DE2239471C3 - Korrosionsinhibitorgemisch und seine Verwendung - Google Patents
Korrosionsinhibitorgemisch und seine VerwendungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Korrosionsinhibitorgemisch. bestehend aus
a) mindestens einem Salz aus mindestens einer Dicarbonsäure mit 10 bis 50 Kohlenstoffatomen
und mindestens einem aliphatischen Amin mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen (Komponente A) und
b) mindestens einem polymeren Epoxyderivat (Komponente B) sowie gegebenenfalls
c) Lösungsmittel(n) und/oder weiteren üblichen Additiven.
b) mindestens einem polymeren Epoxyderivat (Komponente B) sowie gegebenenfalls
c) Lösungsmittel(n) und/oder weiteren üblichen Additiven.
ίο Korrosionsprobleme infolge der Anwesenheit korrosiver
Materialien, z. B. Sauerstoff, Schwefelwasserstoff, Kohlendioxyd, Carbonsäuren mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen,
Halogenwasserstoffen, Halogensalzen, wie Natriumchlorid und Ammoniumchlorid, oder Gemisehen
davon, insbesondere in Anwesenheit von Wasser in Lösung oder Suspension, treten in Verbindung mit
zahlreichen organischen Substanzen auf, z. B. bei Kohlenwasserstoffdestillaten, wie Benzin, Düsenbrennstoff,
Kerosin, Schmierölen, Heiz- oder Brennölen, Dieselöl und Rohölen, mineralischen, tierischen oder
pflanzlichen SpezialÖlen, wie Schneidölen, löslichen ölen, Spülölen oder Walzölen, Beschichtungs- oder
Überzugsmaterialien, z. B. Schmierfetten, Wachsen, Haushaltsölen, Anstrichfarben und Lacken sowie
anderen organischen Stoffen, z. B. Alkoholen, Ketonen, Estern, Äthern, Dioxan, Aminoverbindungen oder
Amiden. Trotz aller praktisch vertretbaren Vorsichtsmaßnahmen zur Vermeidung einer Anwesenheit von
Wasser ist normalerweise die Auscheidung einer
jo merklichen Menge an Wasser in Form eines Films oder kleiner Tröpfchen in Rohrleitungen oder auf Behälterwandungen
oder in Form einer Wasseransammlung am Boden von Behältern unvermeidlich. Dies führt zu
Korrosion der Metalloberflächen und Verunreinigung der organischen Substanzen durch die Korrosionsprodukte.
Korropionsvorgänge treten auch häufig bei Ölbohrungen an den Bohr- und Hilfseinrichtungen, wie
Förderleitungen, Abscheidern, Behältern, Ballastgefäßen von Unterwasserbohreinrichtungen oder Meeresbehältern
sowie bei anderen Verarbeitungseinrichtungen, wie Rohrleitungen, Reaktoren, Pumpen, Wärmeaustauschern
und Lagerbehältern, auf.
Korrosionsinhibitoren zur Einbringung in Substanzen der vorstehend angegebenen Art sind in sehr zahlreichen
Ausführungsformen angegeben worden. Hierzu gehören insbesondere verschiedene Amine und Reaktionsprodukte
von Aminen, einschließlich Salzen aus Aminen und Carbonsäuren sowie Reaktionsprodukten
von Aminen mit Ephihalogenhydrinverbindungen. Die korrosionsunterdrückende Wirkung derartiger Verbindungen
ist noch nicht völlig befriedigend.
Es sind ferner Korrosionsinhibitorgemische aus mehreren Komponenten in verschiedenen Ausführungsformen
beschrieben worden. So ist ein in Wasser und insbesondere auch in wäßrigen Salzlösungen
dispergierbares Korrosionsinhibitorgemisch bekannt (US-PS 28 39 465), das etwa 10 bis 80 Volumenprozent
eines öllöslichen und wasserunlöslichen Korrosionsinhibitors, etwa 10 bis 80 Volumenprozent einer destillierten
Petroleumfraktion, etwa 2 bis 10 Volumenprozent eines gemeinsamen Lösungsmittels für Wasser und die
destillierte Petroleumfraktion und etwa 2 bis 10 Volumenprozent eines Dispergiermittels der Formel
ROW, in der R einen nichtaromatischen Kohienwasser-
t>r> Stoffrest mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen, O
Sauerstoff und W ein Polyglykol mit mindestens 4 Ätherbindungen bedeuten, umfaßt. Als öllöslicher und
wasserunlöslicher Korrosionsinhibitor kann dabei ins-
besondere ein Inhibitor aus annähernd gleichen Teilen eines Amins mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen im
Molekül und einer organischen Carbonsäure mit mindestens 10 Kohlenstoffatomen im Molekül verwendet werden, neben anderen Substanzen u. a. auch Salze
der eingangs angegebenen Art aus Dicarbonsäuren und aliphatischen Aminen.
Mit dem bekannten Korrosionsinhibitorgemisch soll insbesondere ein Mittel zur Verfügung gestellt werden,
mit dessen Hilfe oleophile Korrosionsinhibitoren in ι ο wäßrigen Salzlösungen dispergiert werden können, und
zwar so, daß sie auch dann zum großen Teil in der wäßrigen Salzlösung bleiben, wenn gleichzeitig eine
ölige Phase vorhanden ist Hierzu ist die Anwendung der oleophilen Korrosionsinhibitoren in Kombination
mit mindestens drei weiteren Stoffen, näml'ch der destillierten Petroleumfraktion, dem sowohl Wasser als
auch die destillieite Petroleumfraktion lösenden Lösungsmittel und den speziellen nichtionischen Netzmitteln, d.h. bestimmten Polyglykol- oder Polyglycerin-
äthern nichtaromatischer Alkohole, zwingend erforderlich. Verbindungen, wie sie für das bekannte Gemisch als
Dispergiermittel vorgeschrieben werden, sind erfindungsgemäß nicht vorgesehen, und die für das bekannte
Korrosionsinhibitorgemisch vorgeschriebene Zusammenstellung aus den vorstehend angegebenen mindestens vier und vorzugsweise fünf Komponenten, wobei
als fünfte Komponente zusätzlich Wasser zugemischt wird, ist erfindungsgemäß nicht erforderlich. Das
bekannte Korrosionsinhibitorgemisch wird nach den jo
dortigen Angaben in verhältnismäßig großen Mengen, z. B. 10—20 Gewichtsteilen-je-Million bei schwach
korrosiven Systemen und in anderen Fällen auch wesentlich größeren Mengen von z. B. 100—200
Gewichtsteilen-je-Million, zu dem zu behandelnden Material zugesetzt, um eine brauchbare Korrosionsschutzwirkung zu erzielen. Angaben über eine synergistische Wechselwirkung zwischen den verschiedenen
Komponenten des Gemischs, die auf «ine sprunghafte Steigerung der Wirksamkeit der eigentlichen oleophilen
Korrosionsinhibitorkomponente schließen lassen und die Möglichkeit einer drastischen Einsparung an
anzuwendender Menge des eigentlichen Korrosionsinhibitors aufzeigen, finden sich nicht
Beschrieben worden (US-PS 30 90 796) sind ferner Salze aus Carbonsäuren, u. a. Dicarbonsäuren, mit etwa
6 bis etwa 50 Kohlenstoffatomen je Molekül und Kondensationsprodukten von 1 bis 2 Mol einer
Epihalogenhydrinverbindung, u. a. Epichlorhydrin, mit 1
bis 2 Mol eines aliphatischen Amins, u.a. eines r>n Alkylamins, von etwa 12 bis etwa 40 Kohlenstoffatomen, wobei das Salz das Reaktionsprodukt von 1 bis 2
molaren Anteilen Säure je 1 bis 2 molaren Anteilen Amingruppe in dem Kondensationsprodukt ist. Hier
handelt es sich also um Salze, bei denen das Kondensationsprodukt die Basenkomponente des Salzes darstellt, wobei gegebenenfalls sowohl die Carbonsäure als auch das Kondensationsprodukt im Überschuß
über das gebildete Salz anwesend sein können. Bei der Kondensationsreaktion kann das aliphatische Amin t>o
oder die Epihalogenhydrinverbindung wahlweise im Überschuß eingesetzt werden, um eine vollständige
Umsetzung zu erzielen, dann wird aber der nichtumgesetzte Rest der im Überschuß eingesetzten Reaktionskomponente entfernt. Freies, nicht mit der Epihalogen- bs
hydrinverbindung kondensiertes aliphatisches Amin bleibt somit nicht anwesend und ein Salz aus einer
Carbonsäure und einem aliphatischen Amin kann nicht
entstehen und nicht in dem erzeugten Produkt
anwesend sein. Andererseits kommen Salze der in dieser Druckschrift vorgeschriebenen Art erfindungsgemäß nicht in Betracht
Bei den bekannten Salzen handelt es sich in erster Linie um Stabilisatoren, die die Bildung von Ablagerungen oder Sedimenten sowie gegebenenfalls die Lack-
und/oder Schlammbildung verhindern und nur fallweise nebenher auch noch andere Eigenschaften, wie Korrosionsinhibitor-, Stockpunktsverbesserer- und/oder Viskositätsindexverflacherwirkung besitzen. Aus den Angaben über diese bekannten Salze folgt, daß die Salze
weitgehend eine offenbar nur mäßige und zum Teil sogar überhaupt keine nennenswerte Korrosionsinhibitorwirkung aufweisen. Soweit der dortigen Beispiele
nähere Angaben zu einer Korrosionsinhibitorwirkung gemacht sind, nämlich eine etwa 87%ige Korrosionsschutzwirkung bei Stahl mit einer Additivkonzentration
von 60 Teilen-je-Million, ist dies unter Berücksichtigung
der erheblichen Inhibitormenge als nicht voll befriedigende Korrosionsschutzwirkung anzusprechen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Korrosionsinhibitorgemisch der eingangs angegebenen
Art zu schaffen, das weiter verbesserte Wirksamkeit aufweist und insbesondere eine ausgezeichnete Korrosionsunterdrückung bereits bei Anwendung sehr geringer Mengen des Korrosionsinhibitorgemisches herbeiführt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der Erfindung ein Korrosionsinhibitorgemisch, bestehend
aus
a) mindestens einem Salz aus mindestens einer Dicarbonsäure mit 10 bis 50 Kohlenstoffatomen
und mindestens einem aliphatischen Amin mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen (Komponente A) und
b) mindestens einem polymeren Epoxyderivat (Komponente B), sowie gegebenenfalls
c) Lösungsmittel(n) und/oder einem oder mehreren üblichen Additiven,
welches erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß es, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der
Komponenten A und B, aus etwa 50 bis 98 Gewichtsprozent Komponente A und, als Komponente
B, etwa 2 bis 50 Gewichtsprozent mindestens eines polymeren Reaktionsproduktes aus mindestens einer
Epihalogenhydrinverbindung und mindestens einem aliphatischen Amin mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen
besteht.
Vorzugsweise besteht das Korrosionsinhibitorgemisch, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der
Komponenten A und B, aus 90 bis 98 Gewichtsprozent Komponente A und 2 bis 10 Gewichtsprozent
Komponente B.
Als Komponente A wird vorzugsweise ein Salz aus einem Gemisch von Dicarbonsäuren mit etwa 20 bis 40
Kohlenstoffatomen je Molekül und mindestens einem aliphatischen Amin mit 10—30 Kohlenstoffatomen
benutzt.
Die Komponente A und/oder die Komponente B ist zweckmäßig unter Verwendung eines Gemisches von
Fettaminen, die überwiegend aliphatische Gruppen mit 12 bis 20 Kohlenstoffatomen je Molekül aufweisen, oder
unter Verwendung von hydriertem Talgamin oder unter Verwendung von N-TaIg-1,3-diaminopropan hergestellt.
Als Komponente B wird vorzugsweise ein polymeres Reaktionsprodukt aus Epichlorhydrin und mindestens
einem aliphatischen Amin mit 10—30 Kohlenstoffatomen benutzt
Bevorzugte Verwendungen des Korrosionsinhibitorgemisches sind die Einbringung in ςϊη Kohlenwasserstoffdestillat oder in einen Oberkopfstrom eines
Kohlenwasserstoffverarbeitungsverfahrens.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß das vorgeschriebene Gemisch der Komponenten A und B
eine verbesserte und ausgezeichnete Korrosionshemmende Wirkung bereits bei Zugabe in sehr geringen
Mengen aufweist Ausweislich der weiter unten in Verbindung mit den Beispielen angegebenen Untersuchungsergebnisse wird bei der angewendeten Untersuchungsmethode bei einer Zugabe von nur wenigen
Teilen-je-Million eine sehr weitgehende oder sogar
vollständige Korrosionsunterdrückung erzielt Wie ferner aus den späteren Beispielen hervorgeht, wird mit
dem erfindungsgemäß vorgeschriebenen Gemisch gleiche oder bessere Korrosionshemmung bei Anwendung
wesentlich geringerer Mengen erreicht, als sie bei Verwendung einer der Komponenten alleine erforderlich sind. Umgekehrt wird bei Einsatz des Gemischs in
gleicher Menge wie eine der Einzelkomponenten alkine eine wesentlich bessere Korrosionshemmung erzielt Es
liegt somit eine überraschende synergistische Wirkung
vor. Die Möglichkeit einer Anwendung in geringeren
Mengen bzw. die Steigerung der Korrosionshemmwirkung bringen naturgemäß beträchtliche Kosteneinsparungen und eine Vergrößerung der Anwendbarkeits-
breite mit sich.
Nachstehend werden Merkmale und bevorzugte Ausführungsformen des Korrosionsinhibitorgemisches
weiter erläutert
ίο durch eine synergistische gegenseitige Beeinflussung
und verknüpfte Wechselwirkung zwischen den beiden Komponenten des Gemischs erreicht Die Gründe
hierfür und die eintretenden Vorgänge sind bisher im einzelnen nicht bekannt
Für die Komponente A des Gemischs, d. h. das Salz, eignen sich Dicarbonsäuren mit 10—50 und vorzugsweise 20—40 Kohlenstoffatome je Molekül. Zahlreiche
derartige Dicarbonsäuren sind zu geringem Preis im Handel erhältlich, gewöhnlich in Form von Gemischen
als Nebenprodukte aus anderen Prozessen, z.B. ein Gemisch von mehrbasischen Säuren, überwiegend
Dicarbonsäuren, mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 750, oder ein Säuregemisch weitgehend aus
Dilinolsäure, etwa gemäß der Formel
H3C—(CH2)5—CH — CH-CH=CH-(CH2),-COOH
H3C—(CH2)5—CH CH-(CH2J7-COOH
CH=CH
Letzteres ist eine viskose Flüssigkeit mit einem scheinbaren Molekulargewicht von etwa 600, einer
Säurezahl von 180—192, einer Jodzahl von 80—95, einer Verseifungszahl von· 185—195, einem Neutralisationsäquivalenr von 290 bis 3Ί0, einem Brechungsindex bei
25° C von 1,4919, einem spezifischen Gewicht bei 15,5°C/15,5°C von 0,95, einem Flammpunkt von 277°C,
einem Brennpunkt von 316° C
Andere geeignete Dicarbonsäuren sind Alkyldicarbonsäuren, in denen die Alkylgruppe mindestens 10
Kohlenstoff atome enthält, z. B.
Alkylmalonsäure,
Alkylbernsteinsäure,
Alkylglutarsäure,
Alkyladipinsäure,
Alkylpimelinsäure,
Alkylkorksäure,
Alkylazelainsäure,
Alkylsebacinsäure,
Alkylphthalsäure und
Dicarbonsäuren höheren Molekulargewichts, sowie Gemische davon.
Das aliphatische Amin für die Herstellung des Salzes enthält 10—30 und vorzugsweise 12—20 Kohlenstoffatome je Molekül. Es kann sich um ein primäres
aliphatisches Amin handeln, z. B.
Decylamin, Undecylamin, Dedecylamin, Tridecylamin, Tetradedecylamin, Pentadecylamin,
Hexadecylamin, Heptadecylamin, Octadecylamin, Nonadecylamin, Eicosylamin, Heneicosylamin,
Docosylamin, Tricosylamin, Tetracosylamin, Pentacosylamin, Hexacosylamin, Heptacosylamin,
Octacosylamin, Nonacosylamin, Triacontylamin sowie die entsprechenden Alkenylamine.
Zweckmäßig werden die langkettigen Amine aus
Fettsäuren hergestellt; sie werden daher zur Vereinfachung als Fettamine bezeichnet Hierzu gehören insbeson
dere
Laurylamin, Myristylamin,
Palmitylamin, Stearylamin, Arachidylamin,
Palmitolylamin, Oleylamin, Ricinoleylamin,
Linolylamin und Linolenylamin.
Gemische von Fettaminen sind auf dem Markt erhältlich, z. B. Gemische von vorwiegend Alkylaminen
mit 16 bis 18 Kohlenstoffatomen je Alkylgruppe, die aber auch eine geringere Menge an Verbindungen mit
Alkylgruppen mit 14 Kohlenstoffatomen enthalten. Andere brauchbare gemischte Fettamine sind Talgamin,
Kokosamin, Palmamin und hydrierte Produkte davon.
Ferner können Diaminoalkane mit einer an ein Stickstoffatom gebundenen aliphatischen Gruppe von
so mindestens 8 und vorzugsweise mindestens 10 Kohlenstoffatomen verwendet werden. Besonders bevorzugte
N-Alkyldiairiinoalkane sind die N-Alkyl- 1,3-diaminopropane, z. Bi.
N-Decyl-1,3-diaminopropan,
N-Undecyl-1,3-diaminopropan,
N-Dodecyl-1,3-diaminopropan,
N-Tridecyl-1,3-diaminopropan,
N-Tetradecyl-1,3-diaminopropan,
N-Pentaidecyl-1,3-diaminopropan,
N-Hexadecyl-U-diaminopropan,
N-Heptadecyl-13-diaminopropan,
N-Octadecyl-1,3-diaminopropan,
N-Nonadecyl-1,3-diaminopropan,
N-Eicosyl-1,3-diaminopropan,
N-Heneicosyl-13-diaminopropan,
N-Docosyl-1,3-diaminopropan,
N-Tricosyl-1,3-diaminopropan,
N-Tetracosyl-1 3-diaminopropan,
N-Heptacosyl-l.S-diaminopropan.
Die aliphatische Grappe stammt hier wiederum zweckmäßig von Fettsäuren ab und demgemäß
kommen insbesondere Lauryl-, Myrislyl-, Palmityl-, Stearyl-, Arachidyl-, Palmitolyl-, Oleyl-, Ricinoleyl-,
Linolyl- und Linolenylgruppen in Betracht. Eine Reihe von N-Alkyl-l,3-diaminopropanen ist im Handel in
Form von Gemischen zu geringem Preis erhältlich, ζ. Β. ι ο
ein Gemisch, bei dem die Aikylsubstituenten etwa 12 bis 20 Kohlenstoffatome je Gruppe und meistens 16 bis 18
Kohlenstoffatome enthalten. Ein weiteres brauchbares Handelsgemisch umfaßt N-Q!ey!-l,3-diaminopropan.
Bei einem weiteren geeigneten Handelsprodukt ist die aliphatische Gruppe von Phenylstearinsäure abgeleitet;
dies ist eine Mischsäure, in der die Phenylgruppe entweder am neunten oder am zehnten Kohlenstoffatom der Stearylkette sitzt.
Die im Einzelfall verwendete Dicarbonsäure und das im Einzelfall verwendete Amin werden unter Berücksichtigung des Materials, in dem das endgültige
Inhibitorgemisch verwendet werden soll, gewählt Beispielsweise werden bei Verwendung in einem
Kohlenwasserstofföl die Anzahl der Kohlenstoffatome in der Dicarbonsäure und in dem Amin so gewählt, daß
das Salz gut in dem Kohlenwasserstofföl löslich ist
Das Salz läßt sich z. B. leicht durch Vermischen der Säure und des Amins bei Umgebungstemperatur,
vorzugsweise unter kräftigem Rühren, bereiten. Gewünschtenfalls kann bei erhöhter Temperatur, im
allgemeinen aber nicht über 93° C, gearbeitet werden, jedoch sollten zu hohe Temperaturen nicht zur
Anwendung kommen, um die unerwünschte Bildung von Amiden oder anderen Reaktionsprodukten zu vermeiden. Vorzugsweise wird ein saures Salz hergestellt, z. B.
durch Anwendung von etwa 1,2 bis 3 Äquivalenten Säure je 1 Äquivalent Amin. Wenn das neutrale Salz
gewünscht wird, werden stöchiometrische Mengen der Säure und des Amins eingesetzt. Wenn das basische Salz
gewünscht wird, werden etwa 1,2 bis 3 Äquivalente Amin je 1 Äquivalent Säure eingesetzt Gewünschtenfalls kann ein Lösungsmittel mitbenutzt werden,
entweder zur Bildung eines fließfähigeren Ansatzes der Säure und/cder des Amins vor dem Mischen oder
während der Vermischung der Komponenten. Einzelheiten bezüglich der Herstellung einer Reihe derartiger
Salze finden sich in den US-PS 28 68 628 und 30 03 955. Das Salz kann als solches oder in Form einer Lösung in
einem Lösungsmittel hergestellt werden, z. B. mit einer Salzkonzentration von 25 bis 75 Gewichtsprozent
Bevorzugt werden Lösungsmittel aus oder mit aromatischen Kohlenwasserstoffen, z. B. Benzol, Toluol, Xylol,
Äthylbenzol, Diäthylbenzol und CumoL oder paraffinischen Kohlenwasserstoffen, z. B. Heptan, Hexan, Octan,
Nonan, Decan, Undecan oder Dedecan, und insbesondere Kohlenwasserstoffgemischen, z. B. Schwerbenzin,
Kerosin, Brermöl, Heizöl oder aromatischen Gemischen, z. B. einen aromatischen Rückstandsprodukt
Die Komponente B des synergistischen Inhibitorgemischs ist ein polymeres Reaktionsprodukt aus einer
Epihalogenhydrinverbindung und einem aliphatischen Amin mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen. Vorzugsweise
wird das Amin aus den vorstehend in Verbindung mit dem Salz aufgeführten Stoffgruppen gewählt
Als Epihalogenhydrinverbindung wird vorzugsweise
Epichlorhydrin verwendet Andere geeignete Epichlorhydrinverbindungen sind z.B. l,2-Epi-4-chlorbutan,
2,3-Epi-4-chlorbutan, l,2-Epi-5-chlorpentan und 2,3-F.pi 5-chlorpentan. Die Chlorderivate werden bevorzugt, e:
können aber auch die entsprechenden Brom- un< Jodverbindungen eingesetzt werden. In manchen Faller
können mehrere Epihalogenhydrinverbindungen be nutzt werden. Die verschiedenen Epihologenhydrinver
bindungen gestatten Abwandlungen der Wirkung, ii den meisten Fällen wird jedoch Epichlorhydrin bevor
zugt.
Die Umsetzung von Amin und Epihalogenhydrinver
bindung, insbesondere Epichlorhydrin, kann nach irgenc einer der bekannten Methoden durchgeführt werden
Vorzugsweise werden die Reaktionsteilnehmer in Forn von Lösungen in einem Lösungsmittel bereitet. Geeig
net sind insbesonders die vorstehend angegebener Lösungsmittel und ferner Alkohole, z. B. Äthanol
Propanol und Butanol. Zweckmäßig erfolgt die Umsetzung durch Erhitzen der Epichlorhydrinlösung be
Rückflußbedingungen unter Rühren, allmähliches Zugeben des Amins und Fortsetzen des Erhitzens, vorzugsweise bei höherer Temperatur, bis die Reaktion
abgeschlossen ist; es kann auch mit umgekehrter Reihenfolge der Zugabe der Reaktionsteilnehmer
gearbeitet werden. Im allgemeinen liegt die Temperatur im Bereich von etwa 18 bis 102° C und vorzugsweise 48
bis 1020C. Die Reaktionszeit beträgt im allgemeinen etwa 2 und vorzugsweise etwa 4 bis 24 Stunden. Aus
dem zunächst gebildeten organischen Halogenidsalz wird das freie Amin zur weiteren Umsetzung zu dem
polymeren Produkt freigemacht z. B. durch Umsetzung des primären Reaktionsprodukts mit einer starken
anorganischen Base, wie Natriumhydroxyd oder Kaliumhydroxyd, zur Bildung des entsprechenden Metallhalogenids. Dies erfolgt zweckmäßig bei einer Temperatur
von etwa 54 bis 102° C, vorzugsweise 74 bis 910C. Die
anorganische Base wird in mindestens zwei Schritter mit zwischengeschalteter Erhitzung und Umsetzung
zugegeben, um die Freisetzung des Amins sicherzustellen. Weiter wird es im allgemeinen bevorzugt, das
Gemisch bei einer Temperatur von 74 bis 910C weitei
zu erhitzen und umzusetzen, um die Bildung de; gewünschten Polymers sicherzustellen. Das polymere
Reaktionsprodukt kann 2 bis 20 oder mehr, vorzugswei se 3 bis 10 wiederkehrende Einheiten enthalten. Das
anorganische Halogenidsalz wird abgetrennt etws durch Filtration oder Zentrifugieren. Die Filtration kanr
bei erhöhter Temperatur von etwa 35 bis 710C
vorgenommen werden. Einzelheiten hinsichtlich dei Herstellung einiger derartiger Reaktionsprodukte finden sich in der US-PS 31 89 652.
Das polymere Reaktionsprodukt kann als solches oder in Form einer Lösung in einem Lösungsmitte
bereitet werden. Das Lösungsmittel wird vorzugsweise
aus den vorstehend angegebenen Lösungsmittel gewählt
Das Salz (Komponente A) und das polymer« Reaktionsprodukt (Komponente B) werden in einen
Mengenverhältnis von etwa 50 bis 98 Gewichtsprozem
des Salzes und etwa 2 bis 50 Gewichtsprozent de; polymeren Reaktionsprodukts vermischt Vorzugsweise
macht das Salz 90 bis 98 Gewichtsprozem und da: polymere Reaktionsprodukt 2 bis 10 Gewichtsprozem
aus. Die Gewichtsprozentwerte sind auf das Gesamtgewicht der Komponenten A und B bezogen und schließer
nicht Lösungsmittel oder andere in das Inhibitorgemisch eingebrachte Additive ein.
Das Salz und das polymere Reaktionsprodukt könner getrennt voneinander in den vorgeschriebenen Men-
genverhältnissen zu dem zu inhibierenden organischen
Material zugesetzt werden, vorzugsweise wird jedoch ein Gemisch aus dem c.a!z und dem polymeren
Reaktionsprodukt gebildet und dieses Gemisch in das organische Material eingebracht. Gewünschtenfalls
kann das Inhibitorgemisch zusätzlich ein oder mehrere andere Additive enthalten, z. B. einen Metalldesaktivator,
wie Disalicylaldiaminopropan oder Äthylendiamintetraessigsäure, Antioxydationsmittel, im allgemeinen
vom Phenol- oder Amintyp, oder andere Additive, die normalerweise in das Material einverleibt v/erden. Zur
Erleichterung der Handhabung wird das endgültige Inhibitorgemisch zweckmäßig in Form einer Lösung in
einem Lösungsmittel bereitet, wobei das Lösungsmittel vorzugsweise aus den vorstehend aufgeführten Lösung- π
mitteln gewählt und zweckmäßig von der Gesamtmenge oder einem Teil des oder der Lösungsmittel gebildet
wird, die in Verbindung mit dem Salz oder dem polymeren Reaktionsprodukt benutzt wurden.
Ein wichtiger Vorzug des Korrosionsinhibitorgemisches besteht darin, daß es in vergleichsweise niedriger
Konzentration anzuwenden ist, und zwar in einer wesentlich niedrigeren Konzentration als sie erforderlich
wäre, wenn nur das Salz oder nur das polymere Reaktionsprodukt benutzt würden. Die Konzentration
des Inhibitorgemischs, berechnet für die Komponenten
A und B, liegt allgemein im Bereich von 1 bis 50 Teile-je-Million, bezogen auf das zu inhibierende
Material, wobei zumeist nur wenige Teile-je-Million bereits ausgezeichneten Korrosionsschutz ergeben, jo
Dies schließt aber natürlich nicht aus, daß in besonderen Fällen mit ungewöhnlich starken Korrosionsgefahren
auch höhere Konzentrationen bis herauf zu 1000 Teile-je-Million angewendet werden können.
Eine bevorzugte Anwendung des Inhibitorgemisches ist die Einbringung in Kohlenwasserstoffe. Das Inhibitorgemisch
wird dem zu inhibierenden Material in der gewünschten Konzentration zugesetzt und zweckmäßig
wird gleichzeitig oder danach eine gründliche Durchmischung vorgenommen, um eine gleichmäßige Verteilung
in dem Material zu gewährleisten.
Es wurde, als Komponente A des synergistischen Gemischs, durch innige Vermischung bei etwas erhöhter
Temperatur das Salz aus zwei Äquivalenten eines im Handel erhältlichen Säuregemischs und einem Äquivalent
Oleylamin hergestellt Das Säuregemisch bestand aus einem Gemisch mehrbasischer Carbonsäuren,
überwiegend Dicarbonsäuren, deren Kohlenstoffatomzahl im Bereich von 10—50 liegt Das Salz wurde in
Form einer 60gewichtsprozentigen Lösung in einem katalytischen Schwerbenzin bereitet.
■55
Ein anderes Salz wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß als Amin
ein Gemisch von N-Alkyl-13-diaminopropanen mit
überwiegend 16 bis 20 Kohlenstoffatomen in den Alkylgruppen verwendet wurde. Im Beispiel 1 wurde
also als Aminreaktionsteilnehmer ein primäres aliphatisches
Amin benutzt während das Amin im vorliegenden Beispiel aus einem Diaminoalkan bestand. Das Salz
wurde in Form einer 30prozentigen Lösung in katalytischem Schwerbenzin bereitet
Es wurde, als Komponente B des synergistischen Gemischs, ein polymeres Reaktionsprodukt durch
Umsetzung des im Beispiel 2 verwendeten Amingemischs
mit Epichlorhydrin hergestellt. Die Reaktionsteilnehmer wurden in etwa gleichen molaren Mengen
verwendet. Es wurde eine Lösung des Epichlorhydrins in Alkohol und Xylol in einen Reaktor eingebracht und
dann das Amin in zwei Schritten zugegeben. Das Gemisch wurde gerührt und auf eine Temperatur von 71
bis 880C erhitzt. Danach wurde Natriumhydroxyd in zwei Schritten mit zwischengeschaltetem Erhitzen und
Durchmischen zu dem Reaktionsgemisch zugesetzt. Nach Vollendung der Polymerisation wurde das
gebildete Natriumchlorid abfiltriert und der als Lösungsmittel benutzte Alkohol durch Destillation entfernt.
Das Produkt wurde in Form einer 50prozentigen Lösung in Xylol bereitet.
Es wurde ein polymeres Reaktionsprodukt in etwa der gleichen Weise wie im Beispiel 3 hergestellt, mit der
Ausnahme, daß als Amin hydriertes Talgamin verwendet wurde. Im Beispiel 3 bestand das Amin somit aus
einem Diaminoalkan, im vorliegenden Beispiel aus einem Monoamin. Nach Vollendung der Umsetzung
wurde das polymere Reaktionsprodukt in Form einer 50prozentigen Lösung in Xylol bereitet.
Ein weiteres polymeres Reaktionsprodukt wurde in etwa der gleichen Weise wie im Beispiel 3 hergestellt,
mit der Ausnahme, daß als Amin Oleylamin verwendet wurde. Das polymere Reaktionsprodukt wurde in Form
einer 50prozentigen Lösung in einem aromatischen Lösungsmittel bereitet
Die korrosionshemmenden Eigenschaften des synergistischen Gemischs wurden in einer Korrosionsprüfapparatur
untersucht, die diesseits entwickelt wurde. Bei dieser Prüfmethode wird ein Gemisch von Toluol und
Wasser mit einem Gehalt von 0,0056 n-Ammoniumchlorid bereitet und dieses Gemisch wird, zusammen mit
Schwefelwasserstoff von 1 Atmosphäre, über Stahlproben von 50 μπι Dicke im Kreislauf zirkuliert Es wird der
elektrische Strom, der während des Tests durch die Probe fließt, gemessen. Es wird ein konstantes
elektrisches Potential aufrechterhalten und die Strommessung wird graphisch aufgezeichnet. Die Abnahme
des elektrischen Stromflusses ist direkt proportional der Zunahme der Gesamtkorrosion. In dieser Weise wird
durch Messung der zeitlichen Änderung des Stromflusses die Korrosionsrate, ausgedrückt in μΐη/Jahr
bestimmt
Die Korrosionsrate ohne Inhibitorzusatz betrug im Mittel 5080 μΐη/Jahr. Das gemäß Beispiel 1 hergestellte
Salz führte bei Anwendung in einer Gesamtkonzentration von 3 Teile-je-Million zu einer Verringerung der
Korrosion von dem Anfangswert von δΟδΟμητ/^Γ
herab auf einen Wert von 180 μΐη/Jahr; dies bedeutet
einen Korrosionsschutz von 97%. In einem weiteren Versuch wurde ein Gemisch aus 95 Gewichtsprozent
des gemäß Beispiel 1 hergestellten Salzes und 5 Gewichtsprozent des gemäß Beispiel 3 hergestellten
polymeren Reaktionsprodukts in einer Gesamtkonzentration von nur 1 Teil-je-Million verwendet Die
(I
Korrosion ging von dem Ausgantjswert von 5080 μίτι/
Jahr auf einen Wert von 430μπι/]3ηΓ zurück; dies
bedeutet einen Korrosionsschutz von 91%. Die vorstehenden Werte zeigen eindeutig, daß das synergistische
Gemisch der Erfindung bei Anwendung in nur einem Drittel der Menge zu einer Verringerung der
Korrosion auf einen Wert nur wenig unterhalb des Wertes führt, der bei Anwendung der dreifachen Menge
des Salzes alleine erreicht wird. Es ist klar, daß dies eine beträchtliche Einsparung an Kosten für den Korrosionsinhibitor
mit sich bringt und einen Einsatz des Korrosionsinhibitorgemischs auch in Fällen ermöglicht,
wo das bei Notwendigkeit zur Einführung der dreifachen Menge aus wirtschaftlichen Erwägungen
nicht möglich ist
Es wurde eine weitere Untersuchung in praktisch der gleichen Weise wie im Beispiel 6 durchgeführt, mit der
Ausnahme, daß eine Gesamtkonzentration von 2 Teile-je-Million des Inhibitorgemischs aus 95 Gewichtsprozent
des Salzes und 5 Gewichtsprozent des polymeren Reaktionsprodukts angewendet wurde.
Diese geringe Menge des Inhibitorgemischs führte zu einer Verringerung der Korrosion auf 25 μπι/Jahr, d. h.
zu einem praktisch 100%igen Korrosionsschutz. Die Anwendung des synergistischen Gemischs der Erfindung
in nur zwei Drittel der Konzentration des Salzes alleine führte somit zu einem praktisch vollständigen
Korrosionsschutz. Es wurde also mit einer geringeren Menge des synergistischen Gemischs ein viel besserer
Korrosionsschutz erreicht, als mit einer größeren Menge des Salzes alleine.
In einer Untersuchung gleich der der vorstehenden Beispiele wurden 0,15 Teile-je-Million des gemäß
Beispiel 3 hergestellten polymeren Reaktionsprodukts in die Toluollösung eingebracht Unter diesen Bedingungen
zeigte das polymere Reaktionsprodukt keine Wirkung hinsichtlich Korrosionshemmung. Hieraus
geht hervor, daß bei den niedrigen Konzentrationen an polymerem Reaktionsprodukt, wie sie in den Beispielen
6 und 7 vorlagen, das polymere Reaktionsprodukt alleine nutzlos ist Jedoch besitzt das polymere
Reaktionsprodukt durchaus korrosionshemmende Eigenschaften, es muß aber bei alleiniger Verwendung
in wesentlich höheren Konzentrationen eingesetzt werden. Erst in Verbindung mit dem Salz in Form des
Inhibitorgemischs der Erfindung führt es zu einer überraschenden synergistischen Beeinflussung der Korrosionshemmung,
auch bei diesen geringen Konzentrationen.
Ein weiterer Vorteil des synergistischen Gemischs der Erfindung ist das gute Verhalten bei der
Wasserabscheidungsprüfung. Die Untersuchung erfolgte nach dem abgewandelten Wasserseparometerindextest
Bei diesem Test wird eine kleine Wassermenge zu einem Düsenbrennstoff zugegeben und der Düsenbrennstoff
umgewälzt Der Behälter wird entleert und der Düsenbrennstoff zunächst durch ein Glaswolle-Koaleszierkissen
und dann durch eine Photozelle geleitet, wo die prozentuale Lichtdurchlässigkeit als
Kennwert für die Trübung des Brennstoffgemischs gemessen wird. Um diesen Test positiv zu erfüllen, muß
die Lichtdurchlässigkeit mindestens 70% betragen.
Das im Beispiel 6 verwendete Gemisch ergab bei dieser Untersuchung einen Wert von 94%. Bei
Verwendung desselben Gemischs in einer Konzentration von 1,5 Teile-je-Million betrug der Wert 89%.
Beispiel 10
Das synergistische Gemisch bestand aus 85 Gewichtsprozent des gemäß Beispiel 2 hergestellten Salzes und
15 Gewichtsprozent des gemäß Beispiel 3 hergestellten
polymeren Reaktionsprodukts, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht von Salz und polymerem Reaktionsprodukt.
Das Salz und das polymere Reaktionsprodukt lagen jeweils in Form einer Lösung in dem angegebenen
Lösungsmittel vor. Das Inhibitorgemisch enthielt somit die ursprünglichen Lösungsmittel der Einzelkomponenten,
es handelte sich um ein leicht zu handhabendes und anzuwendendes fließfähiges Gemisch. Dieses Inhibitorgemisch
wurde zu einem durch Rohrleitungen verpumpten Heizöl zugegeben. Es wurde eine durchgreifende
Korrosionshemmung festgestellt und das Material erfüllte den Wasserseparometertest
Beispiel 11
jo Es wurde ein weiteres synergistisches Gemisch bereitet aus 90 Gewichtsprozent des gemäß Beispiel 1
hergestellten Salzes und 10 Gewichtsprozent des gemäß
Beispiel 4 hergestellten polymeren Reaktionsprodukts. Wiederum enthielt das Inhibitorgemisch die ursprüng-
J5 Hch mit den Einzelkomponenten vorliegenden Lösungsmittel.
Das Inhibitorgemisch wurde in einen Kerosinstrom eingemischt, der in einen Vorratstank gepumpt
wurde. Es wurde eine durchgreifende Korrosionsunterdrückung in den Rohrleitungen, dem Vorratstank
to und den zugehörigen Einrichtungen beobachtet
Das synergistische Gemisch bestand zu 80 Gewichtsprozent aus dem gemäß Beispiel 1 hergestellten Salz
und zu 20 Gewichtsprozent aus dem gemäß Beispiel 5 hergestellten polymeren Reaktionsprodukt Das Inhibitorgemisch
wurde in die Überkopfleitung einer Rohöldestillationskolonne eingeführt Es wurde eine
deutliche Korrosionsunterdrückung in den Rohrleitungen, anschließenden Wärmeaustauschern, Kühlern und
Behältern festgestellt.
Das synergistische Gemisch bestand zu 75 Gewichtsprozent aus dem gemäß Beispiel 2 hergestellten Salz
und zu 25 Gewichtsprozent aus dem gemäß Beispiel 5 hergestellten polymeren Reaktionsprodukt Das Gemisch
wurde zu Benzin zugesetzt Es wurde eine deutliche Unterdrückung der Korrosion der mit dem
Benzin in Berührung kommenden Metallteile festgestellt
Claims (9)
1. Korrosionsinhibitorgemisch, bestehend aus
a) mindestens einem Salz aus mindestens einer Dicarbonsäure mit 10 bis 50 Kohlenstoffatomen
und mindestens einem aliphatischen Amin mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen (Komponente A)
und
b) mindestens einem polymeren Epoxyderivat (Komponente B) sowie gegebenenfalls
c) Lösungsmitteln) und/oder einem oder mehreren
üblichen Additiven,
dadurch gekennzeichnet, daß es, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten
A und B, aus etwa 50 bis 98 Gewichtsprozent Komponente A und, als Komponente B, etwa 2 bis
50 Gewichtsprozent mindestens eines polymeren Reaktionsproduktes aus mindestens einer Ephihalogenhydrinverbindung
und mindestens einem aliphatischen Amin mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen besteht.
2. Korrosionsinhibitorgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es, jeweils bezogen auf
das Gesamtgewicht der Komponenten A und B, aus 90 bis 98 Gewichtsprozent Komponente A und 2 bis
10 Gewichtsprozent Komponente B besteht.
3. Korrosionsinhibitorgemisch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente
A aus einem Salz aus einem Gemisch von Dicarbonsäuren mit etwa 20 bis 40 Kohlenstoffatomen
je Molekül und mindestens einem aliphatischen Amin mit '.0—30 Kohlenstoffatomen besteht.
4. Korrosionsinhibitorgemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Komponente A und/oder die Komponente B unter Verwendung eines Gemisches von Fettaminen, die
überwiegend aliphatische. Gruppen mit 12 bis 20 Kohlenstoffatomen je Molekül aufweisen, hergestellt
ist
5. Korrosionsinhibitorgemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Komponente A und/oder die Komponente B unter Verwendung von hydriertem Talgamin hergestellt
ist.
6. Korrosionsinhibitorgemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Komponente A und/oder die Komponente B unter Verwendung von N-TaIg-1,3-diaminopropan hergestellt
ist.
7. Korrosionsinhibitorgemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Komponente B aus einem polymeren Reaktionsprodukt aus Epichlorhydrin und mindestens einem
aliphatischen Amin mit 10—30 Kohlenstoffatomen besteht.
8. Verwendung des Korrosionsinhibitorgemisches gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 in einem
Kohlenwasserstoffdestillat.
9. Verwendung des Korrosionsinhibitorgemisches gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 in einem
Überkopfstrom eines Kohlenwasserstoffverarbeitungsverfahrens.
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