<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Verhinderung der Korrosion von Aluminium und seinen Legierungen in Ammoniakwasser
Für die Herstellung, die Lagerung, den Transport, die Handhabung usw. von Ammoniakwasser werden Apparaturen, Behälter, Rohrleitungen, Pumpen usw. aus Stahl oder Gusseisen verwendet, da die Beständigkeit dieser Werkstoffe gegen Ammoniakwasser im allgemeinen ausreichend ist. Wenn jedoch aus verschiedenen Gründen auch geringfügige Verunreinigungen durch starkfärbende Eisenverbindungen vermieden werden müssen oder wenn durch Anwesenheit von geringen Mengen verschiedener Salze im Ammoniakwasser dessen Korrosionswirkung auf Stahl oder Gusseisen so verstärkt wird, dass Abtragungsraten von mehr als 1 g/nrh erreicht werden, können Edelstähle verwendet werden.
Gegen deren Verwendung spricht jedoch ihr hoher Preis, so dass die Verwendung des um vieles billigeren Aluminiums bzw. seiner Legierungen vorteilhaft erscheint.
Wie bekannt, wird aber auch Reinaluminium 99, 51o und besonders Reinstaluminium 99, 99 je ebenfalls von reinem Ammoniakwasser stark angegriffen, wobei die Abtragungsraten bei weit über 1. g/m2h liegen und bei einem äloigen Ammoniakwasser ihren höchsten Wert von 1. 47 g/m 2h bei Aluminium 99, 5% und 3, 78 g/m2h bei Aluminium 99, 99% erreichen. Diesen Korrosionen unterliegen ausser den genannten alle in der chemischen und verwandten Industrie angewendeten technischen Aluminiumsorten und Legierungen, wie z. B. auch Aluminium 99, 3% und Silumin.
Das von einigen Verfassern bei Aluminium 99, 5% beobachtete Abklingen der Korrosion bei länger dauernder Einwirkung von Ammoniakwasser bezieht sich nach den Beobachtungen der Erfinder nur auf die Verhältnisse beim Laborversuch, in dem die Werkstoffprobe einer begrenzten Menge der Lösung ausgesetzt wird und sich daher ein stationärer Zustand ausbilden kann. Im praktischen Betrieb ist jedoch die Ausbildung eines derartigen stationären Zustandes nicht möglich, da hier eine begrenzte Werkstofffläche einer ungleich grösseren und sich ständig erneuernden Menge des Mediums ausgesetzt ist. Deshalb schreitet die Korrosion von Aluminiumwerkstoffen in reinem Ammoniakwasser stetig und mit relativ grosser Geschwindigkeit fort.
Es wurde nun gefunden, dass diese Korrosion durch Zusatz gewisser anorganischer Anionen, wie beispielsweise Kohlen- oder Schwefelsäure, zu dem betreffenden Ammoniakwasser praktisch völlig unterdrückt werden kann. Überraschenderweise genügen bereits sehr geringe Mengen dieser Anionen in der Grössenordnung von einigen Prozenten - Mindestmenge etwa 0, 2%-um - um den Angriff des Ammoniakwassers auf Aluminium und seine Legierungen zu verhindern. Diese Mindestmenge beträgt jedoch immer noch etwa das Zwanzigfache der im technischen Ammoniakwasser möglichen Beimengungen (Verunreinigungen) aus den genannten Ionen.
Bei Verwendung von Kohlensäure kann das dazu benötigte Kohlendioxyd in verschiedenen Formen zur Anwendung gebracht werden. Als am vorteilhaftesten wurde die Einleitung von gasförmigem Kohlendioxyd verschiedener Konzentrationen bzw ; von Rauchgasen, beispielsweise bei der Herstellung von Ammoniakwasser in Absorptionstürmen, sowie der Zusatz bestimmter Mengen von Ammonsalzen der Kohlensäure in fester oder gelöster Form zum Ammoniakwasser gefunden.
Es wird so ermöglicht, Ammoniakwasser aller Konzentrationen in Apparaten aus Reinaluminium mit weniger als 1% Verunreinigungen bzw. ausAluminiumlegierungenherzustellen, zu lagern und zu transportieren, ohne dass ein Angriff des Ammoniakwassers auf das Material der Apparate befürchtet werden muss.
Die nach dem erfindungsgemässenverfahren in das Ammoniakwasser eingebrachte geringe Menge Kohlendioxyd stört bei den meisten Verwendungszwecken desselben nicht, bei einigen, beispielsweise bei der
<Desc/Clms Page number 2>
Herstellung von Ammoncarbonat- oder Ammonbicarbonatlösungen aus Ammoniakwasser lässt es sich harmonisch in den Verfahrensgang eingliedern. Dasselbe gilt auch für die Verwendung von Schwefelsäure in Form ihrer Ammonsalze, beispielsweise bei der Herstellung von Ammonsulfat nach dem bekannten Gipsverfahren.
Da die Korrosion von Aluminium und seinen Legierungen in Ammoniakwasser, wie bekannt, stark konzentrationsabhängig ist, wobei bei geringeren Ammoniakkonzentrationen stärkere Korrosionen auftreten als in 25% igem Ammoniakwasser, ist auch der für eine vollständige Inhibierung notwendige Mindestzusatz an CO2- Bzw. SO4-Ion von der Ammoniakkonzentration des Ammoniakwassers abhängig. Der Begriff"vollständige Inhibition"sei dahingehend definiert, dass in der mit den vorerwähnten Säureionen inhibierten Ammoniaklösung die Abtragungsraten für Aluminium unter 0. 1 g/m2h liegen.
Beispiel l : Bei der Herstellung von 20% igem Ammoniakwasser aus Ammoniakgas und destilliertem Wasser in einer dazu geeigneten Apparatur aus Aluminium mit einem Reinheitsgrad von 99, 5% traten Korrosionen von mehr als 1 g/m2h auf. Wurde durch Einleiten von Kohlendioxydgas ein Kohlendioxydgehalt von 0, 23 Gew. -0/0 im Ammoniakwasser eingehalten, so gingen die Korrosionen auf 0,05 g/m2h zurück. Wurde der Kohlendioxydgehalt auf 2,5 Gew.-% erhöht, so betrugen die Abtragungen nur mehr 0,005 g/m2h.
Beispiel 2 : Bei der Lagerung und beim Transport eines 50/0igen Ammoniakwassers in Behältern bzw. Rohrleitungen aus Aluminium 99, 5% wurden Abtragungen von mehr als 1, 5 g/m2h beobachtet.
Durch Einstellung eines Kohlendioxydgehaltes von 2,34 Gew.-% durch Zugabe einer Ammoncarbonatlösung konnten die Abtragungen auf 0,08 g/m2h herabgedrückt werden.
Beispiel 3 : Bei der Förderung eines 5% igen Ammoniakwassers mittels Pumpen aus Silumin mit 12 Gew.-% Silizium wurden Korrosionen von 1 g/m2h beobachtet. Nach Zusatz einer geringen Menge von Ammoncarbonat bis zu einem Gehalt von 1, 5 Gew.-%CO (bezogen auf die Gesamtmenge) ging die Korrosion auf weniger als 0, 1 g/mZh zurück.
EMI2.1
: Ein Behälter aus Aluminium 99, 5%,PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verhinderung von Korrosion bei der Herstellung, Aufbewahrung oder Beförderung von Ammoniakwasser in Anlagen aus Reinaluminium mit weniger als 1% Verunreinigungen bzw. aus Aluminiumlegierungen, wie Silumin, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ammoniakwasser eine geringe, mit steigendem Ammoniakgehalt fallende Menge, jedoch mindestens 0,2 Gew. CO,-oder SO -Ionen. zu- gesetzt wird.