DE3904733C2 - Korrosionsinhibitor - Google Patents
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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.
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.
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.
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