Ингибитор коррозии для безводных уксуснокислых сред

 

Изобретение относится к области защиты коррозионно-стойких металлов от коррозии, в частности для защиты нержавеющей стали и титана от коррозии в безводных уксуснокислых средах, например, при их использовании в реакциях органического синтеза. Ингибитор коррозии для безводных уксуснокислых сред содержит, мас.% фосфорную кислоту или ее растворимую соль 50-70 и N-ацетилфенилаланин. 2 табл.

Изобретение относится к области защиты коррозионно-стойких металлов от коррозии, в частности обеспечивает защиту нержавеющих сталей и титана от коррозии в безводных уксуснокислых средах, например при их использовании в реакциях органического синтеза.

В водных растворах уксусной кислоты любой концентрации молибденсодержащие нержавеющие стали и титан находятся в устойчивом пассивном состоянии вплоть до температуры кипения кислоты; скорость коррозии этих материалов составляет менее 0,001 г/м²·ч. В отличие от водных растворов безводная уксусная кислота при повышенных температурах обладает высокой коррозионной агрессивностью по отношению к большинству коррозионно-стойких металлов: хромоникелевые и хромоникельмолибденовые стали, титан, никель, хром. Скорость коррозии основных конструкционных материалов химического машиностроения - сталей 12X18H10T, 10X17H13M3T, 06XH28МДТ и титана ВТ1 в безводной уксусной кислоте при 90^o составляет 0,01 0,2 г/м²·ч в статических условиях. При движении агрессивной среды и повышении рабочей температуры скорость коррозии значительно возрастает. В безводной уксусной кислоте высокой коррозионной стойкостью обладают только крайне дефицитные дорогостоящие материалы: сплавы Ti-Mo, Ti-Ta, Mo, Ag [1] которые не находят широкого практического применения в химическом машиностроении. Таким образом, проблема подбора коррозионно-стойкого материала для безводных уксуснокислых сред не решена удовлетворительным образом.

Снижение коррозионных потерь металлов можно обеспечить за счет целенаправленного изменения состава среды, например, путем введения в агрессивную среду веществ, подавляющих коррозию. Для нержавеющих сталей в горячих алифатических кислотах, содержащих значительные количества уксусной кислоты, в качестве ингибитора коррозии известна надмуравьиная кислота [2] Однако надмуравьиная кислота нестабильна, взрывоопасна, является сильным окислителем, что препятствует ее использованию в горячих средах. Кроме того, добавка известного ингибитора не замедляет, а увеличивает скорость коррозии нержавеющих сталей и титана в кипящей безводной уксусной кислоте, поскольку указанные металлы в этой среде не пассивируются.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является использование в качестве ингибитора коррозии фосфорной кислоты или ее растворимых солей, добавка которых в количестве 0,01-0,1% эффективна для защиты коррозионно -стойких металлов от коррозии в растворах уксусной кислоты [3] Однако известный ингибитор эффективен только при наличии в агрессивной среде воды. В безводной среде он может не ингибировать, а ускорять коррозию. Однако добавка воды в уксусную кислоту может недопустимо влиять на качество целевого продукта при использовании уксусной кислоты в органическом синтезе, например, E-капролактона, а также изменить направление реакции. При проведении реакций ацилирования в органическом синтезе ацилирующим агентом является 5-10%-ный раствор уксусного ангидрида в уксусной кислоте. В этом случае добавка воды в жидкую фазу уксусной кислоты неэффективна, поскольку вода связывается ангидридом.

Задачей изобретения является разработка ингибитора, снижающего скорость коррозии нержавеющих сталей и титана в безводной уксусной кислоте и безводных уксуснокислых средах, в частности, содержащих избыток уксусного ангидрида.

Решение задачи достигается тем, что в качестве ингибитора коррозии используется композиция, содержащая фосфата 50-70 мас. N-ацетилфенилалаина (N-АФА) 30-50 мас. В качестве фосфата может быть использована фосфорная кислота или ее растворимые соли, например, щелочных металлов или аммония.

Заявляемое изобретение отличается от прототипа тем, что ингибитор помимо фосфорной кислоты или ее растворимых солей дополнительно содержит N -ацетилфенилаланин. Это отличие позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна".

Фосфаты и аминокислоты по отдельности известные ингибиторы коррозии для нейтральных и кислых сред. Однако использование фосфатов в композиции с N-АФА не известно в рецептурах других ингибиторов коррозии, используемых в безводной уксусной кислоте и в других агрессивных средах.

При исследовании действия добавок авторами обнаружено существенное снижение скорости коррозии именно при их совместном вводе, в то время как использование добавок по отдельности в ряде случаев приводит к увеличению скорости коррозии.

Все вышеперечисленное позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "изобретательский уровень".

Эффективность использования предлагаемого состава для предохранения металлов от коррозии в безводных уксуснокислых средах проверена следующим образом. В уксуснокислую среду, содержащую избыточный уксусный ангидрид, вводили заданную навеску фосфата и N-ацетилфенилаланина. Композицию перемешивали до полного растворения соли. Коррозийные испытания проводили в лабораторных условиях в соответствии с ГОСТ 9.502-82. Длительность испытаний 700-800 ч. Скорость коррозии материалов определяли весовым методом по убыли массы образцов после удаления продуктов коррозии. Примеры конкретного исполнения даны ниже.

Примеры 1-2.

Коррозионные испытания проводили в реакционной смеси следующего состава (мас.): 2-метил-4-бензоль-5-оксазолон (азлактон) 20,3 Ацетат натрия 9,7 Уксусная кислота 41,2 Уксусный ангидрид 10,3 Бензальдегид 8,4 Прочие примеси 10,1, а также в указанном составе с добавкой ингибирующей композиции. Температура 98-100^o. Результаты испытаний представлены в табл. 1.

Примеры 3-21.

Коррозионные испытания проводили в безводной уксусной кислоте при температуре 118-120^o. Результаты испытаний даны в табл. 2.

Добавки фосфата и N-АФА по отдельности не дают защитный эффект (примеры 4, 5, 20). Оптимальная концентрация ингибитора в безводной кипящей уксусной кислоте составляет 0,2-1 мас. При недостатке ингибитора (примеры 6, 11, 14, 17) и при его избытке (примеры 10, 13, 16, 19) защитный эффект уменьшается. Защитный эффект не зависит от типа вводимого фосфата.

Сравнение эффективности различных ингибиторов для защиты металлов в кипящей уксусной кислоте дают примеры 7-9, 12, 15, 18 и 20-21. Предлагаемый состав значительно уменьшает скорость коррозии. Кроме того, необходимая для работы прототипа добавка влаги неэффективна, если уксусная кислота содержит избыток уксусного ангидрида.

Наряду с уменьшением коррозионных потерь использование предлагаемого ингибитора обеспечивает большую чистоту рабочих сред и получаемых на их основе продуктов синтеза по ионам металлов.

Формула изобретения

Ингибитор коррозии для безводных уксуснокислых сред, содержащий фосфорную кислоту или ее растворимую соль, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ацетилфенилаланин при следующем соотношении компонентов, мас.

Фосфорная кислота или ее растворимая соль 50 70
N-Ацетилфенилаланин 30 50л

РИСУНКИ

Рисунок 1