DE3904733C2 - Korrosionsinhibitor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Korrosionsinhibitor, enthaltend Gerbsäure und/oder eines ihrer Salze und wenigstens eine Verbindung aus der Gruppe, die aus Aldonsäuren von Hexosen oder deren Salzen und Aldonsäuren von Heptosen oder deren Salzen besteht. Ein solcher Korrosionsinhibitor eignet sich zum Schützen von mit Wasser in Kontakt stehenden Metallen, insbesondere 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 direkten Kontakt mit menschlichen Körpern kommen kann, vermieden.

Die Verwendung von Sulfiten geht mit der Erzeugung eines Korrosion verursachenden Faktors, d. h. des Sulfitiones, 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.

Die DE-PS-871 395 offenbart die Verwendung von Zuckersäuren wie Aldonsäuren oder Cellobionsäure, als Mittel zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit von Metallen in sauren, neutralen oder alkalischen wäßrigen Lösungen.

Antikorrosionsmittel zur Verhinderung der Korrosion von Eisenoberflächen, bei denen Zuckerverbindungen oder deren Salze im Gemisch mit anorganischen Salzen mehrwertiger Metalle und einem in Wasser dispergierbarem Gerbstoff verwendet werden, beschreibt die DE-AS-15 21 899.

Die DE-AS-15 46 118 betrifft die Verwendung einer Lösung aus einer Mischung von Alkalihydroxid mit Alkaliglucoheptonat, die zusätzlich Gerbstoff bzw. Gerbstoffmischungen enthält, als Entfettungs-, Entrostungs- und Entlackungsmittel mit hoher Korrosionsschutzwirkung.

Aufgabe der Erfindung ist es einen Korrosionsinhibitor zur Verfügung zu stellen, der eine ausgezeichnete, korrosionsinhibierende Wirkung zeigt, 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 und der keine strenge Kontrolle seiner Konzentration in Wassersystemen erfordert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Korrosionsinhibitor, enthaltend Gerbsäure und/oder eines ihrer Salze und wenigstens eine Verbindung aus der Gruppe, die aus Aldonsäuren von Hexosen oder deren Salzen und Aldonsäuren von Heptosen oder deren Salzen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrosionsinhibitor außerdem einen Zucker enthält, gelöst.

Beispiele für Salze der Gerbsäure, die erfindungsgemäß verwendbar sind, ist Natriumtannat, Kaliumtannat und Ammoniumtannat.

Erfindungsgemäß verwendbare Zucker sind beispielsweise D-Glucose, Fructose, Mannose und Galactose.

Als Beispiele für erfindungsgemäß verwendbare Aldonsäuren von Hexosen können Hexonsäuren, beispielsweise Gluconsäure, Allonsäure, Altronsäure, Mannonsäure und Galactonsäure erwähnt werden.

Als Beispiele für erfindungsgemäß verwendbare Aldonsäuren von Heptosen können Glucoheptonsäure, Mannoheptonsäure und Galactoheptonsäure 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 oder 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 Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat

Auch bezüglich der Art des Kesselsteininhibitors, der zusätzlich verwendet werden kann, gibt es keine besonderen Einschränkungen. Beispiele für verwendbare Kesselsteininhibitoren sind Phosphate, so wie primäres, sekundäres und tertiäres Natriumphosphat, Natriumtripolyphosphat und Natriumhexametaphosphat und wasserlösliche Polymere, beispielsweise Natriumpolyacrylate.

Als 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 S00 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.

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 erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

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 SO₄ ^2-), 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 9807 hPa (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 Kessel 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 obenbeschriebene 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 Korrosionssinhibitionsgrade aufweist.

Beispiel 2

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 (9)

1. Korrosionsinhibitor, enthaltend Gerbsäure und/oder eines ihrer Salze und wenigstens eine Verbindung aus der Gruppe, die aus Aldonsäuren von Hexosen oder deren Salzen und Aldonsäuren von Heptosen oder deren Salzen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrosionsinhibitor außerdem einen Zucker enthält.

2. Korrosionsinhibitor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zucker aus der Gruppe D-Glucose, Fructose, Mannose und Galactose gewählt wird.

3. Korrosionsinhibitor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er 100 bis 500 Gew.-Teile des Zuckers und 100 bis 2000 Gew.-Teile der einen oder mehreren 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.

4. Korrosionsinhibitor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein den pH regulierendes Mittel, ein Kesselsteininhibitor und/oder ein oder mehrere andere Korrosionsinhibitoren zusätzlich enthalten sind.

5. Korrosionsinhibitor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nicht mehr als 3000 Gew.-Teile des den pH regulierenden Mittels, nicht mehr als 1000 Gew.-Teile des Kesselsteininhibitors und/oder nicht mehr als 1000 Gew.-Teile eines oder mehrerer der anderen Korrosionsinhibitoren zusätzlich enthalten sind.

6. Korrosionsinhibitor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das den pH regulierende Mittel aus der Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat umfassenden Gruppe ausgewählt ist.

7. Korrosionsinhibitor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kesselsteininhibitor ein Phosphat ist.

8. Korrosionsinhibitor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Phosphat aus der primäres, sekundäres und tertiäres Natriumphosphat, Natriumtripolyphosphat und Natriumhexametaphosphat umfassenden Gruppe ausgewählt ist.

9. Korrosionsinhibitor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die anderen Korrosionsinhibitoren neutralisierende oder filmbildende Amine sind.