DK152766B - Korrosionsinhibitor for vanddampkondensatsystemer, samt fremgangsmaade til inhibering af korrosion afsaadanne systemer - Google Patents

Description

Opfindelsen angår en korrosionsinhibitor for vand-damp-kondensatsystemer og en fremgangsmåde til korrosionskontrol i vanddampkondensatsystemer og andre vandige systemer, hvori mineralindholdet er relativt lavt, ved hjælp af denne inhibitor.

Især angår opfindelsen en fremgangsmåde til forhindring af korrosion i vanddampkondensatsystemer i form af anvendelsen af methoxypropylamin i kombination med hydrazin for at kontrollere vanddampkondensatsystemer eller andre vandige systemer med lavt tørstofindhold.

Kondensatkorrosionsbeskyttelse er et stadigt voksende fænomen ved drift af vandførende anlæg. I disse energibevidste tider vil en forøgelse af mængden og kvaliteten af kondensat resultere i besparelser af vand og varme i . det totale kedelsystem.

i historisk henseende har virkningen af opløste gasser, såsom oxygen og carbondioxid, været to af de hovedfaktorer, der fører til kondensatkorrosion. For at forstå den rolle, som oxygen og carbondioxid spiller i korrosionen, må man forstå korrosionens elektrokemiske natur. Rent vand har meget lille virkning på rent jern, men denne situation forekommer sjældent. Under de fleste omstændigheder foreligger der en tendens til, at jern vil opløses i vand, og der frigøres to elektroner for hvert atom, som opløses. Disse elektroner overføres til hydrogenioner, der er tilstede i vand, og ionerne reduceres til elementært, gasformigt hydrogen. Al virkning hører op på dette stadium, hvis hydrognet forbliver på overfladen af metallet, fordi der dannes et beskyttende overtræk, der interfererer med passagen af elektroner. Imidlertid tjener ethvert middel, der forøger antallet af hydrogenioner, der er tilstede i vandet, eller som vil fjerne den beskyttende film, til at forøge korrosionshastigheden.

Når carbondioxid opløses, reagerer det med vand til dannelse af carbonsyre, som leverer yderligere aktivt hydrogen til systemet. Jern fortrænger hydrogenet fra denne syre. Når der også foreligger oxygen i vandet, finder der en tofoldig reaktion sted. Nogle molekyler af oxygen kombineres med det fortrængte hydrogen og udsætter således metallet for et frisk angreb. Andre oxygenmolekyler kombineres med jernioner til dannelse af uopløselige rustforbindelser.

En større korroderende indflydelse end den blotte opløsende tendens af jern er eksistensen af en heterogen overflade i kommercielt jern og stål på grund af forekomsten af overfladiske mangler, der har tendens til at danne galvanisk element med det tilstødende basismetal. Elektroner bliver frigjort fra anoderne af disse galvaniske elementer til hydrogenionerne ved den tilstødende katiodiske overflade, hvorved det korroderende areal forøges og korrosionshastigheden accelereres.

Det første korrosionsprodukt kan konverteres til ferri-oxid, der kun udviser en løs adhæsion, og som gør korrosionen endnu mere udpræget ved at afblokere arealer, så oxygen kan få adgang. Disse arealer bliver anodiske, og der frembringes galvaniske jernoxid-elementer. Jernet under oxidudfældningen opløses derpå, og der udvikles kraterdannelse. Som resultat fremkommer der et angreb af carbondioxid, hvorved metaltykkelsen forringes, og hvorved der dannes riller i metallet.

For de systemer, som tillader det, vil filmdannende aminer frembringe beskyttelse mod kondensatkorrosion mod både oxygen og carbondioxid. Imidlertid kan mange industrielle systemer ikke tåle filmdannende aminer og må gøre brug af neutraliserende aminer.

Den ideelle neutraliserende amin bør udvise følgende egenskaber: 1. Fordelingsforholdet bør være så højt, at en betydelig mængde af den neutraliserende amin, der er tilført kedlen, vil genfindes i kondensatet. Dette vil reducere tabet af neutraliserende amin via udblæsning.

2. Fordelingsforholdet bør ikke være for højt for at holde tab hidrørende fra luftning og udluftning på et minimum. Fordelingsforholdet er forholdet mellem mængden af amin i dampfasen og mængden af amin i væskefasen .

3. Værdien af basiciteten bør være moderat høj eller meget høj, således at aminen på effektiv måde vil neutralisere hele den mængde af carbondioxid, der findes .

4. Den neutraliserende amin bør have en tilstrækkelig hydrolytisk og termisk stabilitet til, at den ikke vil nedbrydes til ammoniak og andre forbindelser i kedlen eller til overophedet eller mættet damp.

5. Den neutraliserende amin bør være en vandopløselig væske med henblik på den lette dosering.

Man har anvendt sådanne neutraliserende aminer som cyclohexylamin og morpholin, men de udviser adskillige ulemper. P.eks. har cyclohexylamin et højt fordelingsforhold, og som følge deraf undslipper der væsentlige mængder cyclohexylamin fra systemet gennem udluftningsventilen. Morpholin har på den anden side en lav værdi af basiciteten, hvilket betyder, at der kræves mere morpholin til at opnå høje værdier af pH i kondensatsystemet, og det har også et meget lavt fordelingsforhold, hvilket betyder, at væsentlige mængder deraf tabes via udblæsning.

Korrosionsinhibitoren ifølge opfindelsen eliminerer de ovenfor angivne ulemper af cyclohexylamin og morpholin, idet den indeholder methoxypropylamin, som har et meget ønskværdigt fordelingsforhold og en ret høj basicitets-værdi, og i det hydrazinet fungerer som et opfangnings-middel for oxygen.

Under drift bør man opretholde korrosionsinhibitorkoncentrationer på 22 til 1000 mg/1, fortrinsvis 85 til 100 mg/1, i vanddampkondensatsystemet. Korrosionsinhibitoren bør indeholde fra ca. 85% til ca. 99% methoxypropylamin og fra ca. 1% til ca. 15% af oxygenkorrosionsinhibitoren. Korrosionsinhibitoren ifølge opfindelsen kan tilføres til vanddampkondensatsystemet, som behandles ved konventionelle væsketilførselsorganer, eller den kan tilføres til fødevandet til kedlen eller direkte til vanddamptilførselsledningerne.

De følgende eksempler skal illustrere anvendelsen af methoxypropylamin i kombination med hydrazin som korrosionsinhibitor for vanddampkondensat, i henhold til den tekniske lære ifølge opfindelsen.

EKSEMPEL 1

Fordelingsforhold af et antal neutraliserende aminer blev beregnet ved at fremstille opløsninger af hver amin, der har en koncentration på 100 mg/1, og ved at tilsætte 500 ml af denne opløsning til en saltvands-beholder, der langsomt og ensartet bliver opvarmet, således at der produceres 100 ml destillat hver 40' minut. Yderligere opløsning indføres manuelt til saltvands-beholderen hvert 5' til hvert 10' minut for at bibeholde opløsningen i saltvands-beholderen på 500 ml mærket.

Hver 100 ml aliquot af destillat opsamles, og pH bestemmes, indtil der opnås et konstant pH for tre på hinanden følgende aliquote mængder. Dette tages som tegn på, at etableringen af ligevægtsbetingelser foreligger. Ved ligevægt bliver saltvandet og de sluttelige 100 ml analyseret ved gaskromatografi for at bestemme mængden af amin i hver og fordelingsforholdet (DR), beregnet i henhold til følgende formel:

På lignende måde beregnes basicitetsværdien (Kfc>) eller målet for aminens evne til at reagere med carbondioxid i henhold til formlen:

hvor [BH+], [OH-] og [B°] er defineret som: [BH+] = koncentration af dissocieret amin [0H“] = hydroxidkoncentration [B°] = koncentration af fri, udissocieret amin

Resultaterne af disse forsøg og beregninger er vist i tabel 1.

TABEL 1 Åminegenskaber

Mole- Fordelings- kylvæqt _Kh forhold

Cyclohexylamin 89 153 x 10“® 3,8

Morpholin 87 2,4 x 10“® 0,4

Diethylaminethanol 117 52 x 10“® 2,7 2-amino,2-methyl- propanol 89 40 x 10“® 0,3

Methoxypropylamin 89 130 x 10“® 1,0

Hydrazin 32 1,7 x 10“® EKSEMPEL 2

Den hydrolytisk-termiske stabilitet af forskellige neutraliserende aminer måles ved en prøve, hvori den neutraliserende koncentration på 1000 mg/1 autoklaveres i 24 timer ved 42,2 kg/cm^ (254 °C) og den sluttelige koncentration af ammoniak måles. Resultaterne af denne prøve er angivet i tabel 2.

TABEL 2

Amin mg/1 NH3

Methoxypropylamin <1,0

Morpholin 1,6

Cyclohexylamin 3,3

Diethylaminoethanol* 2,4

Aminomethylpropanol 124,0 * Diethylaminoethanol nedbrydes i væsentligt omfang til diethylamin.

EKSEMPEL 3

Et kondensatprøvesystem anvendes til at evaluere neutraliserende aminer. Dette system omfatter en kedel, der er i stand til at producere 45 kg/time af vanddamp under et tryk af 14 kg/cm , pumper og doseringsorganer til at kontrollere sammensætningen af suppleringsvandet til kedlen, og kølespiraler med temperaturkontrolorganer til at kondensere vanddampen. Kondensatet bliver recirkuleret via et prøvekredsløb, hvor korrosionshastigheden evalueres med metalstykker og korrosometerprøver. Prøvevandet er destilleret vand, som indeholder <1 mg/1 SO4, <1 mg/1 Cl, <1 mg/1 SIO2 og 10 mg/1 CO2.

I tabel 3 anføres resultaterne af korrosionsprøver i dette system.

TABEL 3

Korrosionshastighed/ % reduk-Koncen- tion i forhold Inhibitor pH tration til blindprøve

Blindprøve --- 0 0 %

Cyclohexylamin 8,5 37,5 mg/1 48 %

Morpholin 8,5 152 mg/1 73 %

Methoxy- propylamin 8,5 106 mg/1 75 % EKSEMPEL 4

Kondensatprøvesystemet fra eksempel 3 blev anvendt til påvisning af effekten af tilsætningen af hydrazin til methoxypropylamin ved inhiberingen af korrosion.

TABEL 4 Mængde af Inhibering pr.

inhibitor Inhibe- ppm af tilgængeinhibitor pH i systemet ring ligt produkt

Blindprøve --- ·--- 0 % 0,00 % MPA 8,5 106 ppm 75 % 0,71 % 7% hydrazin/ 93% MPA 8,5 61 ppm 83 % 1,36 % 15% hydrazin/ 85% MPA 8,5 61 ppm 71 % 1,16 %

Hydrazin 8,5 22 ppm 19 % 0,85 % 1% hydrazin/ 99% MPA 8,5 49,5 ppm 55 % 1,11 % * MPA = methoxypropylamin

Claims (4)

1. Korrosionsinhibitor for vanddampkondensatsystemer, kendetegnet ved, at den i det væsentlige består af methoxypropylamin og hydrazin.

2. Korrosionsinhibitor ifølge krav-1, kendetegnet ved, at den indeholder mellem 1 og 15 vægt-% hydrazin.

3. Fremgangsmåde til inhibering af korrosion i vanddampkondensatsystemer, kendetegnet ved, at man opretholder en koncentration på mindst 22 mg/1 af korrosionsinhibitoren ifølge krav 1 og 2.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 3, kendetegnet ved, at korrosionsinhibitoren indeholder mellem 1 og 15 vægt-% hydrazin.