ИНГИБИТОРЫ НА ОСНОВЕ МАСЛА ПОД

Глухов П. А., Писарева В. С., Остапенко Г. И., Тольяттинский государственный университет,
Тольятти, Россия

На предприятии «КуйбышевАзот» накоплены значительные количества отхода производства капролактама — масла ПОД (продукт окисления и дегидрирования), или Х-масла, которое обладает ингибирующими свойствами. Ингибирующая способность органических соединений усиливается с увеличением длины и усложнения структуры их молекул, применительно к маслу ПОД этого можно достичь конденсацией с формальдегидом и аминированием.

Цель исследования — разработка способа получения ингибирующих составов на основе масла ПОД, а также изучение их ингибирующей активности различными химическими и физико-химическими методами.
Основные задачи работы: получение ингибирующих составов; гравиметрические коррозионные испытания; исследование поверхностной активности полученных составов; электрохимические исследования.

1. Характеристика масла ПОД (Х-масла). Технологическая цепочка получения капролактама: бензол — фенол — циклогексанол — циклогексанон — циклогексаноноксим — капролактам. Отходы, представляющие собой многокомпонентную смесь продуктов дегидрирования и окисления циклогексанола, получили название масла ПОД. Примерный состав масла ПОД приведен в табл. 1.

2. Получение ингибирующих составов. На основе масла ПОД (Х-масла) получены следующие ингибирующие составы: аминированное масло ПОД (АмХ-масло); аминированная Х-смола (АмХ-смола).
2.1. Получение АмХ-масла. Аминирование масла ПОД проводят в двухгорлой круглодонной колбе, пропуская аммиак при температуре 130–140 °С в течение 2,5–3 ч. Полученный продукт представляет собой густую, малоподвижную жидкость темного цвета с характерным запахом.
Предполагаемый состав АмХ-масла:

В составе Х-масла, наряду с циклогексаноном, основным конденсируемым компонентом является дианон — димер циклогексанона.
2.2. Получение АмХ-смолы. Ингибирующий состав получен путем конденсации масла ПОД с формалином в присутствии щелочного катализатора с последующим аминированием полученной смолы.
2.2.1. Первая стадия — конденсация масла ПОД. Конденсацию с формальдегидом проводят в течение 2–2,5 ч при температуре 85–95 °С до расслоения смеси. Органический слой отделяют от водно-щелочного на делительной воронке. Синтезированный продукт получил название Х-смола.
Предполагаемый состав Х-смолы:

2.2.2. Вторая стадия — аминирование Х-смолы. Процесс аминирования Х-смолы аналогичен аминированию масла ПОД. Аммиак пропускают через Х-смолу при температуре 130–140 °С в течение 2–2,5 ч.
Предполагаемый состав АмХ-смолы:

В зависимости от времени синтеза получают составы с различным аминным числом, которое характеризует количество аминных групп в составе продукта; получали продукты с аминным числом не менее 50 мг КОН/г.

3. Исследование ингибирующей способности составов на основе масла ПОД.
Гравиметрические исследования. Параметры коррозионного поражения сталей в кислых средах определяли в соответствии с ГОСТ 9.505–86 «Методы испытаний защитной способности при кислотном травлении металлов».

В табл. 2, 3 представлены результаты испытаний.

Эффективность ингибирующих составов в 20%-ном растворе HCl при температуре 95–100 °C

Ингибитор	Концентрация ингибитора, г/л	Эффективность защиты, %
Масло ПОД	1	71
АмХ-масло	1	99,6
АмХ-масло	3	99,8
АмХ-смола	1	99,9

Защитные свойства АмХ-смолы в 26%-ном растворе HCl при температуре 92–95 °С

Из табл. 3 видно, что АмХ-смола проявляет «отличную» (по классификации согласно государственному стандарту — более 99,5 %) эффективность на различных марках стали.

Исследования ингибирующих составов позволяют сделать вывод о том, что для ингибирования растворов соляной кислоты применимы все составы, полученные на основе масла ПОД. Наилучшие результаты получены для АмХ-смолы с аминным числом около 60 мг КОН/г и концентрацией 3 г/л.

4. Результаты исследований поверхностно-активных свойств показали, что антикоррозионный механизм действия АмХ-масла и АмХ-смолы обусловлен образованием защитной пленки на поверхности металла, свойственным ингибиторам пленочного и смешанного типа.

5. Электрохимические исследования позволяют предположить смешанный механизм ингибирования АмХ-масла и АмХ-смолы, однако преимущественно подавляется анодная реакция ионизации металла.

Выводы
• Разработан способ получения ингибиторов коррозии стали в агрессивных средах на основе крупнотоннажного отхода производства капролактама — масла ПОД, получен ряд ингибирующих составов.
• Проведены испытания, которые подтверждают высокую ингибирующую способность полученных составов.

Gluhov P. A., Pisareva V. S., Ostapenko G. I., Tolyatti State University, Tolyatti, Russia

The method for production of anticorrosion agents has been developed, featuring the use of POD oil (bulk waste of caprolactam production, generated as a result of oxidation and dehydrogenation). The test trials have confirmed high inhibition capacity of produced composite material.

Глухов Павел Александрович, студент, Тольяттинский государственный университет, ул. Белорусская, 14, Тольятти, Самарская обл., 445667, Россия. E-mail
Писарева Валентина Сергеевна, канд. хим. наук, доц., кафедра теплоснабжения и вентиляции, Тольяттинский государственный университет, ул. Белорусская, 14, Россия, Тольятти, Самарская обл., 445667, Россия. Тел. (8482) 53-92-78
Остапенко Геннадий Иванович, проф., кафедра машин и аппаратов химических производств, Тольяттинский государственный университет, ул. Белорусская, 14, Тольятти, Самарская обл., 445667, Россия. Тел.: (8482) 48-68-71, 53-93-42

Компонент	Содержание, %
Циклогексанон	1–3
Димеры циклогексанона	40–60
Олигомеры циклогексанона и сложные эфиры моно- и дикарбоновых кислот	Остальное

Металл	Концентрация ингибитора, г/л	Скорость коррозии, г/(м²∙ч)	Коэффициент торможения	Эффективность ингибитора, %
Сталь 3сп	0 5	5443 24	– 226	– 99,6
Сталь 08кп	0 4	6944 8,3	– 837	– 99,9
Сталь 20	0 3	3396 17,5	– 194	– 99,5
Сталь 10	0 4	5500 16,5	– 338	– 99,7