Способ получения ингибитора коррозии металлов
Изобретение относится к области защиты от коррозии и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Осуществляют взаимодействие гексаметилендиамина с фосфорной кислотой и мочевиной в присутствии глицерина. Реагенты используются в соотношении (моль): гексаметилендиамин: фосфорная кислота: мочевина : глицерин = 1,0 : 0,67 - 2,0 : 2,0 - 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%. 2 табл.
Изобретение относится к области защиты 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. Эти вещества вводятся в коррозионную среду в небольшом количестве и, как правило, модифицируют поверхность металла, препятствуя протеканию электрохимических реакций с его участием [1 и 2]. Использование в качестве ингибиторов неорганических реагентов (полифосфатов, фосфатов, хроматов, нитратов, нитритов, силикатов, боратов, ванадатов и других солей щелочных или щелочноземельных металлов) приводит к введению в систему зачастую высокотоксичных реагентов или реагентов, вызывающих развитие микроорганизмов и водорослей в коррозионной среде [3].
Более совершенным и гибким методом оказалось использование органических ингибиторов коррозии [2, 4, 5]. В качестве ингибиторов используют органические соединения (или их смеси), содержащие азотистые, кислородные, сернистые, фосфорные и другие функциональные группы. Выпуск и ассортимент органических ингибиторов расширяется из года в год. Недостатками использования органических ингибиторов является: 1. Получение некоторых ингибиторов является трудоемким и многостадийным, базируется на дорогом и труднодоступном сырье. 2. Некоторые органические ингибиторы являются высокотоксичными, оказывают отрицательное влияние на окружающую среду. 3. Под действием воды и кислорода воздуха многие органические реагенты подвергаются различным химическим превращениям, за счет чего снижается их защитный эффект, и появляются новые, порой токсичные продукты. 4. Ряд соединений, применяемых в качестве ингибиторов, способствует развитию микроорганизмов и водорослей и, тем самым, вызывают появление биообрастаний на поверхности и провоцируют биокоррозию. 5. Некоторые органические ингибиторы не могут использоваться в хлорированной воде, в воде с высоким содержанием ионов хлора и кальция, в кислых или щелочных средах. 6. Низкомолекулярные полифункциональные органические соединения, защищая черные металлы, усиливают коррозию некоторых цветных металлов и сплавов, по-видимому, за счет образования комплексных соединений. Эти и некоторые другие причины приводят к постоянному созданию новых ингибиторов коррозии. В литературе имеются сведения о создании ингибиторов коррозии на основе гексаметилендиамина. Так, в качестве пассиватора используется хромат гексаметилендиамина [6]. Однако такой реагент является очень высокотоксичным для высших растений и животных. Для ингибирования коррозии в водооборотных системах может быть использована смесь гексаметилендиамина и нитрита натрия [7] . Однако эта смесь также обладает указанными выше недостатками - токсичностью (гексаметилендиамин), инициирование биообрастаний (нитрит натрия) и др. Известен способ получения ингибитора коррозии на основе конденсации гексаметилендиамина с алкилфенолами (RC6H4OH) и формальдегидов [8] (прототип). Для осуществления данного способа реагенты смешиваются в эквимолярном соотношении, затем смесь нагревают 1 ч. при 100-105oC и продукт реакции RC6H3(OH)CH2)6NH выделяют перегонкой с водяным паром и используют в качестве ингибитора коррозии в системе электролит/нефть в присутствии сероводорода. Несмотря на высокий выход продукта способ - прототип обладает рядом существенных недостатков: 1. Все используемые реагенты являются высокотоксичными веществами. Поэтому, в случае если они останутся не прореагировавшими, (например: при нарушении стехиометрии, плохом перемешивании, перегревах и т.д.) они образуют высокотоксичные отходы. 2. Процесс получения ингибитора требует перегонки с водяным паром, который является высоко энергоемким и приводит к образованию большого количества сточных вод. 3. Получение ингибиторов коррозии плохо растворяются в воде, поэтому имеют ограниченное применение. Например, они не могут использоваться в водооборотных системах. 4. Исходные алкилфенолы относятся к достаточно дорогим и трудно доступным реагентам. Цель предлагаемого технического решения - разработка способа получение ингибитора коррозии металлов, обладающего высоким защитным эффектом, с использованием более доступных реагентов. Поставленная цель достигается путем осуществления взаимодействия гексаметилендиамина с фосфорной кислотой и мочевиной в присутствии глицерина. В результате реакции образуется стеклообразный полимерный продукт, растворимый в воде и обладающий ингибирующим действием. Используемые реагенты наиболее целесообразно применять в следующем соотношении (моль): гексаметилендиамин: фосфорная кислота: мочевина: глицерин = 1: 0,67 - 2:2 - 2,5:0,2 - 0,5. Структура полученного полимера однозначно не установлена. Судя по ИК-спектру (таблетки KBr), в полимере содержат карбамидные и гуанидиновые группировки, метиленовые и метиновые фрагменты. В отсутствии глицерина (или при его недостатке) получается полимер, нерастворимый в воде. Растворимость полимера падает также при уменьшении содержания мочевины и фосфорной кислоты. Избыток глицерина приводит к увеличению времени реакции и получению продукта, обладающего меньшим ингибирующим эффектом. Большой избыток мочевины и фосфорной кислоты приводит к перерасходу реагентов и дает снижение ингибирующего эффекта у продукта. Разработанный способ обладает следующими преимуществами: 1. Единственным высоко токсичным реагентом в данном способе является гексаметилендиамин, который используется в таком соотношении с другими реагентами (в частности, с мочевиной), что обеспечивает его полное превращение. Таким образом способ не предусматривает образование токсичных отходов. 2. Процесс получения ингибитора одностадиен и не требует дополнительной аппаратуры (кроме реакционной). 3. Мочевина, глицерин и фосфорная кислота являются доступными, достаточно дешевыми, многотоннажными продуктами. 4. Полученный ингибитор коррозии хорошо растворим в воде, поэтому может быть использован в водооборотных системах. Реализация способа получения ингибитора коррозии металлов показана на следующих примерах. Пример 1. В круглодонную колбу на 100 см3, снабженную мешалкой и патрубком для ввода реагентов, помещали 11.6 г (0,1 моль) гексаметилендиамина и 17.6 г (0.18 моль) фосфорной кислоты и 2.76 г (0.03 моль) глицерина. Полученную смесь нагревали до образования жидкой гомогенной смеси и прибавляли при перемешивании 13.2 г (0.22 моль) карбамида. Затем смесь нагревали до полного прекращения выделения газов и получения однородной массы (1.5 ч., 130oC). При охлаждении реакционная масса застывала. Получали 40.3 г стеклообразного полимера с температурой плавления 130-180oC (выше 180oC наблюдается разложение). Элементный анализ удовлетворительно отвечает брутто формуле: C9H19N4О
Формула изобретения
Способ получения ингибитора коррозии металлов на основе гексаметилендиамина, отличающийся тем, что проводят реакцию гексаметилендиамина 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.РИСУНКИ
Рисунок 1