BRPI0706963A2 - tratamento de inibição da corrosão para sistemas em circuito fechado - Google Patents
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Abstract
Tratamento de inibição da corrosão para sistemas em circuito fechado. A presente invenção fornece um método efetivo para inibir a corrosão em superfícies metálicas em contato com um fluido contido em um sistema fluido industrial em circuito fechado, o qual compreende adicionar ao dito fluido uma quantidade efetiva de controle da corrosão de uma combinação entre um diácido orgánico, uma triamina e um fosfonato.
Description
Tratamento de inibição da corrosão para sistemas em circuito fechado.
CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção se refere, em geral, a um tratamentopara a inibição da corrosão para sistemas em circuito fechado. De forma mais específica,a presente invenção faz referência a um tratamento de inibição da corrosão parasistemas em circuito fechado, o qual não contenha nitrila, não contenha molibdênio e quenão seja prejudicial ao ambiente.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
A corrosão de componentes metálicos em plantas industriaispode causar falhas no sistema e algumas vezes a interrupção no funcionamento daplanta. Além disto, os produtos da corrosão acumulados na superfície metálica irãoreduzir a taxa de transferência térmica entre a superfície metálica e a água ou outrosmeios fluidos, e portanto a corrosão irá reduzir a eficiência da operação do sistema.Assim, a corrosão pode aumentar a manutenção e os custos de produção, bem comoreduzir a expectativa de vida útil dos componentes metálicos.
A forma mais comum de combater a corrosão é a de seadicionar aditivos de inibição da corrosão nos fluidos de tais sistemas. Contudo, osaditivos de inibição da corrosão atualmente disponíveis são não biodegradáveis, tóxicosou ambos, o que limita a aplicabilidade de tais aditivos.
Têm sido constatadas pressões cada vez maiores por contadas regulamentações no sentido de se eliminar a descarga de molibdatos e/ou de nitrilano ambiente, Além do mais, os tratamos com nitrila podem desenvolver sérioscrescimentos microbiológicos no circuito fechado. Atualmente, os tratamentos maisconfiáveis para eliminar a corrosão nos sistemas em circuito fechado estão baseados emmolibdato, nitrila ou em uma combinação entre ambos, Os tratamentos totalmenteorgânicos existentes não funcionam bem nos sistemas nos quais já aconteceu acorrosão, e nos quais os níveis de ferro e/ou de oxido de ferro são altos, ou nos quais aágua nos sistemas fechados apresenta íons agressivos. A composição da água, tal comoencontrada nos circuitos fechados, pode variar significativamente.
Assim, os problemas ambientais estão levando ao uso deinibidores de corrosão que são apresentem metais pesados, molibdênio e nitrila. Ostratamentos puramente orgânicos existentes, apesar de serem desejáveis, não sãoconfiáveis quando aplicados nos sistemas carregados com ferro ou oxido de ferro, ou emáguas agressivas. Devido a sua natureza, os circuitos fechados estão sujeitos a grandesconteúdos de ferro.
Portanto, existe uma grande necessidade de tratamentos deinibição da corrosão sem nitrila, sem molibdênio e não prejudicial ao ambiente parasistemas em circuito fechado: Na presente invenção, uma combinação entre um ácidoorgânico, uma tríamina e um composto fosfonato consegue, de forma surpreendente,aumentar á proteção das superfícies metálicas contra a corrosão, nos sistemas emcircuito fechado. Os tratamentos orgânicos da presente invenção podem fornecer umaboa proteção contra a corrosão em águas agressivas, tanto com quanto sem dureza, emesmo em sistemas corroídos.
SÍNTESE DA INVENÇÃO
A presente invenção fornece um método eficiente para inibira corrosão em superfícies metálicas em contato com um fluido contido em sistemasfluidos industriais em circuito fechado, o qual compreende a adição em tal fluido de umaquantidade efetiva de controle da corrosão de uma combinação de um diácido orgânico,de uma tríamina e de um composto de fosfonato. O diácido pode ser, por exemplo, oácido sebácico A tríamina pôde ser, por exemplo, trietanolamina enquanto que ofosfonato pode ser, p. ex., um material poliisopropenil fosfórico com pésos molecularesdiferentes, ou p. ex., 116-hexametilenodiamina-N,N,N',N'-tetra(ácido metileno fosfônico),ou N,N-dihidroxietil Ν',Ν'-difosfonometil 1,3-propanodiaminá, N-óxido.
As composições da presente invenção devem seradicionadas no sistema fluido para os quais é desejada a inibição da atividade decorrosão nas partes metálicas em contato com o sistema fluido, em uma quantidadeefetiva para este propósito. Esta quantidade irá variar dependendo do sistema emparticular para o qual é desejado o tratamento e será influenciada por fatores tais como aárea sujeita a corrosão, o pH, a temperatura, a quantidade de água e as respectivasconcentrações na água das espécies corrosivas. Para a maioria dos casos, a presenteinvenção será efetiva quando empregada em níveis de até cerca de 10.000 partes pormilhão e de preferência de cercá de 2.000 - 10.000 ppm da formulação no fluido contidono sistema a ser tratado. A presente invenção pode ser adicionada diretamente nosistema fluido desejado, em uma quantidade fixa e em um estado de solução aquosa, deforma continua ou intermitente. O sistema fluido pode ser, por exemplo, um sistema derefrigeração a água ou sistema de aquecimento a água. Outros sistemas de sistemasfluidos os quais podem se beneficiar do tratamento da presente invenção incluem ossistemas trocadores de calor aquosos, depuradores de gás, lavadores de ar, e ossistemas de refrigeração, assim como os empregados em, por exemplo, nos sistemas deproteção contra incêndios de edifícios e nos aquecedores de água.
DESCRIÇÃO DAS FORMAS PREFERIDAS DE REALIZAÇÃO
A invenção será ora descrita com relação a um certonúmero de exemplos específicos, os quais devem ser vistos exclusivamente comoilustrativos e não como Iimitativos dó escopo da presente invenção.
Foi empregada água local de tamponamento para o teste,com 60 ppm de Ca (na forma de CaCO3), 20 ppm de Mg (na forma de CaCO3), 4 ppm deSiO2 e 35 ppm de M-Alk (na forma de CaCO3): esta água é identificada como TRV. Fostestada uma água agressiva, com 60 ppm de Ca (na forma de CaCO3), 20 ppm de Mg(na forma de CaCO3), 200 ppm de SO4, 4 ppm de SiO2 e 35 ppm de M-Alk (na forma deCaCO3): esta água é identificada como AGG. Também foi testada uma água agressiva,mas sem o cálcio, (com composição similar a AGG, mas sem o cálcio), contendo 20 ppmde Mg (na forma de CaCO3), 200 ppm de SO4, 51 ppm de cloreto como Cl", 4 ppm deSiO2 e 35 ppm de M-Alk [metal-alquila] na forma de CaCO3: esta água é identificadacomo AGG*.
De forma a simular a presença de produtos da corrosão,foram adicionados 3 ppm de Fe2+ inicialmente solúvel na amostra de água agressiva,AGG: Esta água foi identificada como A/Fe. Uma vez que os sistemas fechados sãofejtos de tubos de ferro, e não existe uma eliminação constante dos óxidos de ferro deocorrência natural que se encontram presentes, uma quinta água que poderiarepresentar estas características também foi designada. A tensão de um sistemaaltamente corroído foi simulada através da adição na água local de tampònamento (TRV)de um pedaço de tubo corroído, um óxido de ferro em uma peça (3 g), 1050 ppm deoxido de terra (ground oxide) e 4 ppm do Fe2+ inicialmente solúvel: esta água foiidentificada como CR ou "teste de acidente do ferro". Os óxidos dê ferro foramdestacados de tubos realmente corroídos em campo.
De modo a testar a corrosão, foi empregado um dispositivode teste de corrosão Beaker (BCTA). Os testes forma conduzidos, em geral, por 18horas, a 120 0F (cerca de 49 0C); ós recipientes foram agitados a 400 rpm e abertos parao ambiente. A composição metalúrgica era de amostras e sondas de aço de baixocarbono. O teste estava baseado na medição da corrosão através da técnicaeletroquímica estabelecida de polarização linear. O BCTA realizou medições seguidasatravés da multiplexação automática de 12 recipientes.
O produto de marcado era uma combinação entre molibdatoe nitrila. No conjunto de águas sintéticas, o inibidor de corrosão foi testado de diversasformas conforme mudava a composição da água, em relação a parada da corrosão.Note-se que um bom inibidor de corrosão deve estar apto a parar a corrosão em todas aságuas. Tal como mostrado através da Tabela 1 abaixo, este é o caso para a combinaçãomolibdato/nitrila do mercado. Q tratamento totalmente orgânico convencional é ineficientena água CR e na AGG*, na água agressiva sem cálcio. Este também é um inibidor fracona água A/Fe, ou na água com ferro dissolvido.
Tabela 1
Taxas de corrosão medidas em águas diferentes, em unidades de Itiils por ano (mpy)[mpy = milésimo de polegada por ano], para composições metalúrgicas de aço baixocarbono com e sem tratamentos convencionais.<table>table see original document page 5</column></row><table>
Foram testados quatro fosfonatos. Dois eram fosfonatosexperimentais A= (N.N-dihidroxietil Ν',Ν'-difosfonometil 1,3-propanodiamína, N-óxido) e B= 1,6-hexametilenodiamina-N,N,N',N'-tetra(ácido metileno fosfônico)); os outros doiseram polímeros ácidos de poli(isopropenil fosfônico) (C apresentava um peso molecularmaior e foi produzido em solução orgânica, enquanto que D foi produzido em meioaquoso e apresentava um peso molecular menor). Os polímeros CeD foram produzidostal como descrito nas patentes norte-americanas de número US 4.446.046 e US5.519.102.
Tabela 2
Taxas de corrosão medidas em águas diferentes, tal como definidas no texto, emunidades de rnils por ano (mpy), para composições metalúrgicas de aço baixo carbonopara os fosfonatos e a mistura de diácido e amina
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De acordo com o quanto ilustrado na Tabela 2, e de modo aque se obtenha a inibição da corrosão na água GR, 6 diácido preferido é o ácidosebácico, com uma concentração de ao menos 500 ppm. A amina preferida é a triètanolamina (TEA). A relação entre as massas preferida, entre o diácido (p. ex., sebácico) e aamina, é de ao menos 1:1. Um aumento na concentração do ácido sebácico/TEA nãopermite que se consiga uma inibição da corrosão em todas as águas sintéticas. Aproteção menos efetiva é para as águas sintéticas AGG1 AGG* e A/Fe. De conformidadecom o quanto ilustrado na Tabela 2, nas águas TRV e GR, o ácido sebácico/TEA a 500ppm/500 ppm fornece uma boa proteção contra a corrosão, isto é, menor que 0,05 mpy,em tais águas. Isto está em contrate com a sua performance nas águas AGG, AGG* eA/Fe; nestas águas, a proteção contra a corrosão fica dentro de um nível superior a 38mpy/.
Os fosfonatos são conhecidos por serem inibidores decorrosão úteis. Porém, e tal como mostrado na Tabela 2, nenhum dos fosfatos testadosofereceu: uma proteção efetiva para a água CR. A performance nas outras águassintéticas foi menos efetiva que a comercial; o aumento na sua concentração não mudaradialmente a sua performance, especialmente na água CR.
Tabela 3 V
Taxas de corrosão medidas em águas, tal como definidas no texto, em unidades de milspor ano (mpy), para composições metalúrgicas de aço baixo carbono para misturas
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De acordo com o quanto ilustrado na Tabela 3, foidescoberto que a combinação de um diácido/triamina orgânico com qualquer dos quatrofosfonatos testados fornece uma excelente proteção contra a corrosão em todas aságuas sintéticas, quando o ácido sebácico / trietanol amina se encontram com ao menos500 ppm de cada e os fosfonatos estão com ao menos 50 ppm como ativos. Aperformance obtida com as concentrações supra indicadas nas águas sintéticas AGG,AGG* e A/Fe é inesperada e pode ser explicada através do efeito sinérgico das misturas.Por favor, note-se que nenhum dos componentes individuais consegue obter umaproteção maior que 90% neste conjunto de águas, e que a combinação fornece umaproteção igual ou maior a 99,9%. A Tabela 4 também demonstra os resultadosinesperados da combinação de diácido/amina/fosfonato, sendo que a comparação entreas taxas de corrosão, em mpy, é apresentada tal como medidas e como previstas. A taxade corrosão prevista é: a) calculada como a média das taxas de corrosão dos inibidoresindividuais de fosfonato e diácido/amina, b) a taxa de corrosão obtida através da melhorperformance entre os dois, e c) calculada assumindo uma redução na taxa de corrosãode quem apresenta a melhor performance como uma redução na taxa de corrosão entrea água de controle e a mesma água tratada pelo outro inibidor.
Tabela 4
Fosfonato A 50 ppm, ácido sebácico 500 ppm, trietanol amina 500 ppm
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Tal como ilustrado através da Tabela 4, nenhuma dasprevisões pode ser comparável com os resultados medidos. A previsão mais próxima é aatravés do método c), mas mesmo através desta previsão, a taxa de corrosão ainda écerca de 30 vezes maior que a de qualquer das taxas medidas.
Em uma forma preferida de realização da invenção, podemser adicionados de cerca de 200 - 1000 ppm do ácido sebácico, de cera de 200 - 1000ppm da trietanolamina e cerca de 25 - 100 ppm do material poliisopropenil fosfônico nosistema que precisa de um tratamento. O material poliisopropenil fosfônico pode serproduzido em solução orgânica ou em meio aquoso.
Apesar da invenção ter sido descrita com relação as formasparticulares de realização desta, fica claro que diversas outras formas e modificaçõesdesta invenção ficarão obvias aos peritos na arte. As reivindicações em anexo, para estainvenção, em geral devem ser consideradas como cobrindo todas estás formas obvias emodificações, as quais se encontram dentro do verdadeiro espírito e escopo da presenteinvenção.
Claims (15)
1. Método para inibir a corrosão em superfícies metálicasem contato com um fluido contido em um sistema fluido industrial em circuito fechado, oqual compreende adicionar ao dito fluido uma quantidade efetiva de controle da corrosãode uma combinação entre um diácido orgânico, uma triamina e um fosfonato.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual o ditodiácido é o ácido sebácico.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual a ditatriamina é a trietanolamina.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual ofosfonato é Ν,Ν-dihidroxietil Ν',Ν'-difosfonometil 1,3-propanodiamina, N-óxido ou 1,6-hexametilenodiamina-N,N,N',N'-tetra(ácido metileno fosfônico).
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual ofosfonato é um material fosfônico poliisopropenil.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual o ditosistema fluido é um sistema trocador de calor aquoso em circuito fechado.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual o ditosistema fluido é um sistema é um aquecedor de baixa pressão.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual o ditosistema fluido é um sistema depurador de gás ou de lavagem de ar.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual o ditosistema fluido é um sistema de condicionamento e refrigeração de ar.
10. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual o ditosistema fluido é empregado na proteção contra incêndios em prédios e nos sistemas deaquecimento de água.
11. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual a ditacombinação é adicionada ao dito fluido em uma quantidade de cerca de 2.000 - 10.000ppm de fluido.
12. Método, de acordo com a reivindicação 2, no qual cercade 200 - 1000 ppm do ácido sebácico é adicionado ao fluido.
13. O método, de acordo com a reivindicação 3, no qualcerca de 200 - 1000 ppm da trietilamina é adicionada ao fluido.
14. Método, de acordo com a reivindicação 5, no qual cercade 25 - 100 ppm do material fosfônico poliisopropenil é adicionado ao fluido.
15. Método, de acordo com a reivindicação 5, no qual omaterial fosfônico poliisopropenil pode ser feito em solução orgânica ou meio aquoso.
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