DE3904733A1 - Korrosionsinhibitor - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen
Korrosionsinhibitor zum Schützen von mit Wasser in
Kontakt stehenden Metallen, insbesondere auf einen
Korrosionsinhibitor zur Verwendung in
Kesselwassersystemen.
In den bereits bekannten Korrosionsinhibitoren für die
Verwendung in Hochdruck- und
Niederdruckkesselwassersystemen sind Hydrazine, Sulfite
oder Zucker als hauptsächlich wirksame Chemikalien
angewendet worden.
Die Verwendung von Hydrazinen wird jedoch in einem
solchen Fall, in dem der erzeugte Dampf für die
Verarbeitung von Lebensmitteln verwendet wird, oder in
Fällen, wo der erzeugte Dampf in direktem Kontakt mit
menschlichen Körpern kommen kann, vermieden.
Die Verwendung von Sulfiten geht mit der Erzeugung eines
Korrosion verursachenden Faktors, d. h. des Sulfitions,
einher. Es ist daher notwendig, die Konzentration der
Sulfitionen streng zu kontrollieren. Die strenge
Kontrolle der Sulfitionenkonzentrationen erfordert sehr
viel Können und ist daher sehr schwierig.
Zuckerhaltige Inhibitoren (beispielsweise
Kesselsteininhibitoren, die Glucose zusammen mit Tannin
enthalten) sind lange verwendet worden. Die bekannten
Inhibitoren dieses Typs sind jedoch hinsichtlich ihrer
korrosionsinhibierenden Fähigkeit unzureichend. Als
Korrosionsinhibitor für Kessel ist weiterhin Gerbsäure
verwendet worden. Gerbsäure ist jedoch teuer, und es ist
praktisch unmöglich, diese Säure in großen Mengen zu
verwenden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen
Korrosionsinhibitor zur Verfügung zu stellen, der eine
ausgezeichnete, korrosionsinhibierende Wirkung zeigt.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen
Korrosionsinhibitor zur Verfügung zu stellen, der keine
Bestandteile enthält, die für den menschlichen Körper
schädlich sind, und daher in einem Kessel zum Erzeugen
von Dampf für die Bearbeitung von Lebensmitteln oder
unter Bedingungen, wo der Dampf in direktem Kontakt mit
menschlichen Körpern treten kann, verwendet werden kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es,
einen Korrosionsinhibitor bereitzustellen, der keine
strenge Kontrolle seiner Konzentration in Wassersystemen
erfordert.
Erfindungsgemäß wird ein Korrosionsinhibitor zur
Verfügung gestellt, der Gerbsäure oder eines ihrer
Salze, einen Zucker und eine Aldonsäure von Hexosen
oder Heptosen und/oder deren Salze umfaßt.
Als Beispiele für Salze der Gerbsäure, die
erfindungsgemäß verwendbar sind, werden hier
Natriumtannat, Kaliumtannat, Ammoniumtannat und ähnliche
genannt.
Erfindungsgemäß verwendbare Zucker sind beispielsweise
D-Glucose, Fructose, Mannose, Galactose und ähnliche.
Als Beispiele für erfindungsgemäß verwendbare
Aldonsäuren von Hexosen können Hexonsäuren,
beispielsweise Gluconsäure, Allonsäure, Altronsäure,
Mannonsäure, Galactonsäure usw. erwähnt werden.
Als Beispiele für erfindungsgemäß verwendbare
Aldonsäuren von Heptosen können Glucoheptonsäure,
Mannoheptonsäure, Galactoheptonsäure usw. erwähnt
werden.
Aus der Gruppe der genannten Aldonsäuren können
Gluconsäure und Gluconoheptonsäure im Hinblick auf
Wirksamkeit und Verfügbarkeit bevorzugt verwendet
werden.
Als Beispiele für erfindungsgemäß verwendbare Salze
von Aldonsäuren können die Natrium-, Kalium- und
Ammoniumsalze von Aldonsäuren genannt werden.
Der erfindungsgemäße Korrosionsinhibitor kann 100 bis
500 Gew.-Teile, bevorzugt 250 bis 500 Gew.-Teile eines
Zuckers, 100 bis 2000 Gew.-Teile, bevorzugt 400-1500
Gew.-Teile von Aldonsäuren von Hexosen und Heptosen
oder deren Salzen pro 100 Gew.-Teilen Gerbsäure und/oder
deren Salzen enthalten.
Im erfindungsgemäßen Korrosionsinhibitor können entweder
Gerbsäure oder eines ihrer Salze oder beides verwendet
werden. Der Inhibitor kann eine oder mehrere Aldonsäuren
von Hexosen oder Heptosen und deren Salze enthalten.
Bei der praktischen Durchführung der Erfindung können
die drei Bestandteile in einem vorgegebenen Verhältnis
zuerst gemischt werden und dann dem Wassersystem
zugefügt werden, oder die Bestandteile können dem
Wassersystem bis zu einer vorgegebenen Konzentration
getrennt zugesetzt werden.
Der erfindungsgemäße Korrosionsinhibitor kann in jedem
Wassersystem verwendet werden. Er ist jedoch
insbesondere als Korrosionsinhibitor in
Kesselwassersystemen, die einer hohen thermischen
Belastung ausgesetzt sind, nützlich, insbesondere in
solchen, in denen reines oder weiches Wasser als
Speisewasser verwendet wird.
Der erfindungsgemäße Korrosionsinhibitor wird den
Wassersystemen bevorzugt so zugesetzt, daß eine
Konzentration von 500 bis 2000 ppm, insbesondere von
1000 bis 1500 ppm in dem Kesselwasser erhalten wird.
Der erfindungsgemäße Korrosionsinhibitor kann zusätzlich
pH-Regulatoren, Kesselsteininhibitoren und andere
Korrosionsinhibitoren, beispielsweise neutralisierende
Amine, enthalten.
Bezüglich der Art des pH-kontrollierenden Mittels, das
verwendet wird, gibt es keine besonderen
Einschränkungen. Beispiele für verwendbare
pH-kontrollierende Mittel sind beispielsweise
Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumcarbonat und
Kaliumcarbonat und ähnliche.
Auch bezüglich der Art des Kesselsteininhibitors, der
zusätzlich verwendet werden kann, gibt es keine
besonderen Einschränkungen. Beispiele für verwendbare
Kesselsteininhibitoren sind beispielsweise Phosphate, so
wie primäres, sekundäres und tertiäres Natriumphosphat,
Natriumtriphosphat und Natriumhexametaphosphat usw.,
und wasserlösliche Polymere, beispielsweise
Natriumpolyacrylate usw.
Als nicht ausschließliche Beispiele für andere
verwendbare Korrosionsinhibitoren können
neutralisierende Amine und filmbildende (filming) Amine
erwähnt werden. Verwendbare neutralisierende Amine
umfassen beispielsweise Cyclohexylamin, Morpholin und
Aminomethylpropanol.
Verwendbare filmbildende Amine umfassen beispielsweise
Laurylamin, Polyalkylpolyamine und Polyalkylimidazoline.
Es kann bevorzugt sein, pH-kontrollierende Mittel in
einer Menge von 3000 Gew.-Teilen oder weniger,
insbesondere 2000 Gew.-Teilen oder weniger,
Kesselsteininhibitoren in einer Menge von 1000
Gew.-Teilen oder weniger, insbesondere 500 Gew.-Teilen,
oder weniger, und andere Korrosionsinhibitoren in einer
Menge von 1000 Gew.-Teilen oder weniger, insbesondere
500 Gew.-Teilen oder weniger, pro 100 Gew.-Teilen der
Gerbsäure und/oder deren Salzen zu verwenden.
Gerbsäure reagiert mit Eisen unter Bildung von
Eisentannat. Aldonsäuren von Hexosen und Heptosen
reagieren ebenso mit Eisen, indem sie Eisenhexonate
bzw. -heptonate bilden. Diese Eisensalze wirken
synergistisch bei der Bildung eines dichten
antikorrosiven Filmes auf der Oberfläche des Eisens. Es
wird angenommen, daß Zucker den in der Nachbarschaft
der Oberfläche des Eisens vorhandenen Sauerstoff
ausschalten und den antikorrosiven Film auf diese Weise
stabilisieren kann.
Im erfindungsgemäßen Korrosionsinhibitor weisen die drei
Bestandteile synergistische Effekte auf. Zusätzlich
enthält der Korrosionsinhibitor keine Bestandteile, die
nachteilige Wirkungen auf den menschlichen Körper haben.
Außerdem ist keine strenge Kontrolle der Konzentration
der Bestandteile erforderlich. Der Korrosionsinhibitor
kann daher sehr nützlich sein.
Die folgenden Beispiele und Figuren erläutern die
Erfindung.
In diesem Beispiel wurde ein enthärtetes Wasser mit
einem pH von 10,5 als Speisewasser verwendet, das eine
elektrische Leitfähigkeit von 350 µS/cm und eine
Alkalinität von 35 ppm (als CaCO₃) hatte und 50 ppm
Chloridionen (als Cl-), 50 ppm Sulfationen (als SO₄2-),
20 ppm Siliziumdioxid (als SiO₂) und 10 ppm gelösten
Sauerstoff enthielt.
Einem Liter dieses Speisewassers wurden (a) Gerbsäure,
(b) D-Glucose und (c) Natrium-α-D-Glucoheptonat in
Mengen, die in den Reihen Nr. 8 bis 10 gezeigt sind,
zugesetzt. Das erhaltene Wasser wurde in einen
Testkessel eingespeist.
Der Testkessel wurde mit einem Testrohr aus Weichstahl
(innerer Durchmesser: 20 mm; Testlänge: 900 mm; Abstand
zwischen Kupplungsflanschen an den Enden des Rohres:
1100 mm) verbunden. Am Auslaß des Testrohres wurden
zwei Teststücke aus Weichstahl (15 mm × 30 mm × 2 mm;
10,8 cm²) angebracht.
Der Kessel wurde einem Druck von 10 kg/cm²-G und einer
Temperatur von 183°C ausgesetzt und die
Flußgeschwindigkeit in der Teströhre und auf der
Oberfläche des Teststückes wurde auf 1 m/s eingestellt.
Der Kessel wurde mit einer
Kesselwasserkonzentrationszahl von 10 (die
Kesselwasserkonzentrationszahl zeigt das
Konzentrationsverhältnis von Salzen oder gelösten
Feststoffen im Kesselwasser im Vergleich zum
Speisewasser an) betrieben.
Der Betrieb des Kessels wurde 96 Stunden nach dem Start
des Testes beendet. Nach dem Abkühlen wurde das
Testrohr und die Teststückchen herausgenommen und ihre
Oberflächen wurden untersucht, um festzustellen, ob
Korrosion hervorgerufen worden war oder nicht. Die
Gewichtsabnahme der Teststücke und ihr
Korrosionsinhibitionsgrad wurden gemäß der folgenden
Formel berechnet:
Zu Vergleichszwecken wurde der oben beschriebene Test
unter Verwendung der Bestandteile (a), (b) und (c) mit
den in den Reihen Nr. 2 bis 7 in Tabelle 1 angegebenen
Mengen wiederholt. Die erhaltenen Ergebnisse sind
ebenfalls in Tabelle 1 gezeigt.
Aus den in Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen ist es
offensichtlich, daß der erfindungsgemäße
Korrosionsinhibitor in der Lage ist, die Bildung von
Grübchen oder Poren (pitting) wirksam zu verhindern,
und daß er ausgezeichnete Korrosionsinhibitionsgrade
aufweist.
Korrosionsinhibitionstests wurden in der gleichen Weise
wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß
Natriumgluconat anstelle von Natrium-α-D-Glucoheptonat
als Bestandteil (c) verwendet worden ist.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Aus den in Tabelle 2 gezeigten Ergebnissen geht hervor,
daß in dem Fall, in dem Natriumgluconat verwendet wird,
ebenfalls ausgezeichnete Ergebnisse erhalten werden
können.
Claims (8)
1. Korrosionsinhibitor, enthaltend Gerbsäure und/oder
eines ihrer Salze, einen Zucker und wenigstens eine
Verbindung aus der Gruppe, die aus Aldonsäuren von
Hexosen oder deren Salzen und Aldonsäuren von Heptosen
oder deren Salzen besteht.
2. Korrosionsinhibitor, dadurch gekennzeichnet, daß er
100 bis 500 Gew.-Teile eines Zuckers und 100 bis 2000
Gew.-Teile einer oder mehrerer Verbindungen aus der
Gruppe, die aus Aldonsäuren von Hexosen oder deren
Salzen und Aldonsäuren von Heptosen oder deren Salzen
besteht, pro 100 Gew.-Teile Gerbsäure und/oder einem
ihrer Salze umfaßt.
3. Korrosionsinhibitor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß ein pH-Kontrollmittel, ein
Kesselsteininhibitor und/oder einer oder mehrere andere
Korrosionsinhibitoren zusätzlich enthalten sind.
4. Korrosionsinhibitor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß nicht mehr als 3000
Gew.-Teile eines pH-Kontrollmittels, nicht mehr als 1000
Gew.-Teile eines Kesselsteininhibitors und/oder nicht
mehr als 1000 Gew.-Teile einer oder mehrerer
Korrosionsinhibitoren zusätzlich enthalten sind.
5. Korrosionsinhibitor nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das den pH regulierende
Mittel aus der Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid,
Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat umfassenden Gruppe
ausgewählt ist.
6. Korrosionsinhibitor nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kesselsteininhibitor
Phosphat ist.
7. Korrosionsinhibitor nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Phosphat aus der
primäres, sekundäres und tertiäres Natriumphosphat,
Natriumpolyphosphat und Natriumhexametaphosphat
umfassenden Gruppe ausgewählt ist.
8. Korrosionsinhibitor nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß weitere
Korrosionsinhibitoren neutralisierende oder
filmbildende Amine sind.
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