Створення стабілізаційних добавок для водооборотних систем охолодження з використанням промислових відходів

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

ГОНТАР НАТАЛІЯ ІВАНІВНА

УДК 628.162:66.097.7/.8

СТВОРЕННЯ СТАБІЛІЗАЦІЙНИХ ДОБАВОК ДЛЯ ВОДООБОРОТНИХ СИСТЕМ ОХОЛОДЖЕННЯ З ВИКОРИСТАННЯМ

ПРОМИСЛОВИХ ВІДХОДІВ

Спеціальність 21.06.01 - Екологічна безпека

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття

наукового ступеня кандидата технічних наук

Київ - 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Закритому акціонерному товаристві “Сєверодонецьке об'єднання Азот”, Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут” Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

Гомеля Микола Дмитрович,

Національний технічний університет України

“Київський політехнічний інститут”,

кафедра екології і технології рослинних полімерів, завідувач кафедри

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Висоцький Сергій Павлович,

Автомобільно-дорожний інститут Донецького

національного технічного університету,

кафедра екології та безпеки життєдіяльності, завідувач кафедри

доктор технічних наук, професор

Волошин Микола Дмитрович,

Дніпродзержинський державний технічний університет

Міністерства освіти і науки України,

кафедра технології неорганічних речовин, завідувач кафедри

Захист відбудеться «14» травня 2008р. о 1430 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.002.05 в Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут” за адресою: 03056, Київ, пр. Поремоги, 37, корпус 21, ауд. 209.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут” за адресою: 03056, Київ, пр. Поремоги, 37.

Автореферат розісланий «11» квітня 2008р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Д 26.002.05

к.т.н., професор В.Я.Круглицька

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Вторинне використання відходів виробництва має важливе значення для економії матеріальних та енергетичних ресурсів, покращення екологічної ситуації. Загальний обсяг накопичених твердих відходів на Україні становить 23- 25 млрд.т., це ~ 480 т на кожного мешканця. Більша частина відходів припадає на долю підприємств видобувної, переробної та хімічної промисловості. Так, в хімічній промисловості нараховано біля 800 найменувань відходів, з яких повністю або частково використовується тільки 30%. Вивчення складу та властивостей промислових відходів, отримання на їх основі інгібіторів корозії та стабілізаторів накипоутворення, забезпечення якими в Україні недостатньо, викликає інтерес, як з наукової, так і практичної сторони.

Слід відмітити, що застосування стабілізуючих добавок у водоциркуляційних системах охолодження, в яких використовується до 80% води від загального об'єму водоспоживання промисловості та енергетики, дозволяє здійснювати перехід від відкритих до замкнутих систем охолодження, забезпечує різке зниження антропогенного впливу на природні водойми за рахунок різкого зменшення об'єму стічних вод та скорочення забору природної води. Це особливо важливо для Донбасу - маловодного регіону з розвинутою промисловістю.

Відомо, що фосфонові кислоти, включаючи оксиетилидендифосфонову кислоту, є ефективними стабілізаторами накипоутворення в циркуляційних системах охолодження. Проте вони мають низьку ефективність при захисті металів від корозії, а в окремих випадках є стимуляторами корозії, що значно обмежує їх застосування. З іншої сторони, відомо, що цинкові солі цих кислот є ефективними інгібіторами корозії нелегованої сталі, за умов інтенсивної аерації води. При цьому мало вивчено вплив цих сполук на корозію легованої сталі, міді та латуні - матеріалів, які широко використовуються в циркуляційних системах охолодження.

Тому розробка технологій виділення оксиду цинку з промислових відходів для одержання цинквмістких оксиетилидендифосфонатних композицій, вивчення властивостей отриманих добавок, як стабілізаторів накипоутворення та інгібіторів корозії різних металів є актуальною проблемою. Повторне використання промислових цинквмістких відходів буде сприяти зниженню рівня забруднення довкілля як за рахунок зменшення об'ємів токсичних твердих та рідких відходів, так і за рахунок раціонального використання води в промисловості, зниження забору природної води та значного зменшення об'ємів стічних вод. Важливе значення також має утилізація відходів поліакрілонітрильних волокон (гідролізованого поліакрілонітрилу - гіпану) при його використанні в складі ефективної стабілізуючої композиції на основі пірофосфорної кислоти, триполіфосфату натрію та динатрієвої солі етилен-диамінтетраоцтової кислоти.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота над дисертацією виконувалась в Науковому центрі ЗАТ “Сєвєродонецьке об'єднання Азот” на протязі 1998 - 2007 років згідно програм наукового центру об'єднання, таких як: „Програма по утилізації відпрацьованих каталізаторів і поглиначів, що використовуються на ЗАТ “Сєвєродонецьке об'єднання Азот”” (від 15.02.1999р), „Програма дослідницьких робіт по удосконаленню інгібіторів корозії водооборотних циклів” (від 2.02.2001р) і в Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут” як складова держбюджетної науково-дослідної роботи “Розробка екологічно чистих інгібіторів корозії металів, солевідкладення і біообростання (біопошкодження)”(номер держреєстрації 0104U00940).

Мета і задачі дослідження. Мета роботи - розробка інгібіторів накипоутворення та корозії металів на основі відходів відпрацьованих цинкових поглиначів і каталізаторів, оцінка їх ефективності в статичних та динамічних умовах для забезпечення раціонального використання води і ресурсозбереження в циркуляційних системах промисловості та енергетики, зниження антропогенного впливу на природні водойми.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити слідуючі задачі:

- розробити технологію утилізації відходів поглиначів і каталізаторів для виготовлення на їх основі інгібіторів корозії і накипоутворення;

на основі отриманих з відходів сполук цинку розробити композиції, що є інгібіторами корозії і солевідкладень;

створити стендову установку, що моделює роботу водооборотних циклів для випробування інгібіторів корозії і солевідкладень;

вивчити процеси корозії і солевідкладень в лабораторних умовах і на стендовій установці в залежності від складу і концентрації інгібітора;

визначити характеристики і межі застосування розроблених інгібіторів корозії і солевідкладень для різних вод підприємства при експлуатації замкнутих циркуляційних систем.

Об'єкт дослідження - цинквмісткі промислові відходи - відпрацьовані поглиначі сіркоорганічних сполук і каталізатори, відходи виробництва поліакрилонітрільних волокон (гідролізований поліакрилонітрил - гіпан), води із оборотних систем, інгібітори накипоутворення та корозії металів.

Предмет дослідження - процеси виділення оксиду цинку з промислових відходів, корозійні процеси, процеси солевідкладень в замкнутих водооборотних системах.

Методи дослідження. В роботі використані титрометричний, фотоколорометричний, електрохімічний, масометричний і дериватографічний методи аналізу відпрацьованих каталізаторів і поглиначів, а також складу води, вмісту інгібіторів в водах водооборотних циклів. Для визначення ефективності інгібіторів в статичних і динамічних умовах використовувались масометричний, поляризаційного опору і електрохімічний методи вимірювання швидкості корозії металів Ст3, 12Х18Н10Т, латуні Л62, міді М-2.

Наукова новизна одержаних результатів.

Вперше визначені параметри процесів регенерації відпрацьованих цинк-ацетатних катализаторів, поглиначів сіркоорганічних сполук, цинк-ацетатних розчинів і процесів отримання на основі вилученого з відходів оксиду цинку і оксиетилидендифосфонової кислоти інгібіторів корозії і солевідкладень.

Встановлена залежність швидкості корозії легованої та нелегованої сталі, латуні і міді від температури, тиску, типу і дози цинкоксиетилидендифосфонатних інгібіторів, визначено їх вплив на солевідкладення в водооборотних системах в статичних і динамічних умовах.

Вперше визначено взаємний вплив поліфосфатів, гідролізованого поліакрилонітрилу, одержаного з відходів акрилонітрильних волокон, динатрієвої солі етилендиамінтетраоцтової кислоти в залежності від температури та тиску в статичних і динамічних умовах на солевідкладення і швидкість корозії різних металів, що використовуються в обладнанні водооборотних циклів.

Практичне значення одержаних результатів. На основі проведених досліджень запропонована технологічна схема утилізації відходів відпрацьованих поглиначів сіркоорганічних сполук виробництва аміаку і каталізаторів синтезу вінілацетату для виготовлення інгібіторів корозії металів. Отримані результати використанні при розробці вихідних даних для проектування дослідно-промислової установки по переробці відходів і виробництву на їх основі інгібіторів корозії металів. Результати досліджень дали можливість здійснити науково-обґрунтований вибір інгібіторів корозії для водооборотних циклів і оптимізувати технологічні умови їх експлуатації, що дозволило скоротити скид води на продувку систем і відповідно зменшити використання свіжої природної води, а також продовжити час експлуатації трубопроводів і обладнання. Заміна імпортного інгібітора корозії на більш дешевий і доступний на ЗАТ “Сєвєродонецьке об'єднання Азот”, зниження витрат на захоронення відходів забезпечили економічний ефект від впровадження композиції на рівні 458772 грн в рік. Розроблені інгібітори накипоутворення та корозії можуть бути рекомендовані підприємствам хімічної і нафтохімічної промисловості для замкнутих систем охолодження.

Особистий внесок здобувача. Всі експериментальні дані, які включені до дисертаційної роботи, отриманні безпосередньо автором. Постановка задач, інтерпретація результатів досліджень та їх узагальнення виконані з науковим керівником. Оформлення роботи, підготовка статей, патентів та доповідей на конференціях здійснено у творчій співдружності з керівником дисертації та колегами ЗАТ "Сєвєродонецьке об'єднання Азот". Автор також приймав безпосередню участь у проведені дослідно-промислових випробуваннях запропонованих технологій, обробці та оформленні результатів цих випробувань.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень, що представлені у дисертаційній роботі, пройшли апробацію на наукових конференціях: V міжнародна науково-технічна конференція “Новые материалы и технологии защиты от коррозии” (г.Санкт-Петербург, Россия, 28-31 мая 2002г); 1-а міжнародна науково-технічна конференція студентів і аспірантів “Хімія та сучасні технології” (Дніпропетровськ, Україна, 26-28 травня 2003р); V науково-практична конференція “Переробка енергоресурсних відходів. Екологічні, економічні та медичні аспекти” (с. Поляна, Свалявського р-ну, Україна, 1-5 травня 2004р.); науково-практична конференція студентів, аспірантів і молодих вчених “Технологія-2004” (м.Сєвєродонецьк, Україна, 15-16 квітня 2004р.); IV Українська науково-технічна конференція “Укркаталіз- IV” (м.Яремча, Івано-Франківська обл., 6-9 вересня 2004р.); VI науково-практична конференція “Переробка енергоресурсних відходів” (Ялта, Україна,19-23 вересня 2004р); VIII Всеукраїнська науково-практична конференція студентів, аспірантів і молодих вчених “Технологія - 2005” (м.Сєвєродонецьк, Україна, 14-15 квітня 2005р.); IX Всеукраїнська науково-практична конференція студентів, аспірантів та молодих вчених “Технологія-2006” (м.Сєвєродонецьк,Україна,13-14 квітня 2006р); X Всеукраїнська науково-практична конференція студентів, аспірантів і молодих вчених “Технологія-2007”(м.Сєвєродонецьк, Україна, 19-20 квітня 2007р).

Публікації. За результатами дисертаційної роботи опубліковано 6 статей у фахових виданнях, 9 праць в збірниках матеріалів наукових конференцій і 3 патенти України на винахід.

Структура дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Робота викладена на 199 сторінках, включаючи 42 таблиці, 22 рисунки і 4 додатки. Об'єм бібліографії - 185 джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність роботи, сформульовано мету та задачі досліджень, визначено наукову новизну, показано практичне значення одержаних результатів.

Перший розділ присв'ячено аналізу патентної та науково-технічної інформації про використання відходів виробництва і цинкових комплексів в протикорозійному захисті металів. Розглянуто основні переваги та недоліки існуючих інгібіторів корозії і накипоутворення. На основі виконаного аналізу літературних даних обгрунтовано вибране направлення і сформульовані основні задачі досліджень.

У другому розділі описані об'єкти досліджень - цинквмістні відходи, води з водооборотних систем, матеріали, які використовувались для створення стабілізаторів накипоутворення та інгібіторів корозії металів. Тут приведені фізико-хімічні методи аналізу складу використаних промислових відходів, води, вмісту інгібіторів в воді водооборотних циклів. Приведено методи вилучення цинку із використаних відходів виробництва аміаку та вінілацетату та синтез на його основі інгібіторів солевідкладень та корозії металів. Описано методи оцінки ефективності стабілізаторів накипоутворення, та методики корозійних випробувань як в лабораторних умовах так і на стендовій установці в умовах близьких до роботи водооборотних циклів (ВОЦ).

У третьому розділі приведені результати досліджень ефективності цинк-фосфонатних інгібіторів солевідкладень та корозії металів, отриманих на основі оксиетилидендифосфонової кислоти (ОЕДФК) та сполук цинку, отриманих із цинквмістких відходів. Характеристики відходів приведені в розділі 2, технології отримання інгібіторів приведені в розділі 5 дисертації. Масові співвідношення цинку та ОЕДФК в інгібіторах 1: 3ч4, що забезпечує високу ефективність інгібіторів та стабільність їх розчинів.

Як інгібітори використовували реагенти, отримані на основі відпрацьованих цинк-ацетатного каталізатора (ZnОЕДФК-К), поглинача сіркоорганічних сполук (ZnОЕДФК-П), а також цинк-ацетатного розчину (ZnОЕДФК-Р).

Як середовище для оцінки ефективності розроблених інгібіторів накипоутворення та корозії металів використовували воду з водоциркуляційних систем ЗАТ "Сєвєродонецьке об'єднання Азот" після цеху нейтралізації та очистки промислових стоків (НОПС). Корозійні дослідження проводили з використанням зразків металів: сталі Ст3, легованої сталі 12Х18Н10Т, латуні Л62 та міді М-2.

В цілому інгібітори характеризуються високою ефективністю. Результати випробувань інгібітора ZnОЕДФК-Р приведені в табл.1. Як видно з таблиці, при дозі інгібітора 20 мг/дм3 та температурі 20єС швидкість корозії знижується в 15-23 рази для сталі Ст3 та легованої сталі. Для латуні та міді відмічено дещо менше зниження швидкості корозії - майже в 4 рази.

Підвищення температури до 40 та 60єС призводить до зменшення ступеню захисту металів від корозії, що обумовлено зниженням концентрації кисню у воді.

Таблиця 1

Залежність швидкості корозії металів в воді НОПС від температури,

типу і концентрації інгібітора

Матеріал	Т, 0 С	Швидкість корозії без інгі- бітора, мм/рік	Швидкість корозії (мм/рік) при концентра- ціях інгібітора	Ступінь захисту (%) при концентраціях інгібітора
			20 мг/дм3	30 мг/дм3	40 мг/дм3	20 мг/дм3	30 мг/дм3	40 мг/дм3
1	2	3	4	5	6	7	8	9

ZnОЕДФК-Р

Сталь: Ст3	20	0,3000	0,0200	0,0200	0,0250	93,3	93,3	91,7
12Х18Н10Т		0,0070	0,0003	0,0002	0,0002	95,7	97,1	97,1
Латунь Л62		0,0150	0,0040	0,0045	0,0040	73,3	70,0	73,3
Мідь М-2		0,0120	0,0030	0,0030	0,0035	75,0	75,0	70,8
Сталь: Ст3	40	0,3700	0,0500	0,0450	0,0500	86,5	87,8	86,5
12Х18Н10Т		0,0090	0,0008	0,0010	0,0020	91,1	88,9	77,8
Латунь Л62		0,0300	0,0160	0,0140	0,0160	46,7	53,3	46,7
Мідь М-2		0,0300	0,0100	0,0090	0,0083	66,7	70,0	72,3
Сталь: Ст3	60	0,4000	0,0700	0,0500	0,0800	82,5	87,5	80,0
12Х18Н10Т		0,0100	0,0023	0,0022	0,0025	77,0	78,0	75,0
Латунь Л62		0,0400	0,0240	0,0235	0,0242	40,0	41,3	39,5
Мідь М-2		0,0300	0,0200	0,0190	0,0190	33,3	36,7	36,7

ZnОЕДФК-К

Сталь: Ст3	20	0,3000	0,0300	0,0400	0,0600	90,0	86,7	80,0
12Х18Н10Т		0,0070	0,0020	0,0017	0,0019	71,4	75,7	72,9
Латунь Л62		0,0150	0,0053	0,0050	0,0052	64,7	66,7	65,3
Мідь М-2		0,0120	0,0040	0,0040	0,0040	66,7	66,7	66,7
Сталь: Ст3	40	0,3700	0,0600	0,0520	0,0700	83,8	85,9	81,1
12Х18Н10Т		0,0090	0,0032	0,0026	0,0036	64,4	71,1	60,0
Латунь Л62		0,0300	0,0100	0,0070	0,0090	66,7	76,7	70,0
Мідь М-2		0,0300	0,0047	0,0052	0,0060	84,3	82,7	80,0
Сталь: Ст3	60	0,4000	0,0800	0,0710	0,0840	80,0	82,3	79,0
12Х18Н10Т		0,0100	0,0045	0,0040	0,0050	55,0	60,0	50,0
Латунь Л62		0,0400	0,0120	0,0100	0,0100	70,0	75,0	75,0
Мідь М-2		0,0300	0,0070	0,0060	0,0080	76,7	80,0	73,3

ZnОЕДФК-П

Сталь: Ст3	20	0,3000	0,0400	0,0500	0,0700	86,7	83,3	76,7
12Х18Н10Т		0,0070	0,0029	0,0024	0,0037	58,6	65,7	47,1
Латунь Л62		0,0150	0,0071	0,0053	0,0062	52,7	64,7	58,7
Мідь М-2		0,0120	0,0038	0,0042	0,0045	68,3	65,0	62,5
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Сталь: Ст3	40	0,3700	0,0610	0,0600	0,0780	83,5	83,8	78,9
12Х18Н10Т		0,0090	0,0036	0,0030	0,0042	60,0	66,7	53,3
Латунь Л62		0,0300	0,0094	0,0062	0,0080	68,7	79,3	73,3
Мідь М-2		0,0300	0,0043	0,0040	0,0040	85,7	86,7	86,7
Сталь: Ст3	60	0,4000	0,0800	0,0730	0,0800	80,0	81,8	80,0
12Х18Н10Т		0,0100	0,0045	0,0040	0,0040	55,0	60,0	60,0
Латунь Л62		0,0400	0,0100	0,0070	0,0080	75,0	82,5	80,0
Мідь М-2		0,0300	0,0065	0,0050	0,0067	78,7	83,3	77,7

Крім масометричного методу для оцінки ефективності інгібітора корозії ZnОЕДФК-Р використовували метод поляризаційного опору. В цілому результати отримані методом поляризаційного опору для сталі Ст3 близькі до приведених в таблиці 1 (відхилення в межах 5ч7%). Застосування даного методу дозволило визначити вплив динамічних умов на процес корозії. Було показано, що при перемішуванні розчину швидкість корозії зростає в контрольних дослідах, а в інгібованих розчинах відмічено підвищення ступеню захисту від корозії, в порівнянні із статичними умовами.

Дані по впливу інгібітора ZnОЕДФК-К в вибраному діапазоні концентрацій і температур приведені в таблиці 1. По своїй ефективності при захисті металів від корозії даний інгібітор близький до розглянутого вище інгібітора ZnОЕДФК-Р. Для обох інгібіторів характерним є те, що ступінь захисту від корозії при концентраціях >20мг/дм3 практично не залежить від дози інгібітора. Крім того відмічено зниження ефективності захисту від корозії з підвищенням температури для легованої та нелегованої сталі. Очевидно це пов'язано із зниженням концентрації кисню у воді, що погіршує умови утворення кисневої адсорбційної пасиваційної плівки.

У випадку латуні Л62 та міді М-2 пасивація відбувається за рахунок утворення малорозчинних комплексів інгібітора на поверхні металів. При цьому ефективність інгібітора ZnОЕДФК-К дещо вища, що, можливо, обумовлено наявністю певних мікродомішок, які впливають на стабільність та розчинність комплексів на поверхні металів.

В лабораторних умовах також досліджено вплив цинкфосфонового інгібітора ZnОЕДФК-П, отриманого із відпрацьованого поглинача сіркоорганічних сполук СПС-Ф та ОЕДФК на корозію різних металів (табл.1). Даний інгібітор за своєю ефективністю поступається інгібіторам ZnОЕДФК-Р та ZnОЕДФК-К при захисті вуглецевої та легованої сталі від корозії, але значно ефективніший згаданих інгібіторів при підвищених температурах (40 та 60єС). Можливо це обумовлено мікродомішками сіркоорганічних сполук в інгібіторі, які спричиняють утворення малорозчинних сульфідів на поверхні даних металів.

Інгібітори на основі ОЕДФК та сульфату цинку, отриманого з цинквмістких відходів є ефективними щодо захисту обладнання та трубопроводів від солевідкладень (рис.1). Кращі результати отримано при дозі інгібіторів 20 мг/дм3 та температурі 20єС. При підвищенні температури до 60єС, при тій же концентрації інгібіторів в водах НОПС, ступінь захисту від солевідкладень знижується з 92-93% до 66-78%.

Рис.1.Залежність ступеню захисту від солевідкладання (Z) від дози, типу інгібітора та температури

Певні відмінності в ефективності інгібіторів ZnОЕДФК-Р, ZnОЕДФК-К та ZnОЕДФК-П щодо солевідкладень очевидно обумовлено не лише мікродомішками в інгібіторах, але і коливаннями складу води, що використовувалась в дослідженнях.

Відомо, що процеси накипоутворення та корозії в значній мірі залежать від швидкості руху води. Тому для більш точної оцінки якості розроблених добавок були проведені випробування на стендовій установці, що моделює роботу реальних водоциркуляційних систем. Швидкість руху потоку води 1,3 м/сек. Тиск підтримували на рівні атмосферного та створювали тиск у системі 1,6 кгс/см2 (тиск в реальних водоциркуляційних системах). Результати по випробуванню інгібіторів ZnОЕДФК-К та ZnОЕДФК-П приведені в табл..2.

Таблиця 2

Вплив температури та тиску на швидкість корозії металів у воді НОПС з інгібіторами ZnОЕДФК-П та ZnОЕДФК-К (Ді=20мг/дм3) в циркуляційній системі при швидкості потоку 1,3 м/сек

Матеріал	Т, оС	Швидкість корозії без інгібітора, мм/рік	Швидкість корозії з інгібітором, мм/рік	Ступінь захисту, %
		I	II	I	II	I	II
1	2	3	4	5	6	7	8

ZnОЕДФК-К

Вугл. сталь Ст3	20	0,3200	0,4000	0,0640	0,0730	80,0	81,8
1	2	3	4	5	6	7	8
Нерж.сталь 12Х18Н10Т		0,0077	0,0200	0,0044	0,0052	42,9	74,0
Латунь Л62		0,0150	0,0183	0,0070	0,0090	53,3	50,8
Мідь М-2		0,0170	0,0190	0,0061	0,0070	64,1	63,2
Вугл. сталь Ст3	40	0,3900	0,4390	0,0760	0,0820	80,5	81,3
Нерж. сталь 12Х18Н10Т		0,0092	0,0230	0,0050	0,0064	45,7	72,2
Латунь Л62		0,0290	0,0360	0,0076	0,0094	73,8	73,9
Мідь М-2		0,0300	0,0380	0,0070	0,0076	76,7	80,0
Вугл. сталь Ст3		0,4200	0,4900	0,0850	0,0880	79,8	82,0
Нерж. сталь 12Х18Н10Т		0,0100	0,0270	0,0058	0,0073	42,0	73,0
Латунь Л62	60	0,0400	0,0700	0,0083	0,0100	79,3	85,7
Мідь М-2		0,0320	0,0400	0,0082	0,0086	74,4	78,5

ZnОЕДФК-П

Вугл. сталь Ст3		0,3200	0,4000	0,0750	0,0800	76,6	80,0
Нерж.сталь 12Х18Н10Т		0,0077	0,0200	0,0046	0,0050	40,3	75,0
Латунь Л62	20	0,0150	0,0183	0,0075	0,0080	50,0	56,3
Мідь М-2		0,0170	0,0190	0,0051	0,0074	70,0	61,1
Вугл. сталь Ст3		0,3900	0,4390	0,0800	0,0860	79,5	80,4
Нерж. сталь 12Х18Н10Т		0,0092	0,0230	0,0051	0,0063	44,6	72,6
Латунь Л62	40	0,0290	0,0360	0,0084	0,0095	71,0	73,6
Мідь М-2		0,0300	0,0380	0,0054	0,0076	82,0	80,0
Вугл. сталь Ст3		0,4200	0,4900	0,0890	0,0930	78,8	81,0
Нерж. сталь 12Х18Н10Т		0,0100	0,0270	0,0060	0,0070	40,0	74,1
Латунь Л62	60	0,0400	0,0700	0,0086	0,0120	78,5	82,9
Мідь М-2		0,0320	0,0400	0,0067	0,0080	79,1	80,0

I - без тиску, II - з тиском 1,6 кгс/см2

Як видно з таблиці агресивність води в циркуляційній системі зростає в порівнянні з нерухомим середовищем. При підвищенні тиску відмічено збільшення швидкості корозії практично всіх використаних металів. Це пояснюється підвищенням розчинності кисню у воді та покращенням його дифузії до поверхні металу. В разі інгібітора ZnОЕДФК-К відмічено зниження ефективності захисту від корозії металів в динамічних умовах в порівнянні із статичними. Проте в динамічних умовах в циркуляційній системі відмічено підвищення ефективності захисту міді та латуні від корозії з підвищенням температури, на відміну від статичних умов. При проведені випробувань під тиском 1,6 кгс/см2 підвищується ефективність захисту від корозії всіх використаних металів. Особливо цей ефект помітний при підвищенні температури з 20 до 60єС. Очевидно це пов'язано із збереженням високого вмісту кисню в воді при підвищенні температури за рахунок підвищеного тиску, що сприяє утворенню міцної пасивуючої плівки на поверхні металу в присутності інгібітора.

Близькі результати отримано при проведені випробувань інгібітора ZnОЕДФК-П. В даному випадку також відмічено підвищення швидкості корозії води в потоці та з підвищенням тиску, зниження ефективності захисту від корозії в порівнянні із статичними умовами при 20єС та підвищення його ефективності із підвищенням температури і тиску.

Кількість солевідкладень, як і швидкість корозії металів в значній мірі залежить від швидкості руху води та тиску в системі. Як видно з таблиці 3 кількість солевідкладень залежить від інгібітора, температури та швидкості руху води. Інгібітор ZnОЕДФК-К характеризується відносно невисокою ефективністю при захисті від солевідкладень в умовах циркуляції води без надлишкового тиску. При підвищенні тиску ступінь захисту від солевідкладень зростає до 73-80%. При цьому з підвищенням температури ефективність інгібітора щодо накипоутворення зростає.

Інгібітор ZnОЕДФК-П характеризується високою ефективністю щодо захисту від солевідкладень як в системі без надлишкового тиску так і при тиску 1,6 кгс/см2.

Таблиця 3

Вплив інгібіторів, температури та тиску на солевідкладення при

дослідженнях на стендовій установці (Ді=20мг/дм3)

Інгібітор	Т, оС	Солевідкладення, г/см2	Ступінь захисту від солевідкладення, %
		I	II	I	II
-	20	0,00185	0,00185	-	-
-	40	0,00263	0,00263	-	-
-	60	0,00660	0,00660	-	-
ZnОЕДФК-К	20	0,00071	0,00050	61,5	73,1
	40	0,00185	0,00052	29,7	80,3
	60	0,00213	0,00142	67,7	78,5
ZnОЕДФК-П	20	0,00032	0,00045	82,7	75,4
	40	0,00006	0,00050	97,8	81,1
	60	0,00079	0,00149	87,96	77,4

I - без тиску; II - з тиском 1,6 кгс/см2

В цілому, розроблені інгібітори забезпечують високу ефективність захисту обладнання та трубопроводів від солевідкладень та корозії металів і можуть застосовуватись в замкнутих водоциркуляційних системах охолодження.

В четвертому розділі наведено результати досліджень по оцінці ефективності композиції - поліфосфатний інгібітор - гіпан - трилон Б як інгібітора корозії та накипоутворення. Поліфосфатний інгібітор складається, мас.%: триполіфосфат натрію 14 - 16; пірофосфорна кислота 18 - 20; ацетат натрію 1,0-2,0; вода - решта.

Вивчено вплив концентрації, складу поліфосфатного інгібітора, композиції і температури на швидкість корозії металів в статичних та динамічних умовах. Результати досліджень по визначеню швидкості корозії різних металів у декарбонізованій воді показали, що швидкість корозії сталі Ст3 без інгібітора при 20єС складає 0,3000 мм/рік, а при збільшені температури до 60єС - 0,5400 мм/рік. Для нержавіючої сталі 12Х18Н10Т, латуні Л62 та міді М-2 швидкість корозії змінюється в залежності від температури незначно і знаходиться в межах 0,0300 - 0,0800 мм/рік. Порівняння швидкостей корозії металів у воді цеху НОПС та декарбонізованій воді показало, що декарбонізована вода більш агресивна до досліджуванних металів. Введення поліфосфатного інгібітора у декарбонізовану воду (рис.2) призводить до зниження швидкості корозії сталі Ст3 в 5-6 разів при концентрації інгібітора 20 - 30 мг/дм3 і температурах 20,40 та 60єС.

Рис.2. Швидкість корозії сталі Ст3 у декарбонізованій воді при різних температурах та концентраціях поліфосфатного інгібітора

Менш ефективний даний інгібітор при захисті від корозії нержавіючої сталі, латуні та міді при 20єС в діапазоні концентрацій 10ч30 мг/дм3. При максимальній концентрації ступінь захисту для нержавіючої сталі та міді досягає 33%, а для латуні 20%. З підвищенням температури до 60єС ступінь захисту для нержавіючої сталі підвищується до 61%, для латуні до 49%, а для міді до 73%.

Для півищення ефективності композиції по запобіганню накипоутворенню до неї включили такі компоненти як гіпан та трилон Б. У зв'язку з цим проведені дослідження інгібуючих властивостей композиції, до складу якої входять поліфос-фатний інгібітор корозії, гіпан та трилон Б при різних температурах. В декарбонізовану воду водооборотного циклу додавали інгібітор корозії у концентрації 20 мг/дм3, гіпана 10 ч 40 мг/дм3 та трилона Б 10 ч 40 мг/дм3. Температуру підтримували на рівні 20, 40, 60єС. Отримані результаті наведені у таблиці 4.

Як видно з таблиці інгібітор на основі поліфосфатів забезпечує ступінь захисту сталі 3 від корозії на рівні 80-83% при 20ч60єС при концентрації 20мг/дм3 та неефективний при захисті від солевідкладання. При збільшенні концентрації гіпану та трилону Б зростає ступінь захисту від корозії та солевідкладень. При цьому трилон Б головним чином утворює комплекси з іонами заліза, перешкоджає його гідролізу, що сприяє стабілізації пасиваційної плівки, яка утворюється за рахунок адсорбції кисню та сприяє підвищенню ефективності захисту сталі від корозії. Гіпан, який утворює комплекси з іонами кальцію та магнію в мікрокристалах, що утворюються під час солевідкладень, сприяє сповільненню їх росту та дозволяє підвищувати ефективність захисту від солевідкладень.

Таблиця 4

Залежність ступеню захисту від корозії сталі Ст3 (Z) та ступеня захисту від солевідкладень (Zвід) від температури та концентрації гіпану та трилону Б при дозі поліфосфатного інгібітора 20 мг/дм3

№	Доза, мг/дм3	Z, %	Zвід, %
з/п	Гіпана	Трилона Б	20єС	40єС	60єС	20єС	40єС	60єС
1	0	0	83,3	80,7	83,3	-	-	-
2	10	-	84,3	85,7	82,0	31,96	26,52	-
3	20	-	85,0	86,7	88,7	44,26	31,31	-
4	40	-	86,7	88,1	88,9	68,85	69,85	30,18
5	40	10	84,3	87,6	89,3	59,84	42,49	-
6	40	20	86,7	88,1	91,1	50,82	58,15	-
7	40	40	86,7	90,5	91,7	72,13	67,73	55,62

Кращі результати отримано при концентрації гіпану та трилону Б 40мг/дм3 і фосфатного інгібітора - 20мг/дм3. Ступінь захисту від солевідкладень зростає до 55ч72%, а ступінь захисту від корозії - 86ч92%, при цьому відмічено зростання ефективності захисту від корозії з підвищенням температури. Слід відмітити, що із включенням в композицію гіпану (40мг/дм3) та трилону Б (40мг/дм3) значно зростає ступінь захисту від корозії нержавіючої сталі, латуні та міді. При цьому для нержавіючої сталі ступінь захисту від корозії зростає з 33% до 96% при 20єС, з 46 до 67% при 40єС та з 57,5 до 75% при 60єС. Для латуні відмічено зростання ступеню захисту відповідно з 18 до 93% при 20єС, з 35,7 до 74% при 40єС, та 43 до 86% при 60єС. Для міді ступінь захисту від корозії зростає з 33 до 83% при 20єС, з 58 до 74% при 40єС та з 70 до 85% при 60єС.

Встановлено, що ефективність розробленої композиції при захисті металів від корозії залежить від вмісту пірофосфорної кислоти в поліфосфатному інгібіторі. Це видно з рис. 3.

Концентрація поліфосфатного компоненту складала 20мг/дм3, гіпану і трилону Б по 40мг/дм3. Вміст пірофосфорної кислоти в поліфосфатному компоненті змінювали з 2,6 до 25%. При цьому відмічено, що суттєвого зниження швидкості корозії для сталі Ст3 досягнуто при вмісті пірофосфорної кислоти > 5%, для інших металів > 10%.

Розроблена композиція була випробувана на стендовій установці, в умовах, близьких до реальних. Корозійна агресивність декарбонізованої води з композицією без тиску (в потоці води з швидкістю 1,3 м/сек) для вуглицевої сталі Ст3 при 20єС знижується з 0,3800 до 0,0400 мм/рік, а при 60єС з 0,6400 до 0,0830 мм/рік. Швидкість корозії нержавіючої сталі 12Х18Н10Т, латуні Л62 та міді М-2 при 20єС з композицією без тиску знаходиться в межах 0,0010 - 0,0100 мм/рік, а при зростанні температури до 60оС зростає до 0,0260 - 0,0310 мм/рік. З підвищенням тиску (Р=1,6 кгс/см2) швидкість корозії сталі Ст3 без композиції збільшується. Така ж тенденція спостерігається і для інших металів. В присутності композиції швидкість корозії металів суттєво нижча.

Ступінь захисту в інгібованих розчинах, що циркулюють в системах без тиску та з тиском, практично не змінюється для всіх металів в обраному діапазоні температур, крім латуні та міді. В цілому, розроблена композиція знижує швидкість корозії досліджуваних металів до 0,0010 - 0,0891 мм/рік, що дозволяє оцінити їх по десятибальній шкалі корозійної стійкості металів та віднести до дуже стійкої і стійкої до корозії групи матеріалів.

Композиція - поліфосфатний інгібітор - гіпан - трилон Б впроваджена в оборотних циклах цехів оцтової кислоти, карбаміду, слабої азотної кислоти та синтезу метанолу ЗАТ "Сєвєродонецьке об'єднання Азот".

Аналіз роботи оборотних циклів цехів слабої азотної кислоти на швидкість корозії сталі Ст3, оцтової кислоти та синтезу метанола за 2003 - 2006рр, оброблених композицією - поліфосфатний інгібітор - гіпан - трилон Б наведені також в розділі 4.

Результати аналізів оборотної води цеху слабої азотної кислоти показали, що вміст композиції за 3 роки склав min 3,5 мг/дм3, max 13,1мг/дм3 в перерахунку на фосфати. Швидкість корозії за 3 роки змінювалась в інтервалі 0,0359 - 0,0534 мм/рік. Незначні зміни швидкості корозії в водооборотному циклі цеху слабої азотної кислоти з композицією можна зв'язати з якістю води, показники якої знаходились в нормі протягом досліджуваного періоду. В порівнянні з водою водооборотного циклу цеху карбаміда за цей період швидкість корозії вуглицевої сталі Ст3 знаходилась в межах 0,0211 - 0,1008 мм/рік. Середнє значення швидкості корозії сталі Ст3 за 5 років в оборотному циклі цеху оцтової кислоти для гарячої води склало 0,0600 мм/рік. Висока швидкість корозії у 2001 році в червні - серпні місяцях (0,1000, 0,2000мм/рік) визначалась низьким вмістом фосфатів (4,9 - 6,33 мг/дм3). Підвищення швидкості корозії в кінці 2002 та в 2003 році пояснювалось підвищеним вмістом хлоридів. При нормалізації характеристик води швидкість корозії сталі Ст3 в воді даної системи при застосуванні розробленої композиції досягала 0,01ч0,04 мм/рік. Аналогічні результати отримано при випробуванні розробленої композиції в системі охолодження цеху виробництва метанолу. Тут середня швидкість корозії сталі складала ~ 0,049 мм/рік. Економічний ефект від впровадження розробленої композиції склав 458772 грн/рік.

В п'ятому розділі приводяться технології регенерації відпрацьованих поглиначів сіркоорганічних сполук, виготовлення інгібіторів корозії на основі відрегенерованих поглиначів (принципова схема показана на рис.4) та технологія отримання поліфосфатного інгібітора.

ВИСНОВКИ

1. Для створення композицій - високоефективних інгібіторів накипоутворення та корозії використовувались відходи виробництв ЗАТ “Сєвєродонецьке об'єднання Азот”: цинк-ацетатний каталізатор синтезу вінілацетату, цинк-ацетатний розчин, що залишився після його просочування, відпрацьовані поглиначі сіркоорганічних сполук на основі оксиду цинку (СПС-Ф, ГІАП-10), гіпан - продукт переробки відходів поліакрілонітрильних волокон, триполіфосфат натрію, пірофосфорна кислота, динатрієва сіль етилендиамінтетраоцтової кислоти, а також оксиетилиден-дифосфонова кислота.

2. Досліджена залежність швидкості корозії і солевідкладень у воді цеху НОПС від температури та концентрації інгібітора ZnОЕДФК-Р, виготовленого з цинк-ацетатного розчину. Визначено, що ефективна концентрація інгібітора у воді цеху НОПС складає ~ 20 мг/дм3.

3. Створена стендова установка, що дозволяє визначати швидкість корозії, ступінь захисту досліджуваних металів, солевідкладень в умовах роботи водооборотних циклів.

4. За результатами вивчення залежності швидкості корозії металів з інгібіторами ZnОЕДФК-К, ZnОЕДФК-П від температури, тиску та концентрації інгібітора в статичних і динамічних умовах встановлено, що вони є ефективними інгібіторами корозії досліджуваних металів при дозах 10 - 20 мг/дм3, крім того при даних концентраціях вони є ефективними інгібіторами солевідкладень.

5. Вивчено вплив композиції - поліфосфатний інгібітор - гіпан - трилон Б на швидкість корозії металів і солевідкладень в декарбонізованій воді. Введення у воду гіпану і трилона Б показало, що вони ефективно знижують швидкість корозії металів, захищають теплообміну апаратуру від фосфатних відкладень та відкладень заліза при дозах поліфосфатного інгібітора 20мг/дм3, гіпану 40мг/дм3 і трилону Б 40мг/дм3.

6. Результати досліджень по впливу вмісту пірофосфорної кислоти в інгібіторі (2,6 ч 25%) при різних температурах показали, що найбільш високу ефективність захисту металів від корозії інгібітор забезпечує при вмісті пірофосфорної кислоти ~ 20%.

7. На стендовій установці показано, що швидкість корозії металів без інгібітора та ступінь захисту досліджуваних металів із зростанням температури і тиску в присутності поліфосфатного інгібітора та композиції зростають.

8. Розроблені технології регенерації відпрацьованих поглиначів сіркоорганічних сполук, одержання поліфосфатного інгібітора та інгібіторів корозії з регенерованих поглиначів сіркоорганічних сполук, відпрацьованого цинк-ацетатного каталізатора, а також розчину, шо залишився після просочування цинк-ацетатного каталізатора, які дозволяють утилізувати відходи та вирішувати проблеми захисту водооборотних циклів підприємства ЗАТ “Сєвєродонецьке об'єднання Азот” від корозії і накипоутворення.

9. Річний економічний ефект від впровадження композиції - поліфосфатний інгібітор - гіпан - трилон Б склав ~ 458772 грн. на рік. Композиція використовується в водооборотних циклах підприємства з 2001 року по теперішній час.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Роменський О.В., Гонтар Н.І., Сергієнко О.В., Скриннікова А.В. Вплив композиції Ф-1 - диспергентів фосфатів та заліза на швидкість корозії різних металів у водооборотних циклах // Хімічна промисловість України. - 2001.-№5.- с.6-8. Внесок здобувача: вивчена залежність швидкості корозії металів від вмісту інгібітора корозії Ф-1, композицій, диспергентів фосфату та заліза за різних температур у водооборотних циклах.

2. Павленко О.М., Гонтар Н.І., Радишевська Л.Ф., Суворіна М.В. Регенерація відпрацьованого поглинача сірчистих сполук ГІАП-10 // Хімічна промисловість України.-2002.-№2.- с.41-42. Внесок здобувача: досліджено спосіб регенерації дезак-тивованого поглинача ГІАП-10 для очищення газу від сірчистих сполук.

3. Гонтарь Н.И., Сергиенко О.В., Михайлова А.И., Штефан Н.В. Системы оборотного водоснабжения. Влияние температуры и давления на скорость коррозии различных металлов.// Хімічна промисловість України.-2003., - №6.- с.61-64. Внесок здобувача: вивчено вплив температури і тиску на швидкість корозії різних металів у воді, обробленій композицією - поліфосфатний інгібітор корозії - гіпан - трилон Б.

4. Гомеля Н.Д., Гонтарь Н.И., Сергиенко О.В., Гру Б.А. Ингибитор на основе отработанного поглотителя СПС-Ф для защиты металлов от коррозии в водооборотных циклах. // Вестник Национального технического университета "ХПИ", 2004, №41, с.128-131. Внесок здобувача: електрохімічним та масометричним способами досліджено вплив інгібітора ZnОЕДФК, виготовленого на основі відпрацьованого поглинача сіркоорганічних сполук СПС-Ф, на швидкість корозії сталі 3 та ступінь захисту від солевідкладень у воді.

5. Гонтарь Н.И., Гомеля Н.Д., Штефан Н.В. Замкнутые системы оборотного водоснабжения. Опыт применения ингибирующей композиции. // Хімічна промисловість України.-2006., - №2.- с.14-16. Внесок здобувача: проведено промислові випробування композиції - поліфосфатний інгібітор - гіпан - трилон Б на водооборотних циклах виробництв оцтової та азотної кислот протягом 2004-2005 років.

6. Гонтарь Н.И., Гомеля Н.Д., Роменский А.В. Коррозия металлов. Защитное действие

ингибиторных композиций // Хімічна промисловість України. - 2007.- №5.- С. 30 - 34. Внесок здобувача: досліджено залежність швидкості корозії металів в декарбонізованій воді від температури при різних концентраціях композиції, що включає поліфосфатний інгібітор, гідролізований поліакрилонітрил (гіпан) і динатрієву сіль етилендиамінтетра-оцтової кислоти (трилон Б). Дослідження проводили методами: масометричним та поляризаційного опору.

7. Роменский А.В., Гонтарь Н.И., Сергиенко О.В., Скринникова А.В. Разработка и использование ингибиторов от коррозии различных металлов в водооборотных циклах.// V международная научно-техническая конференция "Новые материалы и технологии защиты от коррозии", Санкт-Петербург, 28-31 мая 2002г.- с.49-50. Внесок здобувача: досліджено залежність інгібуючих властивостей інгібітора корозії, композиції -поліфосфатний інгібітор корозії - гіпан - трилон Б при різних концентраціях і температурах.

8. Гонтарь Н.И., Сергиенко О.В., Скринникова А.В. Коррозия металлов в оборотной воде и подбор ингибирующих композиций // Сборник тезисов докладов I международной научно-технической конференции студентов и аспирантов "Химия и современные технологии", Днепропетровск, 26-28 мая 2003г., с.19-20. Внесок здобувача: розроблена технологія виготовлення інгібітора ZnОЕДФК на основі ацетату цинку, отриманого з відпрацьованого цинк-ацетатного каталізатора синтезу вінілацетату і вивчено корозію різних металів у оборотній воді, обробленій інгібітором, виготовленого за даною технологією.

9. Гонтарь Н.И., Скринникова А.В., Гомеля Н.Д. Отходы производства, как ингибиторы коррозии металлов водооборотных циклов. // Науково-практична конференція студентів, аспірантів і молодих вчених "Технологія-2004", м.Сєвєродонецьк, 15-16 квітня 2004р., с.29-30. Внесок здобувача: вивчено вплив інгібітора ZnОЕДФК, виготовленого на основі відпрацьованого поглинача сіркоорганічних сполук СПС-Ф, на швидкість корозії різних металів в умовах роботи оборотних циклів (концентрація, температура, тиск, швидкість потоку).

10. Гонтарь Н.И., Гомеля Н.Д., Сергиенко О.В., Черноглазов А.М. Ингибиторы на основе отходов производства для защиты металлов от коррозии в оборотных циклах. // V научно-практическая конференция "Переработка энергоресурсных отходов. Экологические, экономические и медицинские аспекты", с.Поляна, Свалявского р-на, 1-5 марта 2004г., с.54-56. Внесок здобувача: розроблена технологія виготовлення інгібітора ZnОЕДФК на основі відпрацьованого поглинача сіркоорганічних сполук СПС-Ф і досліджена поведінка різних металів у воді з інгібітором, виготовленим за даною технологією.

11. Гомеля Н.Д., Гонтарь Н.И., Скринникова А.В., Штефан Н.В. Ингибиторы коррозии металлов на основе отработанных катализаторов // IV Украинская научно-техническая конференция по катализу " Укркатализ-IV", г.Яремча, 6-9 сентября 2004г., с.156-157. Внесок здобувача: розроблені технології приготування ефективного інгібітора ZnОЕДФК на основі відпрацьованого цинк-ацетатного каталізатора; поглиначів сіркоорганічних сполук СПС-Ф, ГІАП-10 і цинк-ацетатного розчину, що залишається після просочування цинк-ацетатного каталізатора синтезу вінілацетату. Досліджено вплив інгібітора корозії ZnОЕДФК, виготовленого різними способами, на швидкість корозії металів в умовах роботи оборотних циклів.

12. Гомеля Н.Д., Гонтарь Н.И., Роменский А.В. Комбинированный ингибитор коррозии металлов, содержащий отходы производства. // VI научно-практическая конференция "Переработка энергоресурсных отходов", г.Ялта, 19-23 сентября 2004г., с.25. Внесок здобувача: розроблена технологія виготовлення інгібітора ZnОЕДФК на основі ацетату цинку, отриманого з відпрацьованого цинк-ацетатного каталізатора синтезу вінілацетату. Досліджено вплив інгібітора корозії ZnОЕДФК на швидкість корозії різних металів у воді оборотного циклу об'єднання. Випробування проводились на стендовій установці, що імітує роботу водооборотних циклів у статичних та динамічних умовах.

13. Гомеля Н.Д., Гонтарь Н.И., Штефан Н.В., Сергиенко О.В. Разработка и внедрение эффективных ингибирующих композиций. // VIII Всеукраїнська науково-практична конференція студентів, аспірантів та молодих вчених "Технологія-2005", м.Сєвєродонецьк, Україна, 14-15 квітня 2005р., с.100-101. Внесок здобувача: проведено узагальнення результатів роботи водооборотних циклів, оброблених композицією: поліфосфатний інгібітор - гіпан - трилон Б, на виробництвах оцтової та азотної кислот.

14. Гомеля Н.Д., Гонтарь Н.И., Зиберт К.В. Ингибиторы коррозии металлов на основе утилизации отходов производств. // IX Всеукраїнська науково-практична конференція студентів, аспірантів та молодих вчених "Технологія-2006", м.Сєвєродонецьк, Україна, 13-14 квітня 2006р., с.54. Внесок здобувача: досліджено вплив концентрації інгібітора ZnОЕДФК, виготовленого на основі відпрацьованого поглинача сіркоорганічних сполук СПС-Ф, на швидкість корозії сталі Ст3 у воді та кількість солевідкладення.

15. Гонтарь Н.И., Гомеля Н.Д., Роменский А.В. Композиция для защиты металлов от коррозии в водооборотных циклах на основе отходов производства. // X Всеукраїнська науково-практична конференція студентів, аспірантів та молодих вчених "Технологія-2007", м.Сєвєродонецьк, Україна, 19-20 квітня 2007р., с.32. Внесок здобувача: розроблена технологія виготовлення композиції на основі поліфосфатного інгібітора, гіпану та трилону Б. Вивчена кінетика інгібуючих процесів водооборотного циклу масометричним методом та методом полярізаційного опору. При математичній обробці експериментальних даних, знайдена емпірична залежність швидкості корозії металів від концентрації інгібітора при різних температурах.

16. Патент 39734 Україна, МПК 7 СО2F5/00, С23F11/173. Спосіб захисту водооборотних систем від корозії та солевідкладення./ Волохов І.В., Федоров О.М., Букаров О.Р., Роменський О.В., Попик І.В., Михайлова О.І., Гонтар Н.І., Кривохижа В.І., Ляшенко І.П., Удоденко О.М. (Україна).-№2001010491; Заявл. 23.01.2001; Опубл. 15.06.2001, Бюл.№5.-6с. Внесок здобувача: на основі фізико-хімічних досліджень встановлено концентрацію інгібітора, гідролізованого поліакрилонітрилу і динатрієвої солі етилендиамінтетраоцтової кислоти у воді, яка обробляється.

17. Патент 39581А Україна, МПК 7 ВО1J23/90, ВО1J23/92, ВО1D53/02. Спосіб регенерації відпрацьованого поглинача сіркоорганічних сполук на основі оксиду цинку./ Волохов І.В., Федоров О.М., Ляхов В.П., Роменський О.В., Попик І.В., Павленко О.М., Радишевська Л.Ф., Гонтар Н.І. (Україна).-№2000105996; Заявл. 24.10.2000; Опубл. 15.06.2001, Бюл.№5.-6с. Внесок здобувача: вивчено спосіб регенерації відпрацьованого поглинача сіркоорганічних сполук на основі оксиду цинку, що включає термообробку відпрацьованого поглинача у струмені кисневмісного газу при підвищеній температурі.

18. Патент 40234А Україна, МПК 7 ВО1J23/90, ВО1D53/02, ВО1D53/52. Спосіб виробництва окисноцинкового поглинача./ Волохов І.В., Федоров О.М., Ляхов В.П., Роменський О.В., Попик І.В., Павленко О.М., Радишевська Л.Ф., Гонтар Н.І. (Україна).-№2000105995; Заявл. 24.10.2000; Опубл. 16.07.2001, Бюл.№6. Внесок здобувача: розроблений спосіб виробництва окисноцинкового поглинача з використанням як вихідної сировини відпрацьованого поглинача.

відходи промисловий цинк оксид

АНОТАЦІЯ

Гонтар Н.І. “Створення стабілізаційних добавок для водооборотних систем охолодження з використанням промислових відходів”.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 21.06.01-екологічна безпека. - Закрите акціонерне товариство „Сєвєродонецьке об'єднання Азот”, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 2008.

Дисертація присвячена вирішенню важливої екологічної проблеми - утилізації відходів виробництва і на їх основі виготовлення інгібіторів солевідкладення та корозії металів.

Розроблено технологію виділення оксиду цинку з промислових відходів для отримання цинкової солі оксиетилидендифосфонової кислоти та виготовлення інгібіторів корозії металів з відпрацьованих цинк-ацетатних каталізаторів, поглиначів сірко-органічних сполук (СПС-Ф, ГІАП-10), цинк-ацетатного розчину, що залишається після просочування цинк-ацетатного каталізатору та гіпану - продукту гідролізу відходів виробництва поліакрілонітрильних волокон, що дасть змогу економити матеріальні та енергетичні ресурси і покращить складну екологічну ситуацію, що склалася в Україні.

При вирішенні поставленої мети, досліджено процеси корозії в водах, що використовуються в водооборотних циклах підприємства. Наведено результати лабораторних та промислових досліджень на підставі яких визначені оптимальні концентрації інгібіторів в воді і технологія захисту від солевідкладання та корозії водооборотних циклів. На основі отриманих результатів розроблено та впроваджено в промислове виробництво технологію виготовлення інгібіторів корозії з відходів виробництва на ЗАТ “Сєвєродонецьке об'єднання Азот”, впроваджено розроблені інгібітори солевідкладення та корозії.

Ключові слова: інгібітор корозії, швидкість корозії, накипоутворення, ступінь захисту, водооборотні цикли, відпрацьовані каталізатори та поглинаючі.

АННОТАЦИЯ

Гонтарь Н.И. “Создание стабилизационных добавок для водооборотных систем охлаждения с использованием промышленных отходов”.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 21.06.01- экологическая безопасность. - Закрытое акционерное общество «Северодонецкое объединение Азот», Национальний технический университет Украины “Киевский политехнический институт”, Киев, 2008.

Изучено процессы утилизации отходов производств и изготовление на их основе ингибиторов коррозии, обеспеченность которыми в Украине ниже потребности. Выполнен комплекс исследований по созданию ингибиторов коррозии и накипеобразования и изучению их свойств в статических и динамических условиях в зависимости от состава и концентрации ингибитора. Для исследования влияния температуры, давления, состава ингибитора создана стендовая установка, позволяющая определять скорость коррозии, степень защиты исследуемых металлов, солеотложения в условиях работы водооборотных циклов. Были использованы для приготовления ингибиторов коррозии и накипеобразования следующие реагенты: триполифосфат натрия, пирофосфорная кислота, гидролизованный полиакрилонитрил, динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты и оксиэтилидендифосфоновая кислота, отработанный цинк-ацетатный катализатор, поглотитель сероорганических соединений (СПС-Ф, ГІАП-10), цинк-ацетатный раствор, остающийся после пропитки цинк-ацетатного катализатора и гипан - продукт гидролиза отходов производства полиакрилонитрильных волокон.

Исследование эффективности цинкофосфоновых ингибиторов коррозии показало, что защитный эффект от солеотложений и коррозии данных ингибиторов достаточно высок при содержании ингибитора в оборотных водах предприятия 10 - 20 мг/дм3.

По результатам изучения скорости коррозии металлов и солеотложения в оборотных водах в зависимости от дозы ингибитора, температуры и давления на стендовой установке определена их концентрация, обеспечивающая эффективную защиту металлов от коррозии и накипеобразования в статистических и динамических условиях.

Приведены результаты исследований по оценке эффективности композиции на основе пирофосфорной кислоты, триполифосфата натрия, динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты и гидролизованного полиакрилонитрила - отходов производства акрилонитрильных волокон как ингибитора коррозии и накипе-образования. В качестве среды для оценки эффективности композиции, как ингибитора коррозии металлов и стабилизатора осадкоотложения использовали декарбонизованную воду. В декарбонизованную воду водооборотного цикла добавляли ингибитор коррозии в концентрации 20 мг/дм3, гипана 10 ч 40 мг/дм3 и трилона Б 10 ч 40 мг/дм3.

Сравнение скоростей коррозии металлов в воде цеха нейтрализации производственных стоков и декарбонизованной воде показало, что декарбонизованная вода более агрессивная по отношению к исследованным металлам.

Разработаны технологии регенерации отработанных поглотителей сероорганических соединений, получения полифосфатного ингибитора и ингибиторов коррозии из регенерированных поглотителей серорганических соединений, отработанного цинк-ацетатного катализатора, а также раствора, оставшегося после пропитки цинк-ацетатного катализатора, которые позволяют утилизировать отходы и решать проблемы защиты водооборотных циклов предприятия ЗАО «Северодонецкое объединение Азот» от коррозии и накипеобразования.

Ключевые слова: ингибитор коррозии, скорость корозии, солеотложения, степень защиты, водооборотные циклы, отработанные катализаторы та поглотители.