FR2501709A1 - PROCESS AND COMPOSITION FOR PREVENTING CORROSION IN AQUEOUS SYSTEMS - Google Patents
PROCESS AND COMPOSITION FOR PREVENTING CORROSION IN AQUEOUS SYSTEMS Download PDFInfo
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE ET UNE COMPOSITION POUR EMPECHER LA CORROSION DANS LES SYSTEMES AQUEUX; POUR EMPECHER LA CORROSION, ON AJOUTE AU SYSTEME L'ACIDE AMINO-5 TRIAZOLE-1, 2, 4 CARBOXYLIQUE-3 OU UN DE SES SELS, AVEC EVENTUELLEMENT EGALEMENT UN SEL DE ZINC ETOU UN PHOSPHATE OU PHOSPHONATE ORGANIQUES ETOU UN POLYMERE; UNE COMPOSITION INHIBITRICE CONTENANT DE L'ACIDE AMINO-5 TRIAZOLE-1, 2, 4 CARBOXYLIQUE-3 OU UN DE SES SELS ET UN OU PLUSIEURS DES COMPOSES PRECITES EST EGALEMENT DECRITE.THE INVENTION RELATES TO A METHOD AND COMPOSITION FOR PREVENTING CORROSION IN AQUEOUS SYSTEMS; TO PREVENT CORROSION, THE 5-AMINO-TRIAZOLE-1, 2, 4-3-CARBOXYLIC ACID OR ONE OF ITS SALTS IS ADDED TO THE SYSTEM, POSSIBLY ALSO A ZINC SALT AND OR AN ORGANIC PHOSPHATE OR PHOSPHONATE AND OR A POLYMER; AN INHIBITORING COMPOSITION CONTAINING 5-AMINO-TRIAZOLE-1, 2, 4-CARBOXYL-3 ACID OR ONE OF ITS SALTS AND ONE OR MORE OF THE ABOVE COMPOUNDS IS ALSO DESCRIBED.
Description
250 1 7 0 9250 1 7 0 9
La présente invention concerne un procédé et une The present invention relates to a method and a
composition pour empêcher la corrosion dans les systèmes aqueux. composition for preventing corrosion in aqueous systems.
On sait depuis un certain temps utiliser certains arylènetriazoles pour empêcher la corrosion dans les systèmes aqueux, en particulier les systèmes en contact avec un métal ferreux. Egale- It has been known for some time to use certain arylenetriazoles to prevent corrosion in aqueous systems, particularly systems in contact with a ferrous metal. Equal-
ment certains phosphonates organiques, polymères de bas poids molé- certain organic phosphonates, polymers of low molecular weight
culaire et sels de zinc,présentent certaines propriétés d'inhibition de la corrosion mais ne sont pas suffisamment efficaces poqr être utilisés seuls. L'invention repose sur la découverte qu'un type Zinc salts and salts have some corrosion inhibiting properties but are not effective enough to be used alone. The invention is based on the discovery that a type
particulier de triazole est efficace pour protéger les métaux fer- triazole is effective in protecting iron
reux contre la corrosion, ce triazole est l'acide amino-5 triazole-l,2,4 carboxylique-3 répondant à la formule: H For corrosion resistance, this triazole is 5-amino-1,2-triazole-3-carboxylic acid having the formula:
N NN N
lH2N.. 2N COORH I -NlH2N .. 2N COORH I -N
L'invention concerne un procédé pour Éviter la cor- The invention relates to a method for avoiding the cor-
rosion dans un système aqueux qui comprend l'addition au système aqueux d'acide amino-5 triazole-l,2,4 carboxylique-3. En général la concentration du triazole est de 0,5 à 20 et en particulier erosion in an aqueous system which comprises adding to the aqueous system 5-amino-1,2-triazole-3-carboxylic acid. In general, the concentration of triazole is 0.5 to 20 and in particular
de 1 à 10 mg/l.from 1 to 10 mg / l.
Ce triazole particulier assure non seulement une This particular triazole not only ensures
inhibition de la corrosion supérieure par exemple à celle du benso- inhibition of the higher corrosion for example that of the benso-
triazole, mais de plus on a découvert que la combinaison de ce triazole avec des sels de zinc, des phosphates et phosphonates organiques et des polymères de bas poids moléculaire, de façon typique soit un sel de zinc et un phosphonate organique, soit un phosphonate organique et un polymère de bas poids moléculaire, permet d'obtenir des effets synergiques. En d'autres termes on peut obtenir des résultats qui sont supérieurs à ce que permet de prévoir l'addition des résultats obtenus avec les ingrédients individuels. L'invention concerne donc également une composition convenant à l'addition à des milieux aqueux, qui comprend de l'acide amino-5 triazole-l,2,4 carboxylique-3 et au moins un composé choisi triazole, but furthermore it has been found that the combination of this triazole with zinc salts, organic phosphates and phosphonates and low molecular weight polymers, typically either a zinc salt and an organic phosphonate, or an organic phosphonate and a low molecular weight polymer provides synergistic effects. In other words, it is possible to obtain results which are greater than what is possible to predict the addition of the results obtained with the individual ingredients. The invention therefore also relates to a composition suitable for addition to aqueous media, which comprises 5-amino-1,2-triazole-3-carboxylic acid and at least one selected compound.
parmi un sel de zinc, un phosphate organique, un phosphonate orga- among a zinc salt, an organic phosphate, an organic phosphonate
nique et un polymère de bas poids moléculaire. Il est bien sûr and a low molecular weight polymer. It is of course
possible d'incorporer les ingrédients individuellement au système. possible to incorporate the ingredients individually into the system.
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Les phosphonates typiques que l'on peut utiliser dans l'invention comprennent ceux répondant à la formule générale: R1 Typical phosphonates that can be used in the invention include those of the general formula: R1
H20 3P-C-PO3H2 IIH20 3P-C-PO3H2 II
XX
dans laquelle R1 représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle inférieur (c'est-à-dire ayant 1 à 6 et en particulier 1 à 4 atomes de carbone) et X représente un atome d'hydrogène, un radical alkyle inférieur ou un radical hydroxy; ou répondant à la formule générale: R2 c in which R 1 represents a hydrogen atom or a lower alkyl radical (that is to say having 1 to 6 and in particular 1 to 4 carbon atoms) and X represents a hydrogen atom, a lower alkyl radical or a hydroxy radical; or having the general formula: R2 c
/ CHPO3H2/ CHPO3H2
3 N III3 N III
R3 ' CHPO3H2R3 'CHPO3H2
R3/2 R dans laquelle chacun des symboles R2 représente indépendamment R3 / 2 R in which each of R2 represents independently
un atome d'hydrogène ou un radical alkyle inférieur, et R3 repré- a hydrogen atom or a lower alkyl radical, and R3 represents
sente: R2feeling: R2
R2 CO3H2R2 CO3H2
ou 32 -C'H-PO3H2 ou - - N / x \CHPO3H2 o x est un nombre entier de 1 à 6, ou or 32 -C'H-PO3H2 or - - N / x \ CHPO3H2 where x is an integer from 1 to 6, or
R2R2
P03H2P03H2
CRPO3HCRPO3H
CHR 2 3 2CHR 2 3 2
I R2I R2
PO 3H2PO 3H2
o y est un nombre entier de 1 A 3; ou répondant à la formule générale: R4 I o y is an integer of 1 to 3; or having the general formula: R4 I
H203P C _COOH IVH203P C _COOH IV
ii
CH2COOHCH 2 COOH
dans laquelle R4 représente un atome d'hydrogène, un radical alkyle 6 in which R4 represents a hydrogen atom, an alkyl radical 6
R RR R
ou-CH-CH-COOH o R représente un atome d'hydrogène, un radical alkyle ou un radical carboxy et R6 représente un atome d'hydrogène or -CH-CH-COOH where R represents a hydrogen atom, an alkyl radical or a carboxy radical and R6 represents a hydrogen atom
ou un radical alkyle.or an alkyl radical.
Les phosphonates préférés sont l'acide hydroxyéthyli- Preferred phosphonates are hydroxyethyl
dènedisphosphonique (HEDPA), c'est-à-dire le composé de formule (II) dans laquelle R1 représente un radical méthyle et X représente un radical hydroxy; et l'acide nitrilo tris-méthylène phosphonique, c'est-à-dire le composé de formule (III) dans laquelle R2 représente un atome d'hydrogène et R représente denediaphosphonic acid (HEDPA), that is to say the compound of formula (II) in which R 1 represents a methyl radical and X represents a hydroxyl radical; and nitrilo tris-methylenephosphonic acid, that is to say the compound of formula (III) in which R 2 represents a hydrogen atom and R represents
R2R2
-CHPO3H2-CHPO3H2
La concentration du phosphonate dans le système est de façon appro- The concentration of phosphonate in the system is appreciably
priée de 1 à 50 et en particulier de 2 à 10 mg/l. from 1 to 50 and in particular from 2 to 10 mg / l.
Les polymères que l'on peut utiliser dans l'invention sont des produits d'addition vinyliques ayant un poids moléculaire de l'ordre de 500 à 100 000, possédant des motifs répondant à la formule générale: Y iR7 The polymers which can be used in the invention are vinyl adducts having a molecular weight of the order of 500 to 100,000, having units corresponding to the general formula: Y iR7
Z YZ Y
dans laquelle R représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle inférieur, Y représente -COOH, et Z représente un atome in which R represents a hydrogen atom or a lower alkyl radical, Y represents -COOH, and Z represents an atom
d'hydrogène ou -COOH, ou Y et Z représentent ensemble -CO-O-CO-. of hydrogen or -COOH, or Y and Z together represent -CO-O-CO-.
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Les polymères préférés sont les acides polyméthacryliques, c'est-à- Preferred polymers are polymethacrylic acids, i.e.
dire ceux o R représente un radical méthyle, Y représente -COOH et Z représente un atome d'hydrogène, ayant en particulier un poids those where R represents a methyl radical, Y represents -COOH and Z represents a hydrogen atom, in particular having a weight
moléculaire d'environ 5 000, et les acides polyacryliques, c'est-a- molecular weight of about 5,000, and polyacrylic acids, that is,
dire ceux o R7 et Z représentent tous deux un atome d'hydrogène et Y représente -COOH, ayant en particulier un poids moléculaire say those where R7 and Z both represent a hydrogen atom and Y represents -COOH, having in particular a molecular weight
d'environ 1 000. La concentration en polymère est de façon appro- approximately 1,000. The polymer concentration is appro-
priée de 1 à 50 et de préférence de 2 à 10 mg/l. from 1 to 50 and preferably from 2 to 10 mg / l.
-On peut préparer l'acide amino-5 triazole-l,2,4 car- The 5-amino-triazole-1,2,4-carazole acid can be prepared.
boxylique-3 par déshydratation de l'oxalylaminoguanidine Box-3 by dehydration of oxalylaminoguanidine
(HOOC-CONH.NH-CNH2)(HOOC-CONH.NH-CNH2)
NHNH
(voir par exemple Ann 1898, 303, 52) ou par chauffage du diazo- (see, for example, Ann 1898, 303, 52) or by heating the diazo-
acétate d'éthyle et de l'hydroxyde de potassium (voir par exemple Ber 1907, 40, 815, 1194). Ce dernier procédé forme également une ethyl acetate and potassium hydroxide (see eg Ber 1907, 40, 815, 1194). This latter method also forms a
certaine quantité d'acide amino-4 triazole-l,2,4 dicarboxylique-3,5. certain amount of 4-amino-1,4-triazole-3,5-dicarboxylic acid.
Les sels typiques de zinc que l'on peut utiliser sont le chlorure, le sulfate, le nitrate et l'acétate. De façon typique les sels de zinc peuvent être présents a raison de 0,5 à 20 et en The typical zinc salts that can be used are chloride, sulfate, nitrate and acetate. Typically the zinc salts may be present in the range of from 0.5 to 20 and
particulier de 1 a 10 mg de Zn/l.especially from 1 to 10 mg Zn / l.
Bien que les formules des phosphonates et des poly- Although the formulas for phosphonates and poly-
mères aient été présentées sous la forme des acides libres, il est évident qu'ils peuvent également être utilisés sous forme de sels organiques ou minéraux, en particulier un sel de métal alcalin, have been presented in the form of free acids, it is obvious that they can also be used in the form of organic or inorganic salts, in particular an alkali metal salt,
que l'on préfère, tel que le sodium ou le potassium, un sel d'am- preferred, such as sodium or potassium, a salt of
monium ou d'une amine inférieure ou un autre sel métallique. Le triazole peut non seulement former des sels comme ci-dessus mais également former des sels d'amine avec des acides minéraux; on peut monium or a lower amine or other metal salt. Triazole can not only form salts as above but also form amine salts with mineral acids; we can
l'utiliser sous ces formes.use it in these forms.
On notera que l'on peut incorporer d'autres matières peu toxiques utilisées classiquement dans le traitement des eaux, telles qu'un silicate, un phosphate ou polyphosphate minéraux et Note that one can incorporate other low-toxicity materials conventionally used in the treatment of water, such as mineral silicate, phosphate or polyphosphate and
des dérivés de la lignine.lignin derivatives.
L'invention est illustrée par les exemples non limi- The invention is illustrated by the nonlimited examples
tatifs suivants.following.
Exemples 1 à 4Examples 1 to 4
Effet sur l'acier doux.Effect on mild steel.
On plonge des échantillons d'acier doux dans de l'eau aérée et on les laisse séjourner à 18'C pendant 5 jours. On nettoie les échantillons et on les pèse avant et après l'essai et,à partir de la perte de poids constatée, on calcule la vitesse moyenne de corrosion que l'on exprime en millimètres par an. L'eau utilisée dans ces essais est l'eau de distribution de Widnes ayant une dureté totale de 140 mg/l, une alcalinité M de 100 mg/l et un indice Mild steel samples are immersed in aerated water and allowed to stand at 18 ° C for 5 days. The samples are cleaned and weighed before and after the test and, based on the observed weight loss, the average rate of corrosion expressed in millimeters per year is calculated. The water used in these tests is Widnes mains water with a total hardness of 140 mg / l, an M alkalinity of 100 mg / l and a
de Langelier de -0,5.from Langelier of -0.5.
Exemples 5 à 12Examples 5 to 12
Effet en mélénRe avec du zinc et un phosphonate. Effect in melenRe with zinc and phosphonate.
On met des échantillons d'acier doux en suspension dans un réservoir d'eau agitée maintenue à 60C, l'agitation étant Suspended mild steel samples are placed in a stirred water tank maintained at 60C with agitation
telle que l'entraînement d'air maintienne l'eau saturée en oxygène. such that the air entrainment keeps the water saturated with oxygen.
On remplace l'eau perdue par évaporation par de l'eau contenue dans une cuve surélevée au moyen d'un syphon à niveau constant pour maintenir constant le volume dans le réservoir. L'eau utilisée dans les essais est de l'eau de distribution de Widnes qui, par suite The water lost by evaporation is replaced by water contained in a raised tank by means of a constant level syphon to keep the volume in the reservoir constant. The water used in the tests is Widnes mains water which, as a result
de l'évaporation au cours de l'essai, est concentrée ou triple. Evaporation during the test is concentrated or triplicate.
Dans chaque traitement d'essai, on utilise une concentration triple de la normale pendant 24 heures pour passiver l'acier; on dilue ensuite à la concentration normale pendant le reste de l'essai. On effectue chaque essai pendant trois jours In each test treatment, a triple concentration of normal is used for 24 hours to passivate the steel; it is then diluted to normal concentration for the remainder of the test. Each test is carried out for three days
au minimum.at least.
Exemple n0 Concentration en I (mg/l) Vitesse de corrosion (mm/an) Example No. I concentration (mg / l) Corrosion rate (mm / year)
_ _ 0,46_ _ 0.46
2 25 0,402 25 0.40
3 50 0,383 50 0.38
4 100 0,334 100 0.33
250 1 7 0 9250 1 7 0 9
Dans ces exemples, le sel de zinc est le chlorure In these examples, the zinc salt is chloride
de zinc et le phosphonate est l'acide nitrilo tris-méthylène phos- of zinc and phosphonate is nitrilo tris-methylene phosphorus
phonique. Dans les exemples 9 et 12, on utilise également 5 mg/l sound. In Examples 9 and 12, 5 mg / l is also used
d'un ligninesulfonate.of a lignin sulphonate.
Exemples 13 à 20 Effet en mélange avec un phosphonate et un polymère On utilise un appareil d'essai de laboratoire dans lequel une pompe fait circuler de l'eau d'un réservoir maintenu & une température de 40 C à travers un ensemble en tubes de verre contenant les échantillons de métal étudié pour la renvoyer dans le réservoir en entrainant de l'air de façon à maintenir l'eau Examples 13 to 20 Effect Mixed with a Phosphonate and a Polymer A laboratory test apparatus is used in which a pump circulates water from a reservoir maintained at a temperature of 40 ° C through a tube assembly. glass containing the samples of metal studied to return it to the tank by drawing air in order to maintain the water
saturée en oxygène comme c'est le cas dans un circuit de refroi- saturated with oxygen as is the case in a cooling circuit
dissement ouvert. Les pertes d'eau par refroidissement sont com- open drainage. Cooling water losses are
pensées à partir d'un récipient surélevé au moyen d'un flotteur maintenant un volume constant dans le système, l'eau utilisée étant de l'eau de distribution de Widnes qui au cours de l'essai est thought from a raised container by means of a float maintaining a constant volume in the system, the water used being Widnes mains water which during the test is
concentrée au double par suite de l'évaporation. concentrated to double as a result of evaporation.
Dans chaque traitement d'essai, on utilise une con- In each test treatment, one uses a
centration triple de la normale pendant 24 heures pour passiver l'acier puis on dilue à la concentration normale pendant le reste Triple center of normal for 24 hours to passivate the steel then dilute to normal concentration for the rest
de l'essai. On effectue chaque essai pendant au minimum trois jours. of the test. Each test is carried out for at least three days.
Additifs (mg/1)Additives (mg / 1)
Exemple n ', Vitesse de cor-Example n ', Speed of cor-
Sel de zinc Phosphonate' Triazole I rosion (mm/an) (en Zn) Zinc salt Phosphonate Triazole I erosion (mm / year) (in Zn)
- - - 2,68- - - 2.68
6 10 - - 2,046 10 - - 2.04
7 - 10 - 1,577 - 10 - 1.57
8 - - 10 1,508 - - 10 1.50
9 5 4,25 - 0,839 5 4.25 - 0.83
10 - 2 0,5610 - 2 0.56
i l- 10 2 0,91i l- 10 2 0.91
12 5 4,25 2 0,07612 5 4.25 2 0.076
Dans ces exemples le phosphonate est un mélange 1/1 In these examples the phosphonate is a 1/1 mixture
d'acide hydroxyéthylidènediphosphonique et d'acice nitrilo tris- hydroxyethylidenediphosphonic acid and nitrilo trice
méthylène phosphonique, et le polymère est de l'acide polymdtha- methylene phosphonic acid, and the polymer is polymdthalic acid.
crylique ayant un poids moléculaire de 5 000, tous ces composés étant présents sous forme de leur sel de potassium. Dans les exemples 16 et 20, on utilise également 3 mg/l d'orthophosphate crylic having a molecular weight of 5,000, all these compounds being present in the form of their potassium salt. In Examples 16 and 20, 3 mg / l of orthophosphate is also used.
de potassium.of potassium.
Exemples 21 et 22 Comparaison avec le benzotriazole On effectue ces exemples dans les conditions décrites pour les exemples 5 A 12 (exemple 21) et pour les exemples 13 A 20 (exemple 22). i Examples 21 and 22 Comparison with benzotriazole These examples are carried out under the conditions described for Examples 5 to 12 (Example 21) and for Examples 13 to 20 (Example 22). i
Additifs (mg/l) Vitesse de cor-Additives (mg / l) Speed of cor-
Exemple n ,...Example n, ...
ExemPhoploae n*rosion (mm/an) Phosphonate Polymère Triazole I rosion ( an) ExemPhoploae n * erosion (mm / yr) Phosphonate Polymer Triazole I erosion (year)
13 ' - - 0,9713 '- - 0.97
14 7 - - 0,8314 7 - - 0.83
3 _ 0,593 _ 0.59
16 7 3 - 0,4616 7 3 - 0.46
17 7 - 5 0,6517 7 - 5 0.65
18 - 3 5 0,3718 - 3 5 0.37
19 - - 10 0,3319 - - 10 0.33
7 3 5 0,0587 3 5 0.058
I _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _I _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _
O tu to No -,.m "4 0> Additifs mg/l Exemple n Triazole I Benzotriazole Vitesse de corrosion Phosphonate Polymère Sel de zinc (mm/an) (en Zn) O tu to No -,. M 0 4> Additives mg / l Example n Triazole I Benzotriazole Corrosion rate Phosphonate Polymer Zinc salt (mm / year) (in Zn)
12 4,25 - 5 2 - 0,07612 4.25 - 5 2 - 0.076
21 4,25 - 5 - 2 0,1521 4.25 - 5 - 2 0.15
7 3 - 5 - 0,0587 3 - 5 - 0.058
22 7 3 - 5 0,06622 7 3 - 5 0.066
250 1 7 0 9250 1 7 0 9
Dans les exemples 12 et 21, le phosphonate est l'acide nitrilo trisméthylène phosphonique, le sel de zinc est le chlorure In Examples 12 and 21, the phosphonate is nitrilo trismethylene phosphonic acid, the zinc salt is chloride
de zinc et les compositions contiennent également 5 mg/1 d'un lignine- zinc and the compositions also contain 5 mg / l of a lignin-
sulfonate. Dans les exemples 20 et 22 le phosphonate est un mélange 1/1 d'acide hydroxyéthylidènediphosphonique et d'acide nitrilo tris- méthylène phosphonique, le polymère est un acide polyméthacrylique ayant un poids moléculaire de 5 000, tous ces composés étant présents sulfonate. In Examples 20 and 22 the phosphonate is a 1: 1 mixture of hydroxyethylidenediphosphonic acid and nitrilo-tris- methylenephosphonic acid, the polymer is a polymethacrylic acid having a molecular weight of 5,000, all of these compounds being present
sous forme de leur sel de potassium, et les compositions contien- in the form of their potassium salt, and the compositions contain
nent également 3 mg/l d'orthophosphonate de potassium. are also 3 mg / l of potassium orthophosphonate.
Ces exemples montrent que bien que le triazole I ait These examples show that although triazole I has
en soi des propriétés d'inhibition de la corrosion, celles-ci s'ac- in themselves corrosion inhibition properties, these are
croissent lorsqu'on incorpore un sel de zinc, un phosphonate ou un polymère et s'accroissent fortement lorsqu'on incorpore un sel de zinc et un phosphonate ou un phosphonate et un polymère, ce qui grow when a zinc salt, phosphonate or polymer is added and increase strongly when a zinc salt and a phosphonate or phosphonate and a polymer are incorporated, which
fait apparaître une synergie. Ses performances sont nettement supé- shows synergy. Its performance is clearly superior
rieures à celles du benzotriazole.than those of benzotriazole.
Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement & titre d'exemples non limitatifs Naturally, various modifications may be made by those skilled in the art to the devices or processes which have just been described as non-limiting examples.
sans sortir du cadre de l'invention. without departing from the scope of the invention.
250 1 7 0 9250 1 7 0 9
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