166671 (Увеличение степени защиты стали от коррозии в нейтральных и кислых средах), страница 8
Описание файла
Документ из архива "Увеличение степени защиты стали от коррозии в нейтральных и кислых средах", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "химия" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "остальное", в предмете "химия" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "166671"
Текст 8 страницы из документа "166671"
Температура стенки со стороны греющего пара в первом приближении
Коэффициент теплоотдачи от теплоносителя в первом приближении
Температура стенки со стороны греющего пара во втором приближении
Коэффициент теплоотдачи от теплоносителя во втором приближении
Дальнейший расчет ведем по второму приближению.
Примем тепловую проводимость загрязнений со стороны греющего пара 1/rзагр 1 = 5800
со стороны смеси 1/rзагр 2 = 5800 , коэффициент теплопроводности стали λст=46,5 [22].
Коэффициент теплопередачи.
Расход пара определим на один цикл синтеза
Расчетная поверхность теплообмена
Как видно из приведенного расчета 
– 2,5м2 < 4,2 м2, следовательно данный аппарат способен обеспечить нагрев заданного количества реакционной массы Gобщ = 1627,39 кг/цикл от 25оС до 125оС.
Приведем принципиальную схему емкостного аппарата для данного процесса.
Рисунок 5.2 – Принципиальная схема емкостного аппарата
6. Экспериментальная часть
6.1 Объекты и методы исследования
Основными объектами исследования в данной работе является полученные при взаимодействии борной кислоты с диметилфосфитом – борат метилфосфит.
В работе изучалась кинетика процесса, с целью определения активационных параметров процесса, свойства и ингибирующая способность борат метилфосфита, в нейтральной и кислой средах двумя методами: с применением стандартных и новых разработанных методик.
Для исследования полученного соединения применялись следующие методы:
Исследование кинетики процесса проводили при мольном соотношении борной кислоты и диметилфосфита 1:3 по количеству выделившегося метанола.
Определение степени защиты от коррозии стали Ст3 в зависимости от концентрации борат метилфосфита в водных средах по ГОСТ 9.506-87 (СТ СЭВ 57733-86).
Определение степени защиты от коррозии стали Ст3 в зависимости от концентрации борат метилфосфита в кислоых средах по ГОСТ 9.505-87 (СТ СЭВ 5296-85).
Определение степени защиты от коррозии стали Ст3 в зависимости от концентрации борат метилфосфита в кислотных и нейтральных средах, с помощью индуктивного датчика.
6.2 Синтез целевого продукта
В данной работе проводится синтез борат метилфосфита по схеме:
Взаимодействие протекало в интервале температур от 90 до 120оС в течение двух часов с одновременной отгонкой метилового спирта. При мольном соотношении борной кислоты и диметилфосфита 1:3. Не прореагировавший диметилфосфит отгоняли при температуре 180оС в течение трех часов. Полученную смесь охлаждали до 20оС. Продукт реакции представляет собой маловязкую неокрашенную жидкость, хорошо растворимую в воде, диметилформамиде, ацетоне, спиртах.
6.3 Кинетические исследования
С целью определения активационных параметров исследовали кинетику реакции. Кинетическое исследование проводили при соотношении диметилфосфита и борной кислоты 1:3 по количеству выделившегося метанола. Кинетические кривые представлены на рис.6.1. Порядок реакции определяли графическим методом (рис.6.2.). Установлено, что взаимодействие диметилфосфита и борной кислоты протекает в соответствии с кинетическим уравнением второго порядка, на основании которого рассчитаны константы скорости реакции.
Рисунок 6.1 – Зависимость выхода метанола от продолжительности реакции.
Рисунок 6.2 – Зависимость обратной величины количества реакционного метанола от времени.
Условия синтеза: борная кислота : диметилфосфит =1:3 (моль/моль), [СБК] = 0,93 моль, [Сдмф] = 2,79 моль. Температура: 363 К; 373 К; 383 К; 393 К.
Таким образом, скорость реакции пропорциональна концентрациям борной кислоты и диметилфосфита в первой степени и сопровождается образованием промежуточных комплексов.
Установлено, что кинетическая вязкость и молекулярная масса снижаются с увеличением количества диметилфофита в реакционной массе, что позволяет судить о прохождении реакции олигомеризации.
Поскольку анаморфоза в координатах ln(Кср) – ( 1/Т ) представлена линейной зависимостью, то активационные параметры поликонденсации подчиняются уравнению Аррениуса (рис.6.3).
Рисунок 6.3 – Температурная зависимость скорости реакции борной кислоты с диметилфосфитом
Расчет энергии активации и термодинамических параметров реакции проводили с использованием метода наименьших квадратов. Полученные значения констант средних скоростей реакции сведем в таблицу.
Таблица 6.1 – Активационные параметры реакции
| Температура, К | Кср·102, л/моль·с | Еакт, кДж/моль |
| 363 | 0,1476 | 12,449 |
| 373 | 0,5699 | |
| 383 | 2,1197 | |
| 393 | 3,6655 |
6.4 Определение степени защиты
Определение степени защиты борат метилфосфита в нейтральных средах определяли по ГОСТ 9.506-87 (СТ СЭВ 57733–86) гравиметрическим методом, на образцах изготовленных из стали Ст3 в виде полоски труб длинной 45 мм диаметром 20 мм и толщиной стенки 2 мм (по ГОСТ 1050–74). Заранее подготовленные образцы, отшлифованные до шероховатости 0,4 мкм, обезжиривают и взвешивают на аналитических весах.
В качестве коррозионной среды использовалась модель минерализованной пластовой воды, плотностью 1,12 г/см3, состава г/дм3:
кальций хлористый 6-водный –34,00
магний хлористый 6-водный по ГОСТ 4209-77 –17,00
натрий хлористый по ГОСТ 4233-77 –163,00
кальций сернокислый 2-водный по ГОСТ 3210-77 –0,14
Приготовленной на дистиллированной воде, используя реактивы квалификации ч.д.а.
Испытания проводили при температуре 40 оС, в течении 6 часов, в средах без ингибитора и с ингибитором концентрацией 200 мг/дм3 и 250 мг/дм3.
Результаты испытаний представим в таблице:
Таблица 6.2 – Результаты испытаний борат метилфосфита в нейтральной среде
| № | Концентрация ингибитора, мг/дм3 | mнач, г | mкон, г | Скорость коррозии, г/м2·час | Скорость коррозии средняя, г/м2·час | Защитный эффект % |
| 1 | --- | 30,0856 | 30,0714 | 0,838 | 0,838 | --- |
| 2 | 30,1247 | 30,1105 | 0,840 | |||
| 3 | 30,0985 | 30,0843 | 0,836 | |||
| 1 | 200 | 30,0758 | 30,0754 | 0,021 | 0,022 | 97,3 |
| 2 | 30,1054 | 30,1050 | 0,022 | |||
| 3 | 30,1197 | 30,1193 | 0,023 | |||
| 1 | 250 | 30,1612 | 30,1612 | 0 | 0 | 100 |
| 2 | 30,1143 | 30,1143 | 0 | |||
| 3 | 30,1529 | 30,1529 | 0 |
Определение степени защиты борат метилфосфита в кислых средах определяли по ГОСТ 9.505-87 (СТ СЭВ 5296–85) гравиметрическим методом, на образцах изготовленных из стали Ст3 в виде полоски труб длинной 45 мм диаметром 20 мм и толщиной стенки 2 мм (по ГОСТ 1050–74). Заранее подготовленные образцы, отшлифованные до шероховатости 0,4 мкм, протравливают в растворе серной кислоты, обезжиривают и взвешивают на аналитических весах.
В качестве агрессивной среды использовался 1,5н раствор соляной кислоты.
Испытания проводили при температуре 40оС, в течении 60 минут, в средах без ингибитора и с ингибитором концентрацией 500 мг/дм3 и 2000 мг/дм3.
Результаты испытаний представим в таблице:
Таблица 6.3 – Результаты испытаний борат метилфосфита в кислых средах
| № | Концентрация ингибитора, мг/дм3 | mнач, г | mкон, г | Скорость коррозии, г/м2·час | Скорость коррозии средняя, г/м2·час | Защитный эффект % |
| 1 | --- | 30,0905 | 29,3999 | 244,41 | 244,07 | --- |
| 2 | 30,1165 | 29,4267 | 243,85 | |||
| 3 | 30,1039 | 29,4148 | 243,94 | |||
| 1 | 500 | 30,0680 | 29,9639 | 36,66 | 36,61 | 86 |
| 2 | 30,1078 | 30,0043 | 36,58 | |||
| 3 | 30,1292 | 30,0261 | 36,59 | |||
| 1 | 2000 | 30,1712 | 30,1547 | 5,87 | 5,86 | 97,9 |
| 2 | 30,1133 | 30,0968 | 5,85 | |||
| 3 | 30,1607 | 30,1443 | 5,85 |
Исследование защитных свойств борат метилфосфита с помощью индуктивных датчиков
Как отмечалось выше, гравиметрический метод является дискретным. То есть значения скорости коррозии, полученные при использовании этого метода, являются усредненными. Ввиду этого устранение данного недостатка представляет собой нетривиальную задачу.
Решить поставленную задачу можно, путем установления функциональных зависимостей между массой образца и каким либо физическим параметром материала, который можно измерять непрерывно.
В данной работе использовалась схема дифференциального индуктивного преобразователя.
Рисунок 6.4 – Дифференциальная схема индуктивного преобразователя
Представленная схема подключения представляет собой двухплечевой мост, в котором две катушки индуктивности последовательно соединены с активными сопротивлениями. В одну из катушек вводят исследуемый образец, другую оставляют свободной.
