Способ получения ингибитора кислотной коррозии

Способ получения ингибитора кислотной коррозии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в кислых, водно-солевых средах, в частности к способу получения ингибитора кислотной коррозии на основе ациклических, циклических и полициклических аминов, полиэтилентерефталата и хлорпарафина, и может быть использовано для борьбы с коррозией оборудования в химической, нефтегазодобывающей отраслях промышленности, в металлургии и в энергетике.

Известно применение ингибитора коррозии в соляной кислоте [RU 2096525]. Ингибитор представляет собой смесь солянокислых амино-парафинов, получаемых аминированием хлорпарафинов C10-C26 (хлора 15-46% масс.) при 120-160°C этилендиамином.

Недостатком известных ингибиторов является сложность процесса получения, многостадийность и недостаточная растворимость ингибитора в соляной кислоте.

Известен способ получения ингибированной соляной кислоты разбавлением абгазной соляной кислоты и введением азотсодержащего ингибитора, полученного обработкой формальдегидом маточного раствора (со стадии аминирования бензосульфохлорида водным раствором аммиака) производства хлорамина Б [Патент РФ №2096523, кл. C23F 11/04, опуб. 10.10.97].

К недостаткам известного способа относятся сложность процесса, невысокая эффективность ингибирования соляной кислоты при низких концентрациях.

Известен способ получения ингибированной соляной кислоты, включающий разбавление ее водой и ввод в нее азотсодержащего компонента - первичных алифатических аминов формулы NH₂R или смесь первичных и вторичных алифатических аминов формулы NHR₂, где R - алкил с числом углеводородных атомов C₈-C₂₀ или изоалкиламинов, содержащих разветвленную структуру аминов фракции C₁₂-C₁₈, а также ввод неионогенного поверхностно-активного вещества и формальдегидсодержащего соединения, взятого совместно с алифатическим спиртом при соотношении (3-15):1 [Патент РФ №2225898, опубл. 20.03.2004 г.].

Ингибированная соляная кислота, получаемая по известному способу, недостаточно стабильна, со временем происходит образование осадка и кристаллов, что приводит к снижению степени защиты от коррозии.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения ингибитора кислотной коррозии, включающий синтез активной основы взаимодействием полиэтиленполиаминов или полипропиленполиаминов с терефталевой кислотой или отходом производства терефталевой кислоты (состав отхода - терефталевой кислоты - 80-85 масс.%, толуиловой кислоты и карбоксибензальдегида 15-20 масс.%) при температуре 150-190°C в течение 4-8 ч в мольном соотношении 2:1 с последующей выдержкой при температуре 240-260°C в течение 1,5-2,5 ч с получением имидазолина или аминоимидазолина, который подвергают взаимодействию с хлористым бензилом при температуре 75-90°C в течение 4-8 ч. Из полученной активной основы готовят препаративную форму следующего состава, масс.%: активная основа 15-20; уротропин 3-12; неонол 2-6; вода - остальное или активная основа 10-25; уротропин 4-10; неонол 2-4; ортофосфорная кислота 5-15; вода - остальное [патент РФ №2357007, опубл. 27.01.2009 г.].

Недостатками известного способа получения указанного ингибитора кислотной коррозии являются многостадийность, использование высоких температур при синтезе активной основы ингибитора, соответственно, высокая энергоемкость процесса. Полученный по известному способу ингибитор кислотной коррозии обладает недостаточной стабильностью во времени, что приводит к его расслаиванию при хранении. Растворителем для активной основы известного ингибитора является вода, что ограничивает его использование в зимний период (указанный ингибитор промерзает при 10°C).

Задача изобретения - разработка способа получения эффективного, стабильного во времени ингибитора кислотной коррозии, расширение ассортимента выпускаемых конкурентоспособных ингибиторов коррозии, решение экологической проблемы в вопросе утилизации отходов полиэтилентерефталата.

Технический результат при использовании изобретения выражается в удешевлении выпускаемых продуктов, снижении себестоимости, расширении сырьевой базы и упрощении технологии получения ингибитора коррозии.

Вышеуказанный технический результат достигается способом получения ингибитора на основе циклических аминоамидов, а именно его особенностью, заключающейся в том, что циклические аминоамиды получают взаимодействием индивидуальных и/или полиаминов с полиэтилентерефталатом и хлорпарафином при весовом соотношении равном 0,4÷2,5:1:0,5÷2,5 соответственно, при температуре проведения синтеза 110-125°C в течение 2,0-4,5 ч с последующим вводом в продукты синтеза при температуре 50-60°C уротропина в количестве (0,07÷0,37) моль и соляной кислоты и последующим перемешиванием при температуре 60°C в течение 0,5-1,0 ч. Кроме того, особенность способа заключается в том, что в качестве индивидуальных аминов используют этилендиамин, диэтилентриамин, триэтилентетрамин, триэтиленпентамин, 1,2-пропилендиамин, 2,5-диметилппиперазин, дипропилентриамин, трипропилентетрамин, тетрапропиленпентамин, а в качестве полиаминов используют полиэтиленполиамины (в том числе легкие - с молекулярной массой 60-120, средние - с молекулярной массой 125-160, тяжелые - с молекулярной массой 170-220), полипропиленполиамины (в том числе легкие - с молекулярной массой 75-120, средние - с молекулярной массой 125-150, тяжелые - с молекулярной массой 160-250). В качестве полиэтилентерефталата используют как товарный, так и вторичный полиэтилентерефталат любого вида - агломерат, стружки, гранулят, бутылки, а в качестве хлорпарафина используют хлорпарафины марки ХП-240 и ХП 470.

В качестве соляной кислоты используют кислоту, полученную из абгазов хлорорганических производств по ТУ 2122-247-00203312-2005, или техническую соляную кислоту по ТУ 38-103141-78 или кислоту соляную синтетическую техническую по ГОСТ 857-95.

Для получения 20-25% концентрации ингибированной соляной кислоты берут 27-32% абгазную или 33-37% техническую соляную кислоту, разбавляют обессоленной водой до получения значения плотности в разбавленной кислоте 1,11-1,12 г/дм³.

В качестве аминов используют:

1. Индивидуальные амины - этилендиамин (ЭДА), диэтилентриамин (ДЭТА), триэтилентетрамин (ТЭТА), триэтиленпентамин (ТЭПА).

2. Полиэтиленполиамины (ПЭПА) по ТУ 2413-214-00203312-2002 «Полиэтиленполиамины технические».

3. Легкие ПЭПА (молекулярная масса 60-120), средние ПЭПА (молекулярная масса 125-160), тяжелые ПЭПА (молекулярная масса 170-220).

4. Полипропиленполиамины (ПППА), полученные в условиях патента RU 2290396, бюл. №36 от 27.12.2006 г, в том числе индивидуальные - 1,2-пропилендиамин (ПДА), 2,5-диметилппиперазин (2,5-ДМПип), дипропилентриамин (ДПТА), трипропилентетрамин (ТПТА), тетрапропиленпентамин (ТИПА).

5. Легкие ПППА (молекулярная масса 75-120), средние (молекулярная масса 125-150), тяжелые (молекулярная масса 160-250), полученные в условиях патента RU 2290396, бюл. №36 от 27.12.2006 г.

6. Легкие фракции аминов по ТУ 2413-214-00203312-2002.

В качестве полиэтилентерефталата (ПЭТФ) используют: товарный ПЭТФ, вторичный ПЭТФ - светлые и/или темные стружки, и/или агломерат, и/или гранулят, т.е. любого вида отходы ПЭТФ.

В качестве хлорпарафина используют хлорпарафины марки ХП-240 и ХП 470 по ТУ 2493-277-00203312-2007.

Скорость коррозии стали в ингибированной соляной кислоте определяют согласно требованиям и нормам ГОСТ 9.908-85, ГОСТ 9.506-87.

Способ поясняется следующими примерами:

Пример 1. В реактор, снабженный перемешивающим устройством, термометром, рубашкой теплообмена, конденсатором, штуцерами для загрузки и выгрузки, загружают исходные реагенты: 10 г легкой фракции аминов по ТУ 2413-214-00203312-2002; 4 г товарного полиэтилентерефталата (ПЭТФ); 4 г хлорпарафина марки ХП-470. Реакционную массу нагревают и выдерживают при температуре (118-122)°C при перемешивании в течение 2,5 ч. Далее содержимое реактора охлаждают до 50°C. При температуре не выше 60°C, дозируют предварительно подготовленный раствор уротропина. Для приготовления раствора уротропина берут 29 г (0,21 моль) уротропина, растворяют его в 17,1 г (0,95 моль) воды (количество воды должно обеспечивать доведение концентрации технической соляной кислоты от 34% до 23%). После ввода раствора уротропина в реактор вводят 35,9 г технической 34%-ной соляной кислоты. Реакционную массу перемешивают при (55-60)°C в течение 0,5-1 ч. Охлаждают, выгружают и анализируют.

Пример 2-8. Осуществляют аналогично примеру 1. Весовое соотношении амин: ПЭТФ:ХП составляет 0,4÷2,2:1:0,5÷2,5. В примерах используют легкие фракции ПЭПА, хлорпарафин марки ХП470 или марки ХП240, соляную кислоту техническую, или синтетическую техническую, или абгазную, товарный ПЭТФ, или светлую стружку, или темную стружку, или агломерат, или гранулят, или бутылки, или их смесь.

Примеры 9-12. Осуществляют аналогично примеру 1. Весовое соотношение амин: ПЭТФ: ХП составляет 1÷2,5:1:1÷2. В примерах в качестве аминов и используют индивидуальные ЭДА, или ДЭТА, или ТЭТА, или ТЭПА; используют соляную кислоту техническую, или синтетическую техническую, или абгазную; используют товарный ПЭТФ, или светлую стружку, или темную стружку, или агломерат, или гранулят, или бутылки, или их смесь.

Примеры 13-19. Осуществляют аналогично примеру 1. Весовое соотношение амин: ПЭТФ: ХП составляет 1÷2,4:1:1,1÷1,6. В примерах используют соляную кислоту техническую, или синтетическую техническую, или абгазную; используют ПЭТФ, или светлую стружку и/или темную стружку, или агломерат, или гранулят, или бутылки, или их смесь; используют или ПЭПА по ТУ 2413-214-00203312-2002, или легкие ПЭПА (молекулярная масса 60-120), или средние ПЭПА (молекулярная масса 125-160), или тяжелые ПЭПА (молекулярная масса 170-220).

Примеры 20-29. Осуществляют аналогично примеру 1 при весовом соотношении амин: ПЭТФ: ХП, равном 1÷2,5:1:1÷2,5. В примерах используют соляную кислоту техническую или синтетическую техническую, или абгазную; ПЭТФ, или светлую стружку и/или темную стружку, или агломерат, или гранулят, или бутылки, или их смесь; индивидуальные ПППА, или легкие ПППА (молекулярная масса 75-120), или средние (молекулярная масса 125-150), или тяжелые (молекулярная масса 160-250).

Результаты испытаний ингибитора коррозии по примерам 1-29 сведены в таблицу. Из представленных в таблице данных видно, что синтезированный заявленным способом продукт представляет собой эффективный ингибитор кислотной коррозии. Ингибированная заявленным ингибитором соляная кислота представляет собой однородную жидкость, стабильную при перевозке и хранении во времени - гарантийный срок годности товарного продукта составляет 0,5 года. Ингибитор коррозии, полученный в соответствии с заявленным способом, обладает высокой морозоустойчивостью - (минус) 45-50°C.

1. Способ получения ингибитора кислотной коррозии на основе циклических аминоамидов, отличающийся тем, что циклические аминоамиды получают взаимодействием индивидуальных аминов и/или полиаминов с полиэтилентерефталатом (ПТФЭ) и хлорпарафином при весовом соотношении исходных реагентов, равном 0,4÷2,5:1:0,5÷2,5 соответственно, при температуре 110-125°C в течение 2,0-4,5 ч с последующим вводом в продукты синтеза при температуре 50-60 °C уротропина в количестве (0,07÷0,37) моль и соляной кислоты с последующим перемешиванием.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве индивидуальных аминов используют этилендиамин, диэтилентриамин, триэтилентетрамин, триэтиленпентамин, 1,2-пропилендиамин, 2,5-диметилппиперазин, дипропилентриамин, трипропилентетрамин и тетрапропиленпентамин, а в качестве полиаминов используют полиэтиленполиамины, в том числе легкие с молекулярной массой 60-120, средние с молекулярной массой 125-160 и тяжелые с молекулярной массой 170-220, или полипропиленполиамины, в том числе легкие с молекулярной массой 75-120, средние с молекулярной массой 125-150 и тяжелые с молекулярной массой 160-250.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве ПТФЭ используют товарный ПТФЭ и его отходы в виде агломерата, стружки, гранулята, бутылок.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве хлорпарафина используют хлорпарафины марки ХП-240 и ХП 470.