Моноэтаноламин и триэтаноламин: свойства и применение

Моноэтаноламин (МЭА) и триэтаноламин (ТЭА) смешиваются с водой, дают щелочную реакцию и нейтрализуют кислоты. Поэтому их используют везде, где нужно держать pH, получать аминные мыла или поглощать кислые газы. Различаются они силой основания, летучестью и консистенцией: МЭА подвижная едкая жидкость с запахом аммиака, ТЭА вязкий, слабее как основание и почти не летуч. В рецептурах СОЖ их давно применяют вместе.

Свойства МЭА и ТЭА

Из таблицы следуют практические выводы. МЭА заметно сильнее как основание, поэтому меньшим количеством поднимает pH, но сильнее действует на кожу и заметнее пахнет. ТЭА примерно в 30 раз вязче, а его точка плавления близка к комнатной температуре: в прохладном складе он густеет и кристаллизуется. МЭА застывает около 10 °C, так что зимой бочки с обоими аминами держат в тёплом помещении.

Технические сорта и ТУ

В России этаноламины выпускает, например, «Казаньоргсинтез». МЭА по ТУ 2423-159-00203335-2004 производят в четырёх сортах:

• высший: МЭА не менее 98,8 %, ДЭА не более 0,6 %, воды не более 0,6 %;
• первый: МЭА не менее 98,0 %, ДЭА не более 1,0 %, воды не более 1,0 %;
• второй: МЭА не менее 95,0 %, ДЭА не более 2,0 %, воды не более 3,0 %;
• третий: МЭА не менее 78,0 %, ДЭА до 7,0 %, вода не нормируется.

Гарантийный срок хранения высшего и первого сортов 1 год, второго и третьего 3 года. Технический ТЭА выпускают по ТУ 2423-168-00203335-2007: основного вещества 85-90 % в зависимости от сорта, остальное в основном диэтаноламин (до 9-13 %) и немного МЭА (до 1-2 %). Гарантийный срок ТЭА 3 года.

Для рецептур СОЖ состав сорта важен. В Германии правила TRGS 611 запрещают вводить вторичные амины, к которым относится диэтаноламин, в концентраты водосмешиваемых СОЖ и ограничивают их примесь 0,2 % от массы концентрата. Причина в том, что вторичные амины с нитритами образуют канцерогенные N-нитрозамины. Если концентрат должен отвечать этим правилам, технический ТЭА без пересчёта не подходит: уже при 5 % такого ТЭА в рецептуре примесь ДЭА выходит за 0,2 %.

В каталоге есть моноэтаноламин (МЭА) и технический триэтаноламин (ТЭА) по ТУ 2423-168-00203335-2007, партии от 20 кг до десятков тонн.

Зачем амины в СОЖ и смазочных материалах

• Нейтрализация и pH. Амины нейтрализуют кислотные компоненты концентрата, например жирные кислоты и ингибиторы коррозии на основе карбоновых кислот, и держат щелочной pH после разбавления водой. Едкий натр дешевле, но плохо буферирует: он быстро реагирует с углекислым газом воздуха.
• Эмульгаторы. Соли ТЭА с высшими жирными кислотами работают как эмульгаторы, моющие вещества и смачиватели. Такие аминные мыла входят в эмульгирующие системы водосмешиваемых СОЖ.
• Защита от коррозии. Этаноламины в водных СОЖ защищают прежде всего чёрные металлы. Обратная сторона: они могут растворять или окрашивать кобальт, медь и алюминий. Поэтому для твёрдого сплава и цветных металлов амины подбирают с проверкой на выщелачивание кобальта и пятна.
• Биостойкость. От выбора амина зависит, как долго жидкость сопротивляется бактериям. В опубликованных сравнениях производителей аминов замена части МЭА и ТЭА другими аминами продлевала биостойкость эмульсии в несколько раз.
• Подстройка pH в баке. Иногда амин добавляют прямо в рабочую эмульсию, чтобы поднять pH. Делают это малыми порциями, с контролем pH-метром и по согласованию с поставщиком СОЖ: избыточная щёлочь в эмульсии сушит и раздражает кожу.

При выборе амина для рецептуры смотрят сразу на несколько свойств: летучесть, щелочной резерв, влияние на кобальт и медь, металл, который нужно защищать. Для чёрных металлов производители присадок обычно рекомендуют МЭА, для алюминия и цветных металлов подбирают другие амины. О том, какие бывают СОЖ и из чего они состоят, рассказано в статье «СОЖ для станков: какие бывают и как выбрать».

Как выбрать между МЭА и ТЭА

• Нужно поднять и удерживать pH при минимальной дозировке: МЭА, у него выше основность.
• Нужен эмульгатор на жирных кислотах или мягкая щёлочь с малым запахом: ТЭА.
• Важна летучесть: МЭА кипит при 170 °C и испаряется заметнее, ТЭА кипит при 335 °C с разложением и из раствора практически не уходит.
• Склад без отопления: МЭА застывает около 10 °C, ТЭА около 21 °C. Разогревать бочки придётся с обоими аминами, с ТЭА чаще.
• В обработке твёрдый сплав, медь или латунь: любой амин проверяют на выщелачивание кобальта и пятна на образцах вашего металла.
• Есть ограничения по вторичным аминам: в МЭА высшего сорта ДЭА не более 0,6 %, в техническом ТЭА до 9-13 %.

Очистка газов и другие отрасли

Классическое применение МЭА за пределами СОЖ это очистка природного и технологических газов от CO₂ и H₂S. Газ проходит через водный раствор амина в абсорбере, насыщенный раствор нагревают в отпарной колонне с кипятильником, кислые газы уходят, а регенерированный амин возвращается в цикл. Типичная концентрация МЭА около 20 % при очистке от H₂S и CO₂ и около 30 % при удалении только CO₂. Регенерация требует много тепла: для МЭА и ДЭА на неё может приходиться до 70 % эксплуатационных затрат установки.

Другие области применения по данным производителей: высшие сорта МЭА идут в фармацевтическую, текстильную и лакокрасочную промышленность и в производство пластмасс. ТЭА применяют как компонент смягчителей синтетического каучука, в охлаждающих жидкостях, парфюмерии и косметике, как поглотитель кислых газов, ингибитор коррозии и интенсификатор помола цемента. Соли ТЭА с жирными кислотами используют в моющих средствах.

Безопасность

МЭА в ЕС имеет гармонизированную классификацию: сигнальное слово «Опасно», вызывает тяжёлые ожоги кожи и повреждение глаз (H314), вреден при проглатывании, контакте с кожей и вдыхании (H302, H312, H332). Описаны случаи аллергического контактного дерматита. Работают с ним в химстойких перчатках, защитных очках или щитке, при местной вытяжке. При попадании на кожу снимают загрязнённую одежду и промывают кожу большим количеством воды, при попадании в глаза промывают их водой несколько минут и обращаются к врачу. При нагреве до разложения МЭА выделяет оксиды азота.

Для ТЭА гармонизированной классификации в ЕС нет. Часть поставщиков указывает серьёзное раздражение глаз (H319), японская классификация NITE добавляет раздражение кожи и дыхательных путей и возможную аллергическую реакцию. У станочников описаны аллергический дерматит и профессиональная астма, связанные с ТЭА. Технический ТЭА содержит ДЭА, поэтому класс опасности конкретного продукта смотрите в его паспорте безопасности.

ПДК в воздухе рабочей зоны и класс опасности приводятся в паспорте безопасности вещества и в СанПиН 1.2.3685-21. Общие правила работы с технологическими жидкостями описаны в статье про СОЖ и безопасность на рабочем месте.

Хранение и приёмка

• Закрытая тара. Оба амина гигроскопичны. МЭА поглощает из воздуха углекислый газ, ТЭА на воздухе и свету темнеет. Для длительного хранения МЭА рекомендуют держать под инертным газом.
• Температура. Производитель допускает хранение МЭА в герметичных бочках при температуре от минус 40 до плюс 50 °C, то есть замерзание в таре допустимо, но перед сливом продукт придётся разогреть в тёплом помещении.
• Материалы. МЭА может разрушать медь, латунь и резину, поэтому насосы, шланги и уплотнения подбирают по паспорту безопасности. Рядом не хранят кислоты, окислители и хлор, соседство с азотной кислотой производитель запрещает отдельно.
• Приёмка. Сорт и номер партии сверяют с паспортом качества: массовую долю основного вещества, ДЭА и воды, плотность и цветность. Технический ТЭА по ТУ может быть от жёлтого до тёмно-коричневого цвета, это не брак: цветность нормируется только у отдельных сортов.
• Срок годности. В карточках нашего каталога указан срок годности 1 год для МЭА и 3 года для ТЭА.

Частые вопросы

Какая температура кипения у моноэтаноламина?

Около 170-171 °C при атмосферном давлении. Плавится МЭА около 10 °C, температура вспышки в закрытом тигле 85-86 °C.

Чем МЭА отличается от ТЭА в составе СОЖ?

МЭА сильнее как основание и быстрее поднимает pH, но он едкий и летучий. ТЭА мягче, почти не летуч и хорошо работает в аминных мылах с жирными кислотами. В рецептурах их часто сочетают.

Можно ли добавить ТЭА в бак, чтобы поднять pH эмульсии?

Можно, малыми порциями, с замером pH и по согласованию с поставщиком СОЖ. Сначала выясните, почему pH упал: если причина в бактериях, амин проблему не решит, нужен биоцид или замена эмульсии.

Что значит технический триэтаноламин?

Это продукт с содержанием основного вещества 85-90 %, остальное в основном диэтаноламин и немного моноэтаноламина. Для рецептур, где ограничены вторичные амины, нужен ТЭА высокой чистоты.

Почему триэтаноламин в бочке стал твёрдым?

Чистый ТЭА плавится около 21 °C, поэтому в прохладном складе густеет и кристаллизуется. Бочку выдерживают в тёплом помещении до полного расплавления и перемешивают перед отбором.

Поставляем МЭА и ТЭА партиями от 20 кг и поможем выбрать амин под рецептуру или задачу в цехе. Звоните: +7 (495) 135-25-88. Все позиции собраны в разделе амины.