DE1936031C3

DE1936031C3 - Absorptionsmittel und seine Verwendung in Absorptionskälteanlagen

Info

Publication number: DE1936031C3
Application number: DE1936031A
Authority: DE
Inventors: Paul Joseph La Crosse Lynch; Robert James Galesville Modahl
Original assignee: Trane Co
Current assignee: Trane Co
Priority date: 1968-07-15
Filing date: 1969-07-11
Publication date: 1979-08-30
Also published as: US3555841A; DE1936031A1; DE1936031B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Absorptionsmittel, bestehend aus einer wäßrigen, konzentrierten Lösung aus Lithiumbromid, insbesondere einer 60-Gew.-%igen Lithiumbromidlösung, die zwischen 0,1 und 0,5 normal an Alkalihydroxid, insbesondere Lithiumhydroxid, ist und einen Korrosionsinhibitor enthält

Aus der FR-PS 13 35 371 ist ein solches Absorptionsmittel bekannt Als Korrosionsinhibitor wird Lithiummolybdat und Lithiumchromat vorgeschlagen. Lithiummolybdat bewirkt eine relativ starke Wasserstoffentwicklung. Lithiumchromat ist ein relativ schlechter Korrosionsinhibitor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen möglichst guten Korrosionsinhibitor zu finden, der möglichst keine Wasserstoffentwicklung bewirkt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Absorptionsmittel zwischen 0,2 und 2 Gramm pro Liter Arsentrioxid als Korrosionsinhibitor enthält

Es hat sich gezeigt, daß ein solcher Korrosionsinhibitor in den angegebenen Grenzen eine weit geringere Wasserstoffentwicklung bewirkt als der bekannte.

Tabelle 1

Außerdem schützt er besser vor Korrosion als Lithiumchromat Unterhalb einer Konzentration von 0,2 Gramm pro Liter findet eine übermäßige Wasserstoffentwicklung statt Oberhalb einer Konzentration von 2 Gramm pro Liter wird Arsentrioxid nicht mehr in einer üblichen Lithiumbromidlösung gelöst

Ein bevorzugt angewandter Bereich für die Konzentration am Arsentrioxid ergibt sich aus dem Kennzeichen des Anspruchs 2.

Die besondere Verwendung des Absorptionsmittels in zweistufigen Absorptionskälteanlagen ist Gegenstand des Anspruchs 3.

Die Erfindung wird im folgenden an einigen Beispielen durch Gegenüberstellung mit bekannten Absorptionsmitteln, die andere Korrosionsinhibitoren enthalten, erläutert

Beispiel 1

Eine Reihe von Versuchen wurde mit einem Gerät durchgeführt das aus zwei miteinander verbundenen Stahlgefäßen besteht, die ein geschlossenes System bilden. Eine 60% ige Lithiumbromidlösung wurde in das System gegeben. Proben aus Stahl und aus einer Kupfer-Nickel-Legierung (90 :10) wurden in jedes der Gefäße gegeben. Diese Metallproben besitzen im Verhältnis zum Volumen der Lösung eine genügend große Oberfläche, so daß sie den Verhältnissen in einer Absorptionskältemaschine nahekommen. Eine gemessene Menge an Korrosionsinhibitor wurde dem System zugeführt. Die Normalität an Alkali wurde auf das gewünschte Maß mittels Lithiumhydroxid eingestellt Die Normalität wurde auf eine 60%ige Lithiumbromidlösung bezogen. Die Lithiumbromidlösung wurde bei 177° C in dem Hochtemperaturkessel gekocht und mit Dampf in den zweiten Kessel gedrückt, der bei 93° C gehalten wurde. Die Lösung wurde dann in den Hochtemperaturkessel zurückgeleitet Die Verweilzeit in jedem Kessel war ungefähr dieselbe.

Die Resultate, die man nach dem obigen Verfahren nach einer Versuchsdauer von 672 Stunden erhielt sind in Tabelle 1 angegeben. Der Inhibitor und die Normalität wurden in Übereinstimmung mit der Tabelle variiert. Die Kupfer-Nickel-Legierung (90:10) ist »Cuni« bezeichnet worden.

Inhibitor	Konzentration in mg/1	Ende	2	Norma	Metallkorrosionsge	Cuni	Wasserstoffent
			588	lität an	schwindigkeit, MPY	b. 177° C	wicklung in cm³ pro
Art	Anfang	431	Alkali		0,0	Stunde und 929 cm²
			Stahl	11,3	Stahl bei 177° C
	1000		b. 177°C	2,2
Ohne	1000	0,1	0,4	1,5	1,6
As₂O₃	1500	0,1	0,0	0,1
As₂O₃		0,3	0,1	0,1
Sb₂O₃	0,1	0,3	0,1

Tabelle 1 vergleicht die Ergebnisse von vier nicht isothermen Versuchen mit Hemmstoffen, die unter isothermen Bedingungen wirksam waren. In der Gegenwart eines wirksamen Inhibitors für Stahl korrodiert Kupfer-Nickel-Legierung zu schnell, als daß sie bei 177° C benutzt werden könnte. Die Metallkorrosionsgeschwindigkeiten, in den Tabellen in MPY-Einheiten ausgedrückt, wurden aus Messungen des Gewichtsverluste unter der Annailhme eines gleichförmigen Angriffs berechnet.

Ohne Inhibitor liefert die Stahlreaktion einen anodischen Schutz für die Kupfer-Nickel-Legierung, sie

60 führt jedoch zu einer nicht tragbaren Geschwindigkeit der Wasserstoffentwicklung.

Beispiel 2

Ein weiterer Versuch mit zwei Gefäßen wurde gemäß dem Verfahren des Beispiels 1 durchgeführt, jedoch mit dem Unterschied, daß das Hochtemperaturgefäß auf 204° C gehalten wurde. Arsentrioxid- und Lithiummolybdat-Inhibitoren wurden einander gegenübergestellt. Die Resultate, die man nach Durchführen des Test für etwa 666 Stunden erhält, zeigt Tabelle 2.

Tabelle 2	3	1	660	9 36	031	4
Inhibitor Art	Konzentration in mg/1 Anfang Ende	Norma lität an Alkali	Metallkorrosionsge schwindigkeit, MPY Stahl Cuni b.2O4°C b.93°C	Wasserstoffent wicklung in cm³ pro Stunde und 929 cm² Stahl bei 204⁰C
As₂O₃ LJ₂MoO₄	1000 2000	0,1 0,1	0,1 0,1 0,2 0,0	0,1 0,6

Es ist zu oemerken, daß eine übermäßige Geschwindigkeit der Wasserstoffentwicklung mit Lithiummolybdat andauert Die Konzentration an üthiummolybdat am Ende des Versuchs ist nicht bestimmt worden.

Beispiel 3

Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt, jedoch unter Benutzung eines Geräts aus drei Gefäßen. Die Lösung in dem Gefäß hoher Temperatur wurde bei 204⁰C gekocht, die Temperatur im mittleren Gefäß

Tabelle 3

wurde bei 107⁰C gehalten und die des Gefäßes niedriger Temperatur bei 38° C. In das Gefäß hoher Temperatur wurden nur Stahlproben gegeben, Stahl und Proben einer Kupfer-Nickel-Legierung (90 :10) wurden in das Gefäß mittlerer Temperatur gegeben, und Proben aus Stahl und reinem Kupfer wurden in das Gefäß mit niedriger Temperatur gegeben.

Die Resultate, die man nach einer Versuchsdauer von 1670 Stunden erhielt, zeigt Tabelle 3.

Inhibitor
Art

Konzentration in mg/1 Anfang Ende

Normalität an Alkali Metallkorrosionsgeschwindigkeit, MPY

Stahl
b.204°C

Cuni
b. 107⁰C

Wasserstoff entwicklung in cm³ pro
Stunde und 929 cm²
Stahl bei 204⁰C

As₂O₃
Sb₂O₃

1000 1500

665

158

0,3 0,3 0,0
0,0

0,0
0,0

0,1
0,1

Beim Vergleich des Arsenite und Antimonite zeigt sich, daß die Metallkorrosion und die Geschwindigkeit der Wasserstoffentwicklung zufriedenstellend sind. Im Gegensatz dazu verbraucht sich jedoch das Antimonit mit einer Geschwindigkeit, die unerwarteterweise viel größer ist als die des Arsenits.

Beispiel 4

Das Verfahren des Beispiels 3 wurde wiederholt. Im Hochtemperaturgefäß wurde bei 177° C gekocht, das Gefäß mittlerer Temperatur wurde bei 107⁰C gehalten und das Gefäß mit der niedrigen Temperatur bei 38° C. Stahlproben wurden nur in das Hochtemperaturgefäß gegeben, in die Gefäße mittlerer und niedriger Temperatur wurden Proben einer Kupfer-Nickel-Legierung (90 :10) gegeben. Drei Versuche wurden durchgeführt, in denen der As2O₃-Inhibitor benutzt wurde. Die Normalität der Lösungen an Alkali war 0,1,0,3 bzw. 1,0.

I η der einzigen Figur ist eine graphische Darstellung wieder wiedergegeben, die die Geschwindigkeit des Verbrauchs an Inhibitor als Funktion der Alkalität der Absorptionslösung zeigt Der Inhibitor wird zu Anfang in einer 0,1-n-Lösung schneller verbraucht als bei hö.ierer Alkalität. Anders als bei letzterer nimmt jedoch die Neigung der 0,1-n-Kurve mit der Zeit ab, woraus hervorgeht, daß diese die bevorzugte Alkalität bei langer Zeit ist. Die A und B entsprechenden Zeiten stellen die Wirkzeit in ganzen Stunden einer 1,0- und 0,3-n-Lösung dar, bevor die Inhibitorkonzentration bis zu dem Punkt herabgesetzt ist, bei dem sich Wasserstoff mit erhöhter Geschwindigkeit zu entwickeln beginnt.

Der Inhibitor wird schneller verbraucht, und die Entwicklung von Wasserstoff beginnt bei einer höheren Inhibitorkonzentration in einer 1,0- als in einer 0,3-n-Lösung. Weiterhin führt die Zugabe von 500 mg As₂O₃ pro Liter zu jedem dieser Systeme nach Beginn der Wasserstoffentwicklung zu einem Stillstand der Wasserstoffentwicklung in der 0,3-n-Lösung, nicht jedoch in der 1,0-n-Lösung.

Der bevorzugte Bereich der Alkalität der Lösung liegt zwischen 0,1 und 0,3 n, obwohl eine erfolgreiche Durchführung des Verfahrens bei einer Normalität der Lösung von bis zu 0,5 erreichbar ist Die Normalität wird gemessen in bezug auf eine 60%ige Lithiumbromidlösung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

10 Patentansprüche:

1. Absorptionsmittel für Absorptionskälteanlagen, bestehend aus einer wäßrigen, konzentrierten Lösung aus Lithiumbromid, insbesondere einer 60-Gew.-%igen Lithiumbromidlösung, die zwischen 0,1 und 0,5 normal an Alkalihydroxid, insbesondere Lithiumhydroxid, ist und einen Korrosionsinhibitor enthält, dadurch gekennzeichnet, daß es zwischen 0,2 und 2 Gramm pro Liter Arsentrioxid als Korrosionsinhibitor enthält

2. Absorptionsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zwischen 0,2 und 0,7 Gramm pro Liter Arsentrioxid als Korrosionsinhibitor enthält

3. Verwendung des Absorptionsmittel* nach den Ansprüchen 1 oder 2 in zweistufigen Absorptionskälteanlagen, in denen das Absorptionsmittel unter Luftausschluß zirkuliert