DD211242A3 - Mittel zur verhinderung der korrosion an metallischen werkstoffen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung beschreibt ein Mittel zur Verhinderung der Korrosion an metallischen Werkstoffen, wie Stahl, Zink und Kupferlegierungen, die sauren Waessern mit organischen Inhaltsstoffen, wie phenolhaltigen Produkten und niederen Carbonsaeuren, im Temperaturbereich von 10 bis 25 Grad ausgesetzt sind.Das erfindungsgemaesse Mittel besteht aus einem kationaktiven Tensid vom Typ einer quaternaeren Ammoniumverbindung und einem anionaktiven Tensid, enthaltend eine Sulfonat- bzw. Sulfatgruppe, im Gewichtsverhaeltnis 1:1 bis 10:1. Das Mittel wird vorzugsweise als waessriges Konzentrat (ca.100 g/l) bereitet und in dieser Form dem Produktstrom des sauren Wassers unter Herbeifuehrung einer Konzentration an Tensidmischung im Produktstrom zwischen 1 und 50 mg/l zugefuehrt.
Description
Titel der Erfind« ng
Mittel zur Verhinderung der Korrosion an metallischen
Anwendungsgebiet der Erfindung .
Die Erfindung betrifft ein Mittel zur Verhinderung der. Korrosion an raetallischen Werkstoffen, wie Stahl. Zink und Kupferlegierungen in Form von GefiBen, Ventilen, Pumpen, Rohrleitungen u» a« nu, die sauren Wässern mit organischen 'Inhaltsstoff.en im Temperaturbereich von IO bis 250 0C ausgesetzt sind c sowie dt@n Einsatz des Mittels bei der Auf be» reitung h&zl@bung@me±s® Verarbeitung derartiger Wässer, beispielsweise in der erdöl- und kohleverarbeitenden Indu-
CharakferiatjLk der bekannten technischen Lösungen
Es iat bekannt« daß saure wäßrige Lösungen insbesondere bei erhöhter Temperatur Metallische Werkstoffe, wie Eisen« und Stehllegierungen, stark angreifen und letztlich zu ihrer Zerstörung führen® Die gleichzeitige Anwesenheit organischer Inhaltsstoffe, vorrangig aus der Gruppe der Carbonsäuren und der Phenole,, wirkt zusätzlich korrosionsfördernd und verursacht ebenfalls Korrosionen an Bauteilen aus Messing und anderen Kupferlegierungen·
2&ÄPR 1982*005484
Um der Korrosion metallischer Werkstoffe zu begegnen, werden in Abhängigkeit vom Anwendungszweck beziehungsweise vom umgebenden Medium in der Literatur eine Vielzahl von Zusatzstoffen unterschiedlicher Stoffklassen als sogenannte Korrosionsschutzmittel oder Korrosionsinhibitoren beschrieben· Im allgemeinen werden derartige Zusatzstoffe für ein bestimmtes Anwendungsgebiet vorgeschlagen«
In mehreren.Fällen steht beispielsweise die schonende Beize von Metallen zur Entfernung von Oxidschichten und Schleifrückständen im Vordergrund« Für diese Zwecke werden Betaine, Sulfobetaine, anionische und nichtionogene Tenside genannt ' (u. a· OD-PS 146 714, DE-PS 2 100 823* 2 929 466). Ein weiteres, häufig genanntes Anwendungsgebiet ist der Einsatz in Dampf- und Hei&wassererzeugungssystemen· Hierfür kommen insbesondere Fettamine und Imidazoline in Betracht (u„ a. DD-PS 92 842, 146 965, DE-PS 27 11 878)* Eine andere Gruppe von derartigen Zusatzstoffen beinhaltet Polyphosphate, Phosphorsäureester, Organophosphorsäuren sowie deren Salze und Ester (u. a. DE-PS 25 28 551, 28 41 641)· Fernerhin ist der Einsatz von Fettsäuren und aromatischen Carbonsäuren, deren Aminsalzen und Derivaten als korrosionsschutzwirksam beschrieben worden (u· a. DD-PS 69 031, DE-PS 23 55 007, 24 26 114)« Aus der Reihe der stickstoffhaltigen Verbindungen werden sowohl Amine als auch Harnstoff, Thioharnstoff und Urotropin, des weiteren Nitrile, Oxychinolin, Benztriazol und Imidazone in Form der Grundkörper oder als Derivate für Korrosionsschutzzwecke eingesetzt (u. a· DD-PS 146 629, DE-PS 26 11 187, 29 18 967).
Eine weitere wesentliche Stoffklasse an Korrosionsinhibitoren umfaßt die grenzflächenaktiven Stoffe in Form kationaktiver, anionaktiver, nichtionogener und amphoterer Verbindungen, die allein oder in ausgewählten Kombinationen untereinander einen Korrosionsschutz gegenüber metallischen Werkstoffen bewirken (u. a. DE-PS 15 21 655, 23 64 162, 27 12 900).
Beispielsweise haben sich Kombinationen auf der Grundlage nichtionogener beziehungsweise amphoterer Tenside mit kationaktiven oder anionaktiven Verbindungen bewährt·
Bei allen bekannten Lösungen werden die Korrosionsinhibitoren in den Fällen der Aufbereitung beziehungsweise Verarbeitung von neutralen und basischen Wässern bei Tempera» , türen bis 250 0C mit Erfolg eingesetzt, so zum Beispiel in Dampferzeugungsanlagenj bei der Zugabe zu sauren Wässern wird ein wirksamer Korrosionsschutz jedoch lediglich bei Arybeitsteraperaturen unterhalb 100 0C erreicht»
Ziel d@r Erfindung
Es ist Zial der Erfindung, ein Mittel zur Verfügung zu stellen« das die Korrosionsrate von metallischen Werkstoffen in sauren» gegebenenfalls weitere korrosiv wirkende Agenzien enthaltenden Wässern auch bei Temperaturen oberhalb 100 0C signifikant herabsetzt·
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein die Korrosion an metallischen Werkstoffen, wie Stahl, Zink und Kupferlegierungen, die sauren Wässern mit organischen Inhaltsstoffen, wie Carbonsäuren, deren Salzen und phenolischen Verbindungen, im Temperaturbereich von 10 bis 250 0C ausgesetzt sind, verhinderndes Mittel aufzuzeigen»
Die erfindungsgemäßs Lösung dieser Aufgabe ist durch eine Mischung gekennzeichnet, bestehend aus einem kationaktiven Tensid der allgemeinen Formel
| i | R3 | |
| Ri- | N - I | |
| R2 | ||
worin R1 verzweigte oder unverzweigte Alkylketten mit 12 bis 20 C-Atomen bedeuten, die gegebenenfalls endständig OH-, NH2 oder substituierte NHg-Gruppen tragen und/oder
durch eine Amidstruktur - CO - NH - in der Kette unterbrochen sind,
R„ Alkylketten mit 1 bis 4 C-Atomen oder je 1 bis 2 Ethylenoxideinheiten bedeuten,, R3 einen Benzylrest und
X ein Halogenid-, Sulfat- oder Acetatanion darstellen, und einem anionaktiven Tensid der allgemeinen Formeln
R' - SO3" Me* oder R" - O - SO3" Me+,
worin R' verzweigte oder unverzweigte Alkylketten mit 12 bis 20 C-Atomen beziehungsweise 10 bis 14 C-Atomen bedeuten, wobei letztere über einen Benzenring an das S-Atom der Sulfonatgruppe geknüpft sind,
R*' verzweigte oder unverzweigte, gegebenenfalls Doppelbindungen enthaltende Kohlenstoffketten mit 12 bis 20 C-Atomen bedeuten, die unmittelbar oder über 2 bis 4 Ethylenoxideinheiten an den Sauerstoff der Sulfatgruppe geknüpft sind und
Me in beiden Strukturen ein Alkali-, ein Ammonium- oder ein Methyl- oder Ethylgruppen, gegebenenfalls mit endständigem Hydroxyl, tragendes primäres, sekundäres beziehungsweise tertiäres Aminkation darstellt, im Gewichtsverhältnis von 1 : 1 bis 10 : 1, vorzugsweise 3 : 1·.
Bevorzugt wird die Mischung aus kationaktivem und anionaktivem Tensid als wäßriges Konzentrat bereitet und in dieser Form dem Produktstrom der sauren Lösung unter Herbeiführung einer Konzentration an erfindungsgemäßer Tensidmischung im Produktstrom zwischen 1 und 50 mg/1, vorzugsweise 5 und 20 mg/1, zugeführt· Andererseits besteht ebenso die Möglichkeit, die Mischungsbestandteile des kationaktiven und des anionaktiven Tensids im definierten Verhältnis bei Erzielung des gekennzeichneten Konzentrationsbereichs getrennt in den Produktstrom der sauren Lösung einzubringen·
Das zubereitete wäßrige Konzentrat aus kationaktivem und anionaktivem Tensid besitzt vorteilhaft einen Gehalt an den Mischungsbestandteilen von ca* 100 g/l und wird in dieser Form mit Hilfe einer geeigneten Dosiervorrichtung kontinuierlich in den sauren Produktstrom eingebracht. Eine chargenweiae Zugabe erfordert für eine hinreichende Wirkung sowohl die Gewähr des Hinhaltens des vorgeschlagenen Mischungsverhältnisses der beiden Tensidbestandteile als such das Erreichen der entsprechenden Konzentration der. Mischung in der sauren Lösung«
Typische kationaktive Tenside im Sinne der Erfindung sind beispielsweise
Dodecyl-diraethyl-benzylammoniumchlorid, H©xadecyl-di(2«hydroxyethyl)-benzylaramoniumchlorid, Dodecylaraidoiaethyl-dimethyl-benzylammoniumchlorid, Tetr0decyIainidomethyl-di(2-hydroethyl)-benzylararaoniuHschlorid, Dod@cylemidom©thyl-bis(dioxyethylen)~benzylammoniumchlorid·
Typische enionaktive Tenside im Sinne der Erfindung sind beispielsweise
Natrium-Pentadekansulfonat-1,
Tris(2~hydroxyethyl)ammonium--Hexadecansulfonat->5, Nairium-Dodecylbenzensulfonat,
Propylaramonium»Hexadecylsulfat,
Ammonlum-Oleylsulfett
Natrium» Ö&»T©tradecyl»^-sulfato-»poly(oxyethylen)·
Überraschend wurde gefunden, daß die Tensidmischungen gemäß der Erfindung die Korrosionsrate verschiedener metallischer Werkstoffe, vor allem Stahl, Zink und Kupferlegierungen, in mineralsauren und/oder Phenol-Kresol- sowie Carbonsäurehaltigen Wässern auch unter den Bedingungen der Niederdruckdampferzeugung signifikant herabsetzen· Gegenüber sauren Wässern ohne Korrosionsschutzmittelzusatz betragen die Korrosionsraten etwa nur ein Drittel, gegenüber dem Einsatz eines
kationaktiven Tenside mit mindestens einer Kohlenstoffkette der Länge 12 in der Molekülstruktur oder einem vergleichbaren, amphoteren Tensid weniger als die Hälfte» Obwohl nichtionogene und anionaktive Tenside zwar nicht in gleichem MaEe durch die Anwesenheit speziell phenolhaltiger Produkte beeinflußt werden, weisen diese grenzflächenaktiven Stoffe wiederum von vornherein eine deutlich verminderte Wirksamkeit in bezug auf den angestrebten Korrosionsschutz der metallischen Werkstoffe gegenüber aggressiven Medien auf« Analoge Ergebnisse liefern Mischungen auf der Grundlage nichtionogener, anionischer und/oder amphoterer Tenside®
Ausführungsbeispiele Beispiel 1
In eine 10 %±ge Schwefelsäure mit einem Gehalt an 100 mg/1 Phenol-Kresol-Gemisch werden 0,1 ml/1 eines Konzentrates des Korrosionsinhibitors, bestehend aus 4 g Dodecyl-dimethyl· benzylammoniumchlorid und 1 g eines durch Sulfochlorierung gewonnenen Alkansulfonates im Alkylkettenbereich von C1Q*.«C1Q mit i-Propylamin als Kation in 50 ml Lösung, gegeben» Die saure Lösung wird auf 80 0C erhitzt, und anschließend werden Eisenbleche über die Dauer von 6 Stunden in der erwärmten Lösung aufbewahrt* Die Korrosion wird durch Differenzwägung bestimmt.
mit
ohne nur mit kation- Inhibitorge-Inhibiaktivem Inhibi- misch gemäß tor tor (10 mg/1) der Erfindung
Gewichtsverlust
g/m2 241 134 12
Eine 5 %ige Salzsäure mit einem Gehalt an 500 mg/1 Phenol und 20,0 g/l Ameisensäure-Essigsäure-Gemisch (1 : 1) durchströmt bei 80 0C ein Gefäß, in dem sich entfettete Testplatten in d@r GrdEe von 30 mm χ 80 mm aus Stahlblech, Zink beziehungsweise Messing befinden· Durch kontinuierliche Zugabe eines Inhibitorgemisches wird ein Gesamttensidgehait von 5 mg/1 aufrechterhalten· Das Inhibitorgemisch besteht aus 7 Gewichtsteilen Tetradecyl-amidomethyl-di-(2-hydroxyethyl)«-benzylammoniurachlorid und 3 Gewichtsteilen Natrium-Dodecylbenzensulfonat· Nach 15 Stunden erfolgt die Bestimmung der Korrosionsrate durch Differenzwägung*
ohne nur mit kation- mit Inhibi-
Inhibi- aktivem Inhibi- torgemisch
Gewichtsverlust tor tor gemäß der
g/m (5 mg/1) Erfindung
Stahlblech 380 210 18
Messing 110 38 3
Zink 1150 540 78
Im Unterschied zu den in den Beispielen 1 und 2 gewählten Bedingungen wird nicht Mineralsäure enthaltendes Wasser, sondern ausschließlich Phenole, organische Säuren und deren Salze enthaltendes Wasser als korrosives Medium eingesetzt· Wie im Beispiel 2 wird das Korrosionsverhalten im durchströmten Gefäß unter dynamischen Bedingungen getestet, jedoch wurden dabei durch Erhitzen des Wassers unter Druck Mediumtemperaturen Ober 100 0C eingestellt·
Die nachstehend gewählten Bedingungen entsprechen denen eines Dampferzeugers für Niederdruckdampf (ND)* Das zu verdampfende und mit den aufgeführten Verbindungen belastete Wasser wird kontinuierlich zugespeist und ND-Dampf und Destillationssumpf kontinuierlich abgenommen· Im heißen
Destillationssumpf befinden sich Testcoupons aus legierten Stahlsorten (HE « Masseneinheit)·
Speisesvasserzuf luß 1 ME/h
Dampferzeugung 0,9 ME/h
Sumpfabschlämmung 0#l ME/h
Verdampfungsdruck 1 MPa Verdampfungstemperatur
Speisewasseranalyse:
dampfflüchtige Phenole
dampfnichtfluchtige Phenole . · . ; :: ' ·'. - ' '" : ; >,.' : : .;: v - ' ; ϊ'ΐΓΪ^ λ ;"· ; ; . ;
niedere Carbonsiuren
und Carbonsäuresalze 12 g/l
pH-Wert des Destillationssumpfes o 6,0 gemessen bei 20 C
In zwei Versuchsreihen mit je 3 Vergleichstesta werden die Korrosionsraten an zwei verschiedenen Stahlsorten in Abwesenheit eines Inhibitors (a), in Anwesenheit eines kationaktiven Inhibitors (b) und mit kationen- und anionenaktivem Inhibitor gemäß der Erfindung (c) bestimmt (Tabelle 1)·
| 180 | °c |
| 70 | mg/1 |
| 140 | mg/1 |
Korrosionsversuche im Sumpf des ND-Dampferzeugers
Versuchsreihe I abc
Versuchsreihe II abc
Inhibitor
Inhibitοrkonzentration im Einsatzwasser (mg/1)
Stahlsorte des Korrosionscoupons
Einwirkungsdauer im korrosiven Medium (h)
Korrosionsratex*x' in mm/3ahr
ohne
x) xx)
ohne
X ) XX )
15 15
St 35.8- II
St 34 hb-2
15
21
2.0
1.5
1.7
1.3
χ) Kationaktiver Inhibitor Oodecylamidomethyl-dimethyl-benzylammoniumchlorid
xx) Kationaktiver Inhibitor mit Zusatz einer anionenaktiven Komponente
(3 Gewichtsteile Dodecylamidomethyl-dimethyl-benzylammonium· chlorid und 1 Gewichtsteil Ammonium-oleylsulfat)
xxx) berechnet aus Gewichtsverlust
Claims (2)
- Erfindungsanspruch1, Mittel zur Verhinderung der Korrosion an metallischen Werkstoffen, wie Stahl, Zink und Kupferlegierungen in Form von beispielsweise Gefäßen, Ventilen, Pumpen und Rohrleitungen, die sauren Wässern mit organischen Inhaltsstoffen im Tempersturbereich von 10 bis 250 0C ausgesetzt sind, gekennzeichnet dadurch, daß es eine Mischung aus einem kationaktiven Tensid der allgemeinen FormelR,R1-N-R^
1 j 3in der R1 verzweigte oder unverzweigte Alkylketten mit 12 bis 20 C-Atomen bedeuten, die gegebenenfalls OH-, NH2- oder substituierte NHg-Gruppen tragen und/oder durch eine Araidstruktur - CO - NH - unterbrochen sind, R„ Alkylketten mit 1 bis 4 C-Atomen oder je 1 bis 2 Ethylsnoxidainheiten bedeuten,R3 einen Benzylrest undK ein Halogenid-, Sulfat- oder Azetatanion darstellen,und einem anionaktiven Tensid der allgemeinen FormelnR· - SO3" Me+ oder R" - 0 - SO3" Me+ ,worin R* verzweigte oder unverzweigte Alkylketten mit 12 bis 20 C-Atomen beziehungsweise 10 bis 14 C-Atomen bedeuten, wobei letztere über einen Benzenring an das S-Atom der Sulfonatgruppe geknüpft sind, R'* verzweigte oder unverzweigte, gegebenenfalls Doppelbindungen enthaltende Kohlenstoffketten mit 12 bis 20 C-Atomen bedeuten, die unmittelbar oder über 2 bis 4 Ethylenoxideinheiten an den Sauerstoff der Sulfatgruppe geknüpft sind undMe in beiden Strukturen ein Alkali-, ein Ammonium- oder ein Methyl- oder Ethylgruppen, gegebenenfalls mit endständigem Hydroxyl, tragendes primäres, sekundäres beziehungsweise tertiäres Aminkation darstellt, im Verhältnis der Gewichtsteile von 1 : 1 bis 10 : I1 vorzugsweise 3:1, darstellt· - 2. Mittel nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Mischung aus kationaktivem und anionaktivem Tensid als wäSriges Konzentrat bereitet und dieses dem Produktstrom der sauren Lösung unter Herbeiführung einer Konzentration an Tensidmischung im Produktstrom zwischen und 50 mg/1, vorzugsweise 5 und 20 mg/1, zugeführt wird·Mittel nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das kationaktive und das anionaktive Tensid getrennt in den Produktstrom der sauren Ladung eingebracht werden·
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD23930582A DD211242A3 (de) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | Mittel zur verhinderung der korrosion an metallischen werkstoffen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD23930582A DD211242A3 (de) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | Mittel zur verhinderung der korrosion an metallischen werkstoffen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD211242A3 true DD211242A3 (de) | 1984-07-04 |
Family
ID=5538159
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|---|---|---|---|
| DD23930582A DD211242A3 (de) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | Mittel zur verhinderung der korrosion an metallischen werkstoffen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD211242A3 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0262541A1 (de) * | 1986-10-01 | 1988-04-06 | Maria Grazia Muzzi | Schutzzusammensetzungen mit Wirkung zur Umwandlung von Eisenoxid |
-
1982
- 1982-04-26 DD DD23930582A patent/DD211242A3/de not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0262541A1 (de) * | 1986-10-01 | 1988-04-06 | Maria Grazia Muzzi | Schutzzusammensetzungen mit Wirkung zur Umwandlung von Eisenoxid |
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