CC BY
58
УДК 620.197.3
ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ИНГИБИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ
КОРРОЗИИ
Волошин В.Ф., Скопенко В.С., Волошина В. В.
Ключевые слова: «нейлон 66», ингибирующие композиции, углекислотная коррозия.
Постановка проблемы. Вопросы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов имеют большое хозяйственное значение. Важнейшей проблемой в настоящее время является защита от коррозии нефте- и газопромышленного оборудования в скважинах, продукция которых содержит сероводород и углекислый газ. Эксплуатация месторождений Северо-Восточной и Юго-Восточной Украины осложнена необходимостью применения специальных мер противокоррозионной защиты. Применение ингибиторов - экономически выгодный и наиболее приемлемый метод борьбы с коррозией.
Конденсационно-холодильное оборудование, составляющее около 30 % основного оборудования технологических установок нефтеперерабатывающих заводов и предприятий синтетического каучука, синтетического спирта, имеет низкий межремонтный пробег. Срок службы трубных пучков этих аппаратов из углеродистой стали, работающих под агрессивным воздействием оборотной воды, составляет от года до пяти лет. Защита металлов в охлаждающих водах с помощью ингибиторов - процесс чрезвычайно сложный, зависящий от большого числа факторов и их взаимодействий. При использовании в системах оборотного водоснабжения в качестве охлаждающего агента вод поверхностных источников на теплопередающей поверхности неизбежно развиваются биообрастания, а под ними целые колонии сульфатредуцирующих бактерий (СРБ), выделяющих сероводород, усиливающий электрохимическую коррозию. Попытки снизить коррозию металлов в системах оборотного водоснабжения применением различных ингибиторов коррозии без учета действия микроорганизмов, как правило, оказываются безуспешными. Например, попытки обработать оборотные воды на Кременчугском НПЗ Бердянском НМЗ, по «Омскнефтеоргсинтез», по «Новополоцкнефтеоргсинтез» оказались отрицательный результат. В Украине выпуск ингибиторов не отвечает потребностям хозяйства ни по ассортименту, ни по объемам производства.
С целью сокращения дефицита в ингибиторах-антинакипинах-бактерицидах и защиты окружающей среды от побочных продуктов при получении капролактама и других химпроиз-водств получены новые комплексные ингибиторы-антинакипины-бактерины.
Для производства волокон типа «нейлон 66» наряду с адипиновой кислотой и гексамети-лендиамином требуется также капролактам. Это волокно - полиамид аминокапроновой - кислоты вырабатывается шестью компаниями США и шестью заводами по «Азот» в странах СНГ и 2-мя заводами в Укарине. На производство 1 кг «нейлона 66» расходуется 1,1 кг капролакта-ма. Основным сырьем для производства капролактама является либо циклогексан, либо бензол. При этом образуется около 30 - 35 % побочных продуктов, загрязняющих окружающую среду. Для наглядности приводим сокращенную технологическую схему получения капролактами и побочных продуктов.
О „ N-OH O
|Двкс »
«масло ПОД» «ЩСАК»
H2C N-H
«КОПОС» «ОСПУ» (Х-масл о) («ПАЩ- 1 » ) Н2С I СН2 «проц» «оспс» Н2С - СН2
где «ВКС» -- водно-кислый слой (моно- и дикарбоновые кислоты) - образуются на стадии процесса разделения органического слоя. Объем 10720 т/год. Рекомендуется использовать в качестве антинакипина при промывке котлов для удаления накипи.
«Масло ПОД» ТУ 113-03-476-82 - образуется из моноальдегида адипиновой кислоты в результате реакций окисления, полимеризации, декарбоксимирования. Смесь высококипящих продуктов окисления циклогексана, дегидрирования циклогексанола и поликонденсации цик-логексанола. Состоит, в основном, из циклогексилиденциклогексанона и циклических эфиров адипиновой кислоты. Объем выпускаемого продукта 300 т/год. Используется для получения ингибирующих композиций: «ПОД-К», «ПОД-П», «ПОД-Х» для двухфазных сероводородосо-держащих сред.
Созданы высокоэффективные ингибирующие композиции для оборотных систем водо-
снабжения, выполняющие функции защиты металлического оборудования от коррозии и предотвращения солеотложения [1; 3].
В качестве добавочного компонента использованы побочные продукты производства ка-пролактама: отход со стадии получения циклогексонона («ОСПЦ»), отход со стадии первичной промывки окисленного циклогексанного слоя в технологии получения циклогексанона («ПРОЦ»), водно-кислый слой («ВКС») или кубовый остаток промывки окисленного слоя («КОПОС»).
«КОПОС» имеет следующий состав: масс % -- дикарбоновые кислоты 21,2 - 28,3, моно-карбоновые кислоты - 0,44 - 0,55; эфиры адипиновой кислоты - 0,4 - 0,57; циклогексиловый эфир муравьиной кислоты - 0,52 - 0,90; циклогексанол - 2,0 - 2,7; циклогексанон - 1,7 - 2,2.
Предлагаемый состав ранее в качестве ингибитора предотвращения образования карбонатных отложения в системах водоснабжения не применялся. Как отбросовый продукт «КОПОС» либо сжигали, либо использовали для получения адипиновой кислоты после соотвествующей переработки. Применения «КОПОС» повышает противонакипный эффект при концентрации 0,5 - 10,0 г/л до 99 - 100 % при общей жесткости воды 6,5 - 10 мг-Зкв/л. Предлагаемый ингибитор является недефицитным и дешевым продуктом. Он был испытан на воде оборотного цикла газоочистки доменных печей металлургического завода. Вода имела рН = 8,23 и содержала Са2-141,08 мг/л, НСО3—170,85 мг/л. Общая жесткость 8,65 мг-экв/л, удельная электропроводность - 0,012 ом-1 см-1. Противонакипный эффект определялся методом многократного (7 раз) выпаривания воды в стаканах из нержавеющей стали по увеличению массы стакана. Применение «КОПОС» не приводит к выпадению кальциевого шлама и такой ингибитор не подвергается гидролизу [1].
Предложены ингибиторы коррозии и накипеобразования в минерализованной воде, содержащей отход со стадии получения циклогексанона в производстве капралактама («ОЦПС») при следующем соотношении компонентов масс %: «ОЦПС» - 35 - 45; «КПМ» - 55 - 65.
«ОЦПС» имеет следующий состав: масс % -- натриевые соли адипиновой, глутаровой, янтарной, малоновой, щавелевой и других дикарбоновых кислот - 16ч20; натриевые соли капроновой, валериановой, масляной и других монокарбоновых кислот и окис кислот - 0,8-2,2; цик-лагексанон - 0,3ч0,5, вода - остальное. «КПМ» - катализат производства морфолина имеет следующий состав, масс %: морфолин - 40ч45, диэтиленгликоль - 10, аминоэфиры - 15, вода -остальное.
Простым смешением компонентов «ОЦПС» и «КПМ» 35 - 65 % при концентрации 0,1ч1,2 г/л степень защиты от коррозии составляет 90 - 99,9 % при t= 20-80оС, а противонакипный эффект 80 - 100. Защитный эффект ингибитора уменьшается при уменьшении содержания ката-лизата, но при этом увеличивается противонакипное действие композиции. Испытания проводили в оборотной воде Волжского завода органического синтеза следующего состава мг/л: Са2+ - 94; Мg2+ - 58; - 109; НСО3- - 382; £042- - 171;СГ - 90; H2S - 6,4 рН = 7,8 общая жесткость 6,8 мг-экв/л. Эффективность противонакипной обработки определяли методом многократного (6-7 раз) выпаривания воды в стаканах из нержавеющей стали [3; 4].
Созданы новые ингибиторы «ДИСИ» [3; 4; 6; 7] и «ДИСКНОВ» [5]. Для защиты оборудования от коррозии в слабокислых, нейтральных и слабощелочных средах на основании продукта окисленного циклогесанового слоя («ПРОЦ») и высококипящих фракций производства мор-фолина (ВФПМ) при соотношении «ПРОЦ»: «ВФПМ» = 45^60 - 40^50 создан новый ингибитор «Д-30» и внедрен в воды оборотной системы Кременчугского нефтеперерабатывающего
завода (КНПЗ); состав (мг/л): Са2+-101; Мg2+-17; НСО3- 394; SO4 - 378; С1- - 18-46; СО2 -127; Н^ - 12,7; рН = 7,3 - 7,7; общая жесткость 6,4 мг.экв/л. В интервале температур 20 - 80оС и концентрации «Д - 30» 0,1^1,2 г/л степень защиты от коррозии (ст. 3) составила 80 - 99 %, а противонакипной эффект составил 75 - 98 % [6 - 7].
Созданы ингибируюие композиции «ПОД-П», «ПОД:К», «ПОД-Х» для двух фазных Н^ сред.
Испытания ингибирующих составов производились при t = 30 оС и 60 оС в следующих агрессивных средах: 1) смесь, состоящая из объемной части бензина А - 72 и одной объемной части водного раствора натрия хлорида 150 г/л; 2) парогазовая фаза над смесью 1. Содержание сероводорода в средах составило 1,5 - 2 г/л. Продолжительность экспериментов - 6 часов. Скорость общей сероводородной коррозии определяли гравиметрическим методом на стали 20. Сохранение механических свойств оценивали по числу перегибов до разрушения на ленточных
образцах из стали УЗА с помощью машины МГ - 3 (число перегибов до разрушения на воздухе для этих образцов в исходном составляло 40).
Композиция а) «масло ПОД»: «КОМО» = 30:70 («ПОДК - К») и концентрации 1,5 - 2 г/л составило степень защиты (Ъ) 95 - 97 % в средах 1 и 2 ЧП - 33 - 38; композиция в) «масло ПОД»: хинолиновая фракция 25:75 % («ПОД - Х») при концентрации 1,8^2,5 г/л составила Ъ = 94 - 99 % в средах 1 и 2 , число перегибов 32 - 38.
«Масло ПОД» - высокоэффективное ПАВ, диспергатор, обеспечивает эффективное действие остальных компонентов ингибитора, предотвращает прикрепление к поверхности теплооб-менной аппаратуры сульфатреазуцирующие бактерии, тем самым приводя к их уничтожению.
Эфиры адипиновой кислоты (моноциклогексиловый и циклогексиловый), а также моно-карбоновые кислоты (муравьиная и уксусная) - эффективные антисептики-бактерициды по отношению к СРБ.
Для защиты от углекислотной коррозии (5 - 7 % СО2) 1,0 - 1,2 г/л низкомолекулярные кислоты, 100 - 120 г/л С1-, t = 80 оС высокую эффективность представляет композиция «ВЩА», масса %: ВФПМ 60 - 70, ЩСПК 16 - 20, смесь алифатических аминов (С12- С^) - 14 - 20.
Степень защиты при концентрации 1,8 - 2 г/л «ВЩА» достигает 90 - 94 %.
Таким образом, решается проблема защиты оборудования от коррозии и защищается окружающая среда.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ
1. А.с. 709552 М. Кл.2 С02В 5/06. Ингибитор для предотвращения образования карбонатных отложений в оборотных системах водоснабжения / В. Ф. Волошин, Л. Н. Соколян, В. С. Скопенко - № 12 2361380; заявл. 18.06.1979; зарег. 21.09.79; опубл. 15.01.80, Бюл. № 122. - 6 с.
2. Волошин В. Ф. Некоторые методические аспекты системного поиска при решении проблемы утилизации отходов / В. Ф.Волошин, В. П. Педан, В. С. Скопенко // Системный подход к охране окружающей среды. Вопр. окружающей среды. Тез. докл. Всесоюзной конференции. -Пермь, 1979. - С. 14 - 16.
3. А.с. 1140398 С02F 5/06. Состав ингибитора для предотвращения солеотложений и коррозии «ДИСИ-30» / В. Ф. Волошин, Л. А. Мазалевская, В. С. Скопенко - № 12 3650609/23 - 26; заявл. 11.10.1983; зарег. 15.10.1984. - 11 с.
4. А.с. 1403666 С 23 F 11/00. Ингибитор коррозии и накипеобразования в системах оборт-ного водоснабжения «ДИСКНОВ-34» / В. Ф. Волошин, Л. А. Мазалевская, В. С. Скопенко - № 12 4004411/02; заявл. 4.11.1985; зарег. 15.02.1988. - 4 с.
5. А.с. 1380270 С 23 F 11/00. Ингибитор коррозии и накипеобразования «ДИСКНОВ-40» в системах оборотного водоснабжения / В. Ф. Волошин, В. С. Скопенко, Ф. Л. Ясинкая - № 12 3446213/22-02; заявл. 1.06.1982; зарег. 8.11.1985. - 5 с.
6. А.с. 1082062 С 23 F 11/10. Состав для защиты от коррозии теплообменной аппаратуры / В. Ф. Волошин, В. С. Скопенко, Л. Н. Соколян - № 12 3446213/22-02; заявл. 1.06.1982; зарег. 22.11.1983. - 12 с.
7. А.с. 1577252 С 02 F 5/10, 1/50. Средство защиты системы оборотного водоснабжения от накипеобразования и биообрастаний / В. Ф. Волошин, М. Л. Лудянкий, В. С. Скопенко. -№ 12 4449537/26-31; зарег. 8.03.1990. - 4 с.
УДК 620.197.3
Защита окружающей среды и ингибирование электрохимической коррозии / В. Ф. Волошин, В. С. Скопенко, В. В. Волошина // Вкник ПридншровськоТ державно!" академн будiвництва та архггектури. - Днепропетровск : ПГАСА, 2009. - № 12. - С. 37 -40.- Библиогр.: (7 назв.).
Изложены методы получение новых ингибиторов электрохимической коррозии из побочных продуктов производства капролактама.
Ключевые слова: строительство, материаловедение, машиностроение.
Захист навколишнього середовища та шпбування електрохiмiчноï корозп / В. Ф. Волошин, В. С. Скопенко, В. В. Волошина // Вкник ПридншровськоТ державно'1 академн будiвництва та арх^ектура. - Дншропетровськ : ПГАСА, 2009. - № 12. - С. 37 -40.- Бiблiогр.: (7 назв.).
Викладено методи отримання нових iнгiбiторiв електрохiмiчноï корозп з побiчних продукпв виробництва капролактаму .
Ключовi слова: буд1вництво, матер1алознавство, машинобудування.
Defence of environment and ingibirovanie of electrochemical corrosion / V. F. Voloshin, V. S. Skopenko, V. V. Voloshina // Visnyk of the Pridneprovskoy state academy of stroitel'-stva and architectures. it is Dnepropetrovsk: PGASA, 2009. - № 12. - P. 37 - 40.- Bibliogr.: (7 names).
In the article the receipt of new ingibitorov of electrochemical corrosion is expounded from sides pro-duktov productions of kaprolactam .
Keywords: building, materialovedenie, engineer.
