных котлов и способ его применения» (Патент Китая №1148572, МПК С02Р 5/14,1997 г.).
Ингибитор содержит окисленный парафин, смесь аминов, фосфонат, гидролизованный полималеиновый ангидрид и цинковый комплекс. При добавлении ингибитора в воду в котле поддерживают pH выше 9.
Однако к недостаткам этого ингибитора относится необходимость постоянного контроля за значением pH в воде и в поддержании pH выше 9. Кроме того, в результате введения значительного количества ингибитора дальнейшее применение полученной горячей воды для бытовых целей проблематично.
Известен ингибитор для защиты стального оборудования от коррозии, содержащий цинковый комплекс 1-гидроксиэтилидендифосфоновой кислоты (Патент РФ №2344199, кл. С23F 11/06, 2007 г.).
Ингибитор образует островки защитной пленки в местах выхода дислокации на поверхность металла, что блокирует коррозионный процесс. Для повышения стабильности защитных пленок в такой ингибитор добавляют вещества, повышающие стабильность, а именно аммиачный буферный раствор.
Следует отметить, что часто такая смесь оказывается неустойчивой в хранении и приходится смешивать компоненты перед применением. Это затрудняет эксплуатацию систем водоподготовки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является состав для защиты от коррозии и биообрастания. Состав содержит, мг/л:
фосфат полигексаметиленгуанидина (ПГМГ)
3-12
1-гидроксиэтилидендифосфоновая кислота
3-12
вода
остальное
(Патент РФ:№2293799, кл. C23F 11/167, 2007 г.).
К недостаткам известного состава можно отнести образование микроводорослей в застойных зонах технологического оборудования, что свидетельствует о недостаточном биоцидном эффекте такого состава. Кроме того, фосфат ПГМГ отличает высокая стоимость.
Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение биоцидных характеристик состава, длительный эффект защиты оборудования, улучшение эксплуатационных характеристик, способствующих снижению образования биообрастания, солеотложения и ингибированию коррозионных процессов в частях технологического оборудования, кроме того, обеспечивается удешевление состава.
Для решения технической задачи в составе для защиты от биобрастания, коррозии и солеотложения, включающем соединение полигексаметиленгуанадина, фосфоновое соединение и воду, в качестве соединения полигексаметиленгуанидина используют хлорид полигексаметиленгуанадина, а в качестве фосфонового соединения используют оксиэтилидендифосфонатоцинкат натрия при следующем соотношении компонентов, мг/л:
Хлорид полигексаметиленгуагидина
1-7
Оксиэтилидендифосфонатоцинкат натрия
2-10
Вода
остальное
Хлорид ПГМГ вводят в состав в качестве эффективного биоцида. Хлорид ПГМГ производится и выпускается под торговой маркой БИОПАГ, принадлежащей РОО ИЭТП (Региональная общественная организация -Институт эколого-технологических проблем, г.Москва).
Основными преимуществами использования БИОПАГа являются:
- эффективно действует на широкий спектр микроорганизмов от условно патогенных (санитарно-показательных) до опасных и устойчивых, в том числе эффективен против бактерий Legionella;
- при учете всех расходов (включая косвенные) экономически эффективен;
- являясь катионным полиэлектролитом, обладает флоккулирующим и коагулирующим действием, т.е. не только обеззараживает, но и дочищает воду;
- при включении в технологический цикл не требует модернизации производства и спецоборудования;
- исключает биообрастание теплообменного оборудования, что увеличивает эффективность его использования и срок его эксплуатации;
- разрушает и удаляет биопленки;
- эффективен при различных pH;
- прост в эксплуатации;
- не летуч; что также повышает его эффективность и удобство при применении;
- не имеет запаха и цвета;
- совместим с неорганическими веществами и многими органическими веществами;
- длительно хранится (не менее 5-7 лет) без потери своих биоцидных свойств;
- не требует специальных мест хранения;
- не токсичен (3-4 класс опасности); не раздражает кожного покрова, относится к 4 классу малоопасных веществ при нанесении на кожу;
- пожаро- и взрывобезопасен, разрешен для перевозки всеми видами транспорта.
На БИОПАГ получено Свидетельство о государственной регистрации и утверждена Инструкция по применению «Препарата антимикробного «БИОПАГ» для дезинфекции поверхностей и воды, включая питьевую и сточные воды, а также воду оборотных систем технического и питьевого водоснабжения.
Применение хлорида ПГМГ вместо фосфата ПГМГ обусловлено следующими соображениями:
1
2
3
4
1. При определенных условиях кислотный остаток фосфата ПГМГ (/ НРO) является питательной средой для микроорганизмов;
2. Условия хранения хлорида ПГМГ - диапазон температур от +40°C до -40°C в течение 7 лет. Условия хранения фосфата ПГМГ - диапазон температур от 0 до +40°C в течение 2-х лет;
3. Стоимость хлорида ПГМГ значительно ниже стоимости фосфата ПГМГ.
Оксиэтилидендифосфонатоцинкат натрия (ОЭФЦ натрия) имеет следующую структурную формулу:
Выпускается в виде порошка стабильного при хранении. ОЭФЦ натрия является антикальцифицирующим средством и совместно с хлоридом ПГМГ образует синергетический комплекс.
Образующийся комплекс проявляет высокое биоцидное действие, препятствуя биообрастанию теплообменного оборудования и трубопроводов, предотвращает инкрустацию теплообменных поверхностей солями кальция и ингибированию коррозионных металлических поверхностей.
Синергетический комплекс хлорида ПГМГ и ОЭФЦ натрия является малотоксичным составом по отношению к животным и человеку.
Комплекс получают обычным смешением компонентов при комнатной температуре.
Количество вводимых ингредиентов является величиной оптимальной и выявлено на основании многочисленных экспериментов.
Если хлорида ПГМГ в составе будет более 7 мг/л, то это нецелесообразно с точки зрения экономического эффекта.
Если хлорида ПГМГ в составе будет менее 1 мг/л, то это приводит к снижению ингибирующего и биоцидного эффекта.
При содержании ОЭФЦ натрия в составе более 10 мг/л не наблюдается увеличение антикальцифицирующих свойств, а его содержание менее 2 мг/л приводит к образованию отложений на стенках оборудования.
Для сравнения с прототипом использовали аналогичные условия при определении скорости коррозии, биообрастания и солеотложения, но вместо водопроводной воды использовалась артезианская вода.
Пример №1 (контрольный состав воды).
2+
Для испытаний была использована артезианская вода, упаренная в 4 раза. Начальное солесодержание 0,150-0,200 г/л, содержание ионов Са 25-40 мг/л. В качестве образцов служили пластинки из стали-3, отшлифованные и обезжиренные с помощью толуола и этанола. Пластинки помещали в исследуемый раствор и выдерживали в нем при температуре 40-42°C в течение 30 суток при непрерывной продувке воздухом. Скорость коррозии рассчитывали по убыли веса пластинки после опыта и пересчитывали в мм/год. В отсутствии ингибитора скорость коррозии составила 0,41 мм/год.
Пример №2
4
3
При введении в контрольный состав воды фосфата ПГМГ в количестве 10 мг/л (по РO ) и 13 мг/л 1-гидроксиэтилидендифосфоновой кислоты скорость коррозии составила 0,14 мм/год.
Пример №3
При введении в контрольный состав воды хлорида ПГМГ в количестве 7 мг/л и ОЭФЦ натрия в количестве 8 мг/л скорость коррозии составила 0,09 мм/год.
Пример №4
В условиях примера №3 при концентрации хлорида ПГМГ - 1 мг/л, а ОЭФЦ натрия в количестве 10 мг/л, скорость коррозии составила 0,09 мм/год.
Пример №5
В условиях примера №3, но при концентрациях хлорида ПГМГ -4 мг/л, а ОЭФЦ натрия в количестве 2 мг/л, скорость коррозии составила 0,10 мм/год.
2
5
Эффект от биообрастания проверяли путем введения в циркуляционную воду веществ, стимулирующих развитие биообрастаний: этиловый спирт в концентрации 10 мг/л и триполифосфат натрия в концентрации 3 мг/л по PO, а также затравка речной воды, содержащей биообрастания.
Опыты проводили в течение 20 суток. Через 10 суток была произведена смена воды и вновь введены все указанные реагенты и затравка.
В результате экспериментов установлено следующее. Образование биообрастаний наблюдалось в Примере №1 (Контрольный состав воды) и в Примере №2 (Прототип).
В Примере №1 наблюдалось помутнение воды, выраженный запах несвежей воды, сильный налет на стенках и хлопья в воде. В Примере №2 вода помутнела, был запах несвежей воды, налет на стенках.
В Примерах №3, №4, №5, т.е. с содержанием ПГМГ-хлорида и ОЭФЦ натрия, вода оставалась свежая, никаких признаков биобрастаний не обнаружилось.
Налет на стенках, обусловленный солеотложением, наблюдался только в Примере №1 (Контрольный состав воды).
Данные по биобрастанию, коррозии и солеотложению сведены в таблицу №1.
В результате опытно-промышленных испытаний в системах оборотного водоснабжения установлено, что предлагаемый состав имеет значительные преимущества в сравнении с прототипом. Наблюдались лишь следы коррозии, исчезло биообрастание стенок трубопроводов и исчезли признаки солеотложения, снизилась стоимость обработки и поддержания системы в надлежащем состоянии.
Таблица №1
Сравнительная таблица качественных показателей использования различных составов при их проверке от биобрастания, коррозии и солеотложений
№ примера
Скорость коррозии, мм/год
Биообрастание
Солеотложение
ПГМГ-хлорид, мг/л
ОЭФЦ натрия, мг/л
Вид
Запах
Слизь
Пример №1 (Контроль)
0,0
0.0
0,41
Мутный
Выраженный
Сильный налет, хлопья
Налет
Пример №2 (Прототип) ПГМГ-фосфат 10,0 мг/л + 1-гидроксиэтилдифосфоновая кислота 13 мг/л
0,0
0,0
0,14
Помутнение
Запах
Налет
Отсутствует
Пример №3
7,0
8,0
0,09
Прозрачный
Отсутствует
Отсутствует
Отсутствует
Пример №4
1,0
10,0
0,09
Прозрачный
Отсутствует
Отсутствует
Отсутствует
Пример №5
4,0
2,0
0,10
Прозрачный
Отсутствует
Отсутствует
Отсутствует