состав для ингибирования солеотложений и коррозии и способ его получения

Формула изобретения

1. Состав для ингибирования солеотложений и коррозии, содержащий оксиэтилидендифосфоновую кислоту (ОЭДФ), гидроокись натрия и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит окись цинка при следующем соотношении компонентов, мас. %:

ОЭДФ - 16,4 - 20,4

Гидроокись натрия - 6,5 - 8,3

Окись цинка - 5,9 - 7,32

Вода - Остальное

2. Способ получения состава для ингибирования солеотложений и коррозии путем смешения компонентов состава, отличающийся тем, что предварительно смешивают гидроокись натрия с водой, вводят окись цинка и перемешивают при нагревании не менее 50-60 мин, после чего добавляют раствор ОЭДФ и снова перемешивают не менее 60-90 мин, при этом поддерживают температуру реакционной смеси 80-90^oС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к составам для предупреждения солеотложений и коррозии в системах теплопароснабжения, горячего водоснабжения, оборотных системах водоснабжения.

Известен состав для обработки охлаждающей воды, включающий сульфат цинка, оксиэтилидендифосфоновую кислоту (ОЭДФ), карбамид и воду (а.с. СССР 1787960, заявл. 24.05.91 г. , опубл. 15.01.93 г., МКИ С 02 F 5/08, 5/14 "Состав для обработки охлаждающей воды"). Данный состав имеет ограниченное применение и не может быть использован в системах теплопароснабжения, так как не является термостойким.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является состав, состоящий из ОЭДФ, гидроокиси натрия и воды, который получают путем растворения в водном растворе ОЭДФ гидроокиси натрия. Состав, полученный таким способом, успешно применяется только для отмывки железоокисных отложений в тепловых системах и из-за термической неустойчивости не может применяться как ингибитор в системах теплопароснабжения и горячего водоснабжения (Т.Х. Маргунова "Применение комплексонов в теплоэнергетике", стр.253, Москва, Энергоатомиздат, 1986).

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является получение термически стойкого ингибирующего состава, расширение функциональных возможностей состава и увеличение арсенала ингибиторов.

Поставленная задача решается тем, что предлагаемый состав для ингибирования солеотложений и коррозии (далее состав), содержащий оксиэтилидендифосфоновую кислоту (ОЭДФ), гидроокись натрия и воду, дополнительно содержит окись цинка при следующем соотношении компонентов, мас.%: ОЭДФ - 16,4-20,4, гидроокись натрия - 6,5-8,3, окись цинка - 5,9-7,32, вода - остальное. Способ получения предлагаемого состава осуществляют путем смешения компонентов состава, при этом предварительно смешивают гидроокись натрия с водой, вводят окись цинка и перемешивают при нагревании не менее 50-60 мин, после чего добавляют раствор ОЭДФ и снова перемешивают не менее 60-90 мин, при этом поддерживают температуру реакционной смеси 80-90^oС.

Для приготовления состава были использованы следующие компоненты: ОЭДФ - ТУ 6-09-5372-87, хорошо растворимая в воде; окись цинка ГОСТ 202-84; гидроокись натрия ТУ 6-01-1306-85; вода - из системы городского водопровода ГОСТ 2874-82.

Состав готовят следующим способом.

В реактор подают рецептурное количество воды из системы городского водопровода и загружают гидроокись натрия 6,5-8,3 мас.%, перемешивают 10 мин. В полученный раствор небольшими порциями вводят окись цинка 5,9-7,32 мас.% и перемешивают при нагревании не менее 50-60 мин, в результате чего получают суспензию. В отдельную емкость подают рецептурное количество водопроводной воды, в которой растворяют 16,4-20,4 мас.% ОЭДФ и перемешивают 15 мин. Затем к полученной суспензии небольшими порциями подают раствор ОЭДФ, все время перемешивают. После подачи всего объема раствора ОЭДФ реакционную массу, перемешивая, синтезируют в течение 60-90 мин, поддерживая при этом температуру 80-90^oС до получения прозрачного раствора желто-зеленого цвета, плотностью 1,2-1,3 г/см³ и рН 8-10, с содержанием массовой доли цинка - 4,8-5,3%. Состав готов к использованию по назначению.

Состав обладает высокой стабильностью при хранении в течение одного года, нетоксичен, сохраняет свои свойства при замерзании, термоустойчив (температура разложения 205-210^oС). Эффективно работает как в мягкой, так и в жесткой воде (жесткость общая (Ж_общ) - 1,5-33 мг-экв/л и щелочность (Щ_общ) - 1,0-8,0 мг-экв/л).

Эффективность ингибирования солеотложений определяли двумя методами: гравиметрическим (а) и химическим (б). В оборотных системах, в теплоснабжении и в системах горячего водоснабжения (ГВС):

а) по увеличению массы стальных пластин при 60-90^oС при их постоянном вращении в течение, как минимум, 7 ч в воде с Ж_общ 1,5-33,0 мг-экв/дм³; Щ_общ 1,0-8,0 мг-экв/дм³; рН 6,5-9,5 без предварительной деаэрации воды;

б) по остаточной общей жесткости воды, щелочности, железа общего, сульфатов (в оборотных системах с учетом коэффициентов упаривания).

Эффективность ингибирования коррозии определяется по убыли массы стальных пластин при аналогичных условиях.

В паровых котлах:

а) по увеличению массы стальных пластин при 110-120^oС при их постоянном вращении в течение, как минимум, 7 ч, в воде с Ж_общ до 2 мг-экв/дм³; Щ_общ 0,5-6,0 мг-экв/дм³; содержанием хлоридов 8-232 мг/дм³; рН 6,5-10,0 без предварительной деаэрации воды;

б) по остаточной общей жесткости воды, щелочности, хлоридам с учетом коэффициентов упаривания (концентрирования).

Для проведения исследований были взяты составы с различным содержанием компонентов, полученные предлагаемым способом с различными температурными и временными режимами.

Соотношение исходных компонентов предлагаемого состава и технологические параметры способа его получения представлены в таблице 1.

В таблице 2 приведены результаты испытаний составов в пароснабжении, оборотных системах, теплоснабжении и в системах ГВС.

Состав и способ его получения показан на примере 1.

Пример 1. В реактор подают 20,33 мас.% воды из системы городского водопровода и загружают 6,5 мас.% гидроокиси натрия, перемешивают 10 мин. В полученный раствор небольшими порциями вводят 7,32 мас.% окиси цинка и перемешивают при нагревании 50 мин, в результате чего получают суспензию. В отдельную емкость подают 47,45 мас.% водопроводной воды, в которой растворяют 18,4 мас. % ОЭДФ и перемешивают 15 мин. Затем к полученной суспензии небольшими порциями подают раствор ОЭДФ, все время перемешивают. После подачи всего объема раствора ОЭДФ реакционную массу, перемешивая, синтезируют в течение 80 мин, поддерживая при этом температуру 80^oС до получения прозрачного раствора желто-зеленого цвета. Состав готов к использованию по назначению.

Примеры 2-12. Составы готовят предлагаемым способом при соблюдении порядка растворения компонентов и технологических параметров (температуры и времени взаимодействия) аналогично примеру 1 с использованием соотношения компонентов, указанных в таблице 1.

Как видно из приведенных в таблицах 1 и 2 данных, составы с соотношением компонентов, мас. %: ОЭДФ - 16,4-20,4, гидроокись натрия - 6,5-8,3, окись цинка - 5,9-7,32, вода - остальное и полученные предлагаемым способом с временем синтеза состава в течение 60-90 мин при 80-90^oС (примеры 1-4) характеризуются как высокой эффективностью ингибирования накипеобразования (95,4-97,2%) и коррозии (85,4-90,5%) в пароснабжении, так и высокой эффективностью ингибирования солеотложений (96,4-97,7%) и коррозии (87,3-90,1%) в оборотных системах, теплоснабжении и системах ГВС.

Введение в состав ингибирования ОЭДФ менее 16,4 мас.% (пример 7) и более 20,4 мас.% (пример 8) приводит к образованию осадка, что не дает возможности получить суспензию и осуществить способ для получения состава. Содержание в предлагаемом составе гидроокиси натрия менее 6,5 мас.% (пример 12) и более 8,3 мас. % (пример 11) также нарушает технологический процесс получения состава, т.к. при взаимодействии гидроокиси натрия и окиси цинка не образуется суспензия. Содержание окиси цинка менее 5,9 мас.% и более 7,32 мас.% (примеры 10 и 9) приводит к получению неустойчивого соединения, что также не дает возможность продолжить получение состава предлагаемым способом. Кроме того, нарушение технологического процесса: времени взаимодействия компонентов и температурного режима, а также последовательности вводимых компонентов, приводит к невозможности получения состава в заявленных соотношениях. Так, при взаимодействии гидроокиси натрия и окиси цинка менее 50 мин (пример 6) получают неустойчивую суспензию, в результате чего продолжить получение состава не представляется возможным. Состав не может быть также получен, если проводить синтез состава при температуре более 90^oС и в течение времени, меньшем чем 60 мин (пример 5).

Таким образом, анализ полученных результатов подтверждает эффективность применения предлагаемого состава в заявляемом соотношении компонентов и полученного предлагаемым способом.

Исходные компоненты состава являются недефицитным и легко доступным сырьем, а простой способ его получения не требует специального оборудования. Предлагаемый состав технологически доступен и отличается высокой ингибирующей способностью.