DD233754A3 - Verfahren zur inhibierung von waessern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inhibierung von Waessern, deren chemische Zusammensetzung gleich oder aehnlich der von Trinkwasser ist, die als Waerme- und Kaeltetraegermedien gemeinsam mit Glykolen verwendet werden und denen erfindungsgemaess ein nichttoxisches Inhibitorgemisch aus Natriumbenzoat, Borax, Benzotriazol und Na-N-Methyl-N-Octadecen-9-oyl-Aminoacetat mit guter Schutzwirkung fuer unlegierten Stahl, Grauguss, Kupfer und Messing zugesetzt wird. Das Inhibitorgemisch ist amin-phosphat- und nitritfrei.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inhibierung von Wässern, deren chemische Zusammensetzung gleich oder ähnlich der von Trinkwasser ist und die als Wärme- und Kälteträgermedium gemeinsam mit Glycolen in Anlagen aus unlegiertem Stahl, Grauguß und Kupferwerkstoffen verwendet werden. -,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist allgemein bekannt, daß Wärme- und Kälteträgermedien mit annähernder Trinkwasserzusammensetzung unlegierten Stahl, Grauß und Kupferwerkstoffe korrodieren, wenn die Sauerstoffkonzentration über 0,05 mg/l liegt. Diese geringe Sauerstoffkonzentration ist unter praktischen Bedingungen jedoch nur schwer zu erreichen. Bekannte Verfahren zur Minimierung der Sauerstoffkonzentration sind: ^

• Stickstoff-oder Dampfauflastung

• tägliche Nachspeisemengen unter 0,5% des Anlagenvolumens, d. h. Minimierung der Leckagen

• Dosierung von Hydrazin bzw. Natriumsulfit -

Nachteile sind insbesondere in der technischen Realisierbarkeitder ersten beiden Verfahren und in der notwendigen Betriebsüberwachung und der Bereitstellung großer Mengen an Chemikalien beim zuletzt genannten Verfahren zu sehen.

Sind die genannten Verfahren aus technischen oder technologischen Gründen nicht möglich, so wird nach DD-WP 146965 der in den Anlagen befindliche unlegierte Stahl durch Zugabe von Octadecylamin vor Korrosion geschützt. Grauguß wird nicht geschützt. Die Korrosionsgeschwindigkeit bei Kupferwerkstoffen wird erhöht.

Wesentlich komplizierter werden die Bedingungen, wenn wäßrigen Wärme- und Kälteträgermedien bei Einfriergefahr Glykole zur Gefrierpunktserniedrigung zugesetzt werden müssen.

Bekanntermaßen oxidieren Glykole unter diesen Anwenderbedingungen zu organischen Säuren, wodurch der pH-Wert der Wärme- bzw. Kälteträgermedien unter 4,5 sinkt. Diese pH-Wert-Absenkung bewirkt selbst bei Sauerstoffkonzentrationen unter 0,05 mg/l eine verstärkte Korrosion des unlegierten Stahles, des Graugusses und der Kupferwerkstoffe.

Um eine Korrosion der genannten Werkstoffe zu unterbinden, sind eine Vielzahl von Inhibitormischungen bekannt. So ist Natriumbenzoat ein guter Inhibitor für unlegierten Stahl, schützt aber Lotwerkstoffe nicht und greift Gußeisen an. Natriumnitrit schützt Stahl und Gußeisen, nicht aber Kupferwerkstoffe und ist stark toxisch.

Chromate schützen allein der Technik üblichen Werkstoffe außer Blei. Sie sind ebenfalls stark toxisch. Phosphate und Amine schützen Eisenwerkstoffe, wobei Amine ebenfalls toxisch sind. Die Wirkung von Silikaten auf Stahl und Grauguß ist umstritten.

Benzotriazol ist ein gebräuchlicher Inhibitor für Kupfer und Messing. Wirkungen auf andere Metalle sind nicht bekannt.

Borate wirken vorwiegend als Puffer, wodurch der pH-Wert im neutralen Bereich gehalten wird.

Auf der Basis dieses Erkenntnisstandes sind in der Praxis u.a. Inhibitorpakete auf Benzoat-Borax-Basis bekannt, die zusätzlich Nitrite und/oder Silikate und/oder Phosphate und/oder Amine und/oder Benzotriazol und/oder Mercaptobenzthiazol enthalten.

Unter den Bedingungen der glykolhaltigen Wärme- und Kälteträgermedien mit annähernd Trinkwasserqualität müssen Nitrite wegen ihrer Toxität, Silikate wegen ihrer umstrittenen Wirksamkeit, Amine wegen ihres bevorzugten Angriffs auf Kupferwerkstoffe und Phosphate wegen ihrer Neigung, mit Härtebildnem des Wassers zu reagieren und als Schlamm auszufallen, abgelehnt werden.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung bezweckt, die Wartungsfreiheit von mit wäßrigen Wärme- und Kälteträgermedien von bzw. annähernd Trinkwasserqualität mit Glykolzusatz gefüllten Anlagen, die aus unlegiertem Stahl, Grauguß, Kupfer und/oder Kupfer-Zink-Legierungen bestehen, zu verbessern und die Lebensdauer durch Verminderung der Korrosionsgeschwindigkeit zu erhöhen. Dabei ist mit diesen Anlagen indirekt in Verbindung stehendes Trinkwasser durch Verwendung nichttoxischer Substanzen nicht zu gefährden. Bei einer notwendig werdenden Erneuerung der Wärme- bzw. Kälteträger soll die Umwelt nicht belastet werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Inhibierung von Wässern mit Glykolzusatz, die als Wärme- und Kälteträgermedien verwendet werden können und gegenüber verschiedenen in einer Anlage vorkommenden Werkstoffen nicht korrodierend wirken und die sowohl in ihrer Gesamtheit als auch hinsichtlich der einzelnen Komponenten keine toxischen Wirkungen besitzen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem Wässer mit bzw. annähernd Trinkwasserqualität sowie Glykolzusatz bei Verwendung als Wärme- bzw. Kälteträgermedien mit Natriumbenzoat, Borax und Benzotriazol sowie Na-N-Methyl-N-Octadecen-9-oyl-Aminoacetat inhibiert werden.

Überraschenderweise wurde eine korrosionsvermindernde Wirkung auch bei Grauguß, jedoch nur in Gegenwart des die Kupfer- und Messingkorrosion inhibierenden Benzotriazole in Konzentrationen von mindestens 0,05 Gew.-% festgestellt. Diese Kombination bewirkt am Grauguß eine Hemmung der anodischen Korrosionsreaktion; das System wird passiviert.

Die inhibierende Wirkung wird in Tabelle 1 und 2 durch elektrochemische Messungen bzw. Messungen der Abtragungsverluste durch Korrosion an entsprechenden Werkstoffen nachgewiesen.

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Ausführungsbeispiel

Die gefundene Lösung wird zur Substitution von Natriumnitrit als Inhibitor für Grauguß vorgeschlagen und soll an Ausführungsbeispielen erläutert werden.

Einem Wasser von bzw. annähernd Trinkwasserqualität setzt man 20-50 Vol.-% der Inhibitorlösungen in Glykol, vorzugsweise Propylenglykol, zu.

Die Inhibitoren werden in Glykol unter Rühren bei ca. 50°C gelöst.

Beispiel 1

2,2% Natriumbenzoat 1,5% Borax

0,15% Benzotriazol 0,05% Na-N-Methyl-N-Octadecen—9-oyl-Amincacetat 96,1 % Propylenglykol

Beispiel 2

3,0% Natriumbenzoat 1,7% Borax

0,2% Benzotriazol 0,01 % Na-N-Methyl-N-Octadecen-9-oyl-Arninoacetat 95,09% Propyienglykol

Beispiel 3

2,0% Natriumbenzoat 1,3% Borax

0,1 % Benzotriazol 0,1 % Na- N-Methyl-N-Octadecen-9-oyl-Aminoacetat 96,5% Propylenglykol

Tabelle 1

Zusammenstellung der Korrosionspotentials (εκ) und der Stromdichten im Passivbereich (j_p) für Grauguß in Abhängigkeit von den zugegebenen Inhibitoren

Lösung 1	ϊρϊημΑ	Lösung 2	jpinpA	Lösung 3	jp in μΑ
-eK(GKE) in mV	keine Passivierung	-εκ (GKE) in mV	1,0	-eK (GKE) in mV	0,4
670	260	180

LI = Glykol/Wasser-Mischung L2 = L1 + Na-Borat + Na-Benzoat L3 = L2 + Benztriazol + Na-N-Methyl-N-Octadecen-S-oyl-Aminoacetat

Tabelle 2

Korrosionsgeschwindigkeit (v_K) von verschiedenen Werkstoffen in L3

Werkstoff	vKingm 2h 1
St 38	3,2-10"3
GG 20	2,7-10"3
CuZn38	7,2-10"4
Cu 99,7	6,4-10"4

Claims (4)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Verfahren zur Inhibierung von Wässern, deren chemische Zusammensetzung gleich oder ähnlich der von Trinkwasser ist und die als Wärme- und Kälteträgermedien gemeinsam mit Glykolen verwendet werden, gekennzeichnet dadurch, daß eine für unlegierten Stahl, Grauguß, Kupfer und Messing wirksame Kombination aus Natriumbenzoat, Borax, Benzotriazol und dem Natriumsalz der N-Methyl-N—Octadecen-S-oyl-Aminoessigsäure als Korrosionsinhibitor verwendet wird.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Inhibitoren in folgenden Konzentrationen zugegeben werden:
3. 2.0 -3,0% Natriumbenzoat
4. 1.1 -2,0% Borax

   0,05 -0,3% Benzotriazol

   0,001-0,1 % Na-N-Methyl-N-Octadecen-S-oyl-Aminoacetat

   bezogen auf Propylenglykol