Применение ингибиторов коррозии углеродистой стали в водных растворах ЭГ
Применение ингибиторов. Ингибитор должен связывать коррозионно-активные продукты термического расщепления гликолей. Защитное действие ингибитора зависит также от качества воды, применяемой для приготовления растворов.
Ниже рассматривается защитное действие на коррозию углеродистой стали в водных растворах ЭГ четырех типов ингибиторов: 1) Моно- (МЭА)* и триэтаноламнн (ТЭА); 2) МЭА + фосфаты; 3) бура + гидроксид кальция; 4) МЭА + фенольное основание Минниха (ФОМ-9).
* Правильно — этаноламин; здесь и далее использовали традиционное название.
Добавка 0,1 г/л МЭА к 60%-му раствору ЭГ при 100 С резко повышает pH от 5,0 до 8,5 — 9,0. Дальнейшее повышение содержания МЭА вызывает лишь небольшие изменения pH и уменьшение скорости коррозии углеродистой стали. Так, при 0,5 г/л МЭА без доступа воздуха скорость коррозии углеродистой стали уменьшается до 0,02 мм/год в жидкой и 0,06 мм/год в паровой фазе (рис. 9.9). Присутствие воздуха сказывается отрицательно при добавках 0,1 г/л и меньше МЭА.
Коррозия углеродистой стали снижается до 0,02—0,03 мм/год в 60 %-м растворе ЭГ при 100—120 С при введении не менее 0,5 г/л МЭА или ТЭА и поддержании pH в пределах 7,5 — 8,0. При меньшем содержании МЭА наблюдается точечная коррозия на границе раздела фаз. Вообще алканоламины пассивируют углеродистую сталь, однако их недостаточная концентрация вызывает опасность точечной коррозии на границе раздела паровой и жидкой фаз (ближе к паровой фазе).
Рис. 9.9. Зависимость скорости коррозии углеродистой стали в 60 %-м растворе этиленгликоля от концентрации ингибитора - моноэтаноламина:
1,3 — жидкая фаза; 2, 4—паровая фаза; 1, 2—в пpисутствии кислорода воздуха; 3, 4— без доступа воздуха
Таблица 9.8. Влияние фосфата, буры и других компонентов ингибиторных добавок на коррозию углеродистой стали в 60%-м растворе этиленгликоля при 120 °С (время выдержки 160 ч)
п/п | Ингибитор | Скорость коррозии, мм/год* | |
паровая фаза | жидкая фаза | ||
1 | Na3P04 |
|
|
1 % | 0,180 | 0,807 | |
2% | 0,120 | 0,013 | |
2 | 0,1 r/л МЭА + Na3PО4 |
|
|
0,5% | 0,030 | 0,004 | |
1,0 % | 0,018 | 0,009 | |
2,0 % | 0,009 | 0,0014 | |
3 | 0,1 г/л ТЭА + 2 % Na3PО4 | 0,060 | 0,012 |
4 | 0,1 г/л МЭА + 0,5 % Na3P04 ** + 2 % СаСl2 | 0,011 | 0,012 |
5 | 0,5% Na2B407 ∙10H20 + 0,1 % Са(ОН)2 | 0,009 | 0,021 |
6 | 1 % Na2B407 ∙10H2О + 0,1 % Са(ОН)2 | 0,009 | 0,005 |
* Опыты проводили в присутствии воздуха. Без ингибитора скорость коррозий а паровой фазе 0.047 мм/год, к жидкой фазе 0,024 мм/год. В отсутствие воздуха скорость коррозии в 10 раз меньше.
** Раствор Na3PO4 готовили на водопроводной воде.
Как видно из табл. 9.8, введение тринатрийфосфата Na3PО4 в 60 %-й ЭГ при 120 °С оказывает защитное действие только в жидкой фазе. Применение фосфата в сочетании с МЭА оказывает больший эффект защиты в паровой фазе: композиция 0,1 г/л МЭА + 2% Na3PО4 оказывает защитный эффект в паровой фазе 80 %, а в жидкой только 50 %. Состав 6 на основе буры может быть рекомендован в качестве ингибиторной композиции для защиты оборудования, соприкасающегося с растворами ЭГ [34, 35].
Ингибирующие добавки МЭА и ТЭА нейтрализуют кислые продукты окисления гликолей, однако не препятствуют их окислению. Поэтому для сохранения эффекта защиты требуется периодическое добавление новых порций алканоламинов.
ФОМ-9 — это пленкообразующий органический ингибитор аминного типа. Он образуется при взаимодействии алкилфенолов с формальдегидом и ди(З-аминопропил)амином. Добавка ФОМ 9 в сочетании с МЭА существенно снижает скорость коррозии углеродистой стали в гликольных средах.
Как видно из табл. 9.9, высокая эффективность ингибирования достигается при введении в 60 %-й ДЭГ композиции, содержащей 0,2—0,4 г/л ФОМ-9 и 1,0—1,5 г/л МЭА. Введение ФОМ-9 более 0,4 г/л не рекомендуется, так как при этом