NO782640L - Aminoalkylenfosfonsyre-derivater med avsetnings- og korrosjonshemmende virkning - Google Patents

Aminoalkylenfosfonsyre-derivater med avsetnings- og korrosjonshemmende virkning

Info

Publication number
NO782640L
NO782640L NO782640A NO782640A NO782640L NO 782640 L NO782640 L NO 782640L NO 782640 A NO782640 A NO 782640A NO 782640 A NO782640 A NO 782640A NO 782640 L NO782640 L NO 782640L
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
dioxide
thiophenamine
phosphonomethyl
compound according
identified
Prior art date
Application number
NO782640A
Other languages
English (en)
Inventor
Joseph Gabriel Egon Fenyes
John Dominic Pera
Original Assignee
Buckman Labor Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Buckman Labor Inc filed Critical Buckman Labor Inc
Publication of NO782640L publication Critical patent/NO782640L/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02Phosphorus compounds
    • C07F9/547Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom
    • C07F9/6553Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having sulfur atoms, with or without selenium or tellurium atoms, as the only ring hetero atoms
    • C07F9/655345Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having sulfur atoms, with or without selenium or tellurium atoms, as the only ring hetero atoms the sulfur atom being part of a five-membered ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F5/00Softening water; Preventing scale; Adding scale preventatives or scale removers to water, e.g. adding sequestering agents
    • C02F5/08Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents
    • C02F5/10Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents using organic substances
    • C02F5/14Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents using organic substances containing phosphorus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F11/00Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent
    • C23F11/08Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids
    • C23F11/10Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids using organic inhibitors
    • C23F11/167Phosphorus-containing compounds
    • C23F11/1676Phosphonic acids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
  • Anti-Oxidant Or Stabilizer Compositions (AREA)

Description

Denne oppfinnelse angår fosfonalkylen-derivater av tetrahydrotiofenamin-1,1-dioksyder og anvendelse av samme for å hindre eller hemme avsetning av belegg og slam på varmeoverførings-flater i kjølevannssystemer og kjeler. De nye stoffkomposisjoner som kan- anvendes ifølge oppfinnelsen, kan også defineres som amino-alkylenf osf onsyrer, og deres alkalimetallsalter, med formelen
og R er hydrogen eller er hydrogen eller
R2er en alkylgruppe inneholdende
1-4 karbonatomer, 2-hydroksyetyl, 2-hydroksypropyl,
3-klor-2-hydroksypropyl,
R-, og R. kan være like eller forskjellige og velges fra gruppen bestående av hydrogen og en alkylgruppe inneholdende 1-4 karbonatomer; n er 1 eller 2; M er hydrogen eller et alkalimetall; med det vilkår ar når R er og med det ytterligere vilkår at R^er hydrogen bare når R~er
Fosfonalkylen-tetrahydrotiofenamin-1,1-dioksydene fremstilles ved konvensjonelle metoder under anvendelse av primære eller sekundære tetrahydrotiofenamin-1,1-dioksyder eller deres hydroklorider, et aldehyd eller et keton, og ortofosforsyrling.
De primære og sekundære tetrahydrotiofenamin-1,1-dioksyder som anvendes ved fremstillingen av forbindelsene ifølge oppfinnelsen, blir vanligvis fremstilt ved omsetning av 2,5-dihydrotiofen-1,1- dioksyd med ammoniakk og primære aminer. Typiske eksempler på aminer som kan anvendes, er tetrahydro-3-tiofenamin-1,1-dioksyd, tetrahydro-N-metyl-3-tiofenamin-1,1-dioksyd, N-etyltetrahydro-3-tiofenamin-1,1-dioksyd, tetrahydro-N-propyl-3-tiofenamin-1,1-dioksyd, N-n-butyltetrahydro-3-tiofenamin-1,1-dioksyd, tetrahydro-N-lsopropyl-3-tiofenamin-1,1-dioksyd, tetrahydro-N-isobutyl-3-tiofenamin-1,1-dioksyd, N-sek-butyltetrahydro-3-tiofenamin-1,1-dioksyd, tetrahydro-N.( 2-hydroksyetyl) -3-tiof enamin-1,1-dioksyd, tetrahydro-N-(2-hydroksypropyl)-3-tiofenamin-1,1-dioksyd, N-(3-klor-2-hydroksypropyl)-tetrahydro-3-tiofenamin-1,1-dioksyd, tetrahydro-3,4-tiofendiamin-1,1-dioksyd, N,N 1-metylenbis(tetrahydro-3-tiofenamin)-1,1,1',1'-tetraoksyd og N,N<1->etylenbis(tetrahydro-3-tiofenamin)-1,1,1<1>,1'-tetraoksyd.
Aldehyder og ketoner som kan anvendes ved fremstillingen, har formelen
hvor R_ og R^ er like eller forskjellige og velges fra gruppen bestående av hydrogen og alkylgruppér inneholdende 1-4 karbonatomer.
Typiske eksempler på egnede aldehyder er formaldehyd, acetaldehyd, propionaldehyd og butyraldehyd. Typiske eksempler på egnede ketoner er aceton, metyletylketon, 2-pentanon, metyl-isobutyl-keton og dietylketon.
Ortofosforsyrling er lett tilgjengelig i handelen.-
Den kan anvendes for her nevnte formål enten som syren eller i form av dennes salter, så som mono- eller di-alkalimetallsalter. Når ortofosforsyrling anvendes i form av et salt, bør det vanligvis også anvendes en liten mengde av en supplerende syre for effektivt å omdanne saltformen til den mer reaktive ortofosforsyrling.
Kjølevannssystemer er utsatt for dannelse av belegg.
Belegg kan dannes når konsentrasjonen av et oppløst stoff i kjøle-vann blir høyere enn stoffets oppløselighet i vannet. Særlig kan det være et problem når det gjelder stoffer som har en invers opp-løselighetskurve, dvs. et materiale hvis oppløselighet avtar med stigende temperatur. Siden vanntemperaturen ved eller nær varme-overføringsflater er høyere enn i systemet for øvrig, vil slike materialers oppløselighet være lavere i disse områder. Følgelig har de tendens til å utfelles og danne belegg som nedsetter varme-overføringseffektiviteten.
Et av de viktige beleggdannende materialer i kjølevanns-systemer er kalsiumkarbonat dannet ved spaltning av kalsiumbi-karbonat. Denne forbindelse har ikke bare en invers oppløselig-hetskurve, men dens oppløselighet er vesentlig lavere i de fleste typiske kjølevannssysterner enn nesten alle andre potensielle beleggdannende stoffer som forekommer i slike systemer. Kalsiumkarbonat er selvsagt oppløselig i sure oppløsninger, og problemene med beleggdannelse avtar derfor med fallende pH i kjølevannet. Oftest holdes imidlertid kjølevannets pH på den alkaliske side, idet korrosjonen derved reduseres, og kalsiumkarbonat-belegg er derfor et potensielt problem. Kalsiumsulfat, kalsiumfosfat, bariumsulfat og jern(III)-hydroksyd kan også bevirke beleggdannelse. Et beleggforebyggende produkt må således, om det skal være egnet innenfor et bredt anvendelsesområde, kunne virke tilfredsstillende overfor forskjellige typer av belegg.
Det er velkjent at driften av kommersielle og industrielle kjølesystemer influeres på uheldig måte av flere forskjellige faktorer. En av disse faktorer, sannsynligvis en av de alvorligste, er korrosjon på metalliske deler som kommer i kontakt med vannet. Korrosjon virker, om den ikke motvirkes, hurtig nedbrytende på metalliske konstruksjonsmaterialer i. kjøletårn og tilhørende utstyr så som pumper, ledninger og ventiler, med betydelige tap i kjøle-systemets ytelse til følge. En regulert avtapning og regulering av kjølevannets pH og andre driftsvariable bidrar til å redusere korrosjon, men kjemisk behandling av vannet er vanligvis det mest effektive og økonomiske middel til å redusere problemet, særlig når det er nødvendig eller ønskelig å spare vann ved resirkulering.
Problemer som gjør seg gjeldenede i forbindelse med dampkjeler og vanndampsystemer innbefatter dannelse av belegg og andre avsetninger, korrosjon og skum. Belegg og andre avsetninger på varmeoverføringsflater kan medføre tap i dampkjelens termiske yte-evne og kan bringe temperaturen i kjelmetallét til å stige. Under beleggdannende betingelser kan temperaturen bli så høy at det fører til metallsvikt på grunn av overoppheting. Korrosjon i dampkjeler og dampsystemer kan også føre til kjelmetallsvikt og skade på damp-og kondensatledninger.
Den viktigste kilde for avsetninger i dampkjeler er oppløste mineralske stoffer i kjelevannet. Uttrykket "kjelestein"
er vanlig anvendt for avsetninger som hefter til de kjelflater som vannet kommer i berøring med, mens ikke vedheftende avsetninger kalles "slam". Kjelestein avstedkommer større vanskeligheter, idet slammet kan spyles ut av' systemet ved utblåsning eller lett vaskes ut, mens kjelestein normalt bare kan fjernes ved mekanisk eller kjemisk rensning av kjelen.
I naturlig ubehandlet vann er det særlig kalsiumkarbonat, kalsiumsulfat, magnesiumhydroksyd og silika som gir opphav til kjelestein og slam. Den vanligste kjelesteinstype i dampkjeler er vel kalsiumkarbonat, men kalsiumsulfat er vanligvis mest brysomt. Kalsiumsulfat medfører flere vanskeligheter, da dets oppløselighet avtar hurtigere med stigende temperatur enn hva tilfellet er for andre stoffer, og den kjelestein som det danner, er hard, tett og vanskelig å fjerne. På den annen side har kalsiumkarbonat tendens til å danne slam mer'enn kjelestein, og den kjelestein som kalsiumkarbonat danner, er vanligvis mykere og lettere å fjerne. Utfelt magnesiumhydroksyd er ikke sterkt vedheftende og danner gjerne slam heller enn kjelestein.
Aminoalkylenfosfonsyrene ifølge oppfinnelsen og saltene
av disse kan anvendes i form av faste stoffer, oppløsninger i vann eller i polare organiske løsningsmidler eller i blandinger av vann og organiske løsningsmidler. Aminoalkylenfosfonatene kan ved anvendelse som middel mot kjelestein anvendes alene eller sammen med andre kjelesteinsinhibitorer. Som eksempler kan det nevnes alkali-metallfosfater, alkalimetallpolyfosfater, alkalimetalltripolyfosfater, alkalimetallpyrofosfater, organiske vannoppløselige polymerer inneholdende en lineær hydrokarbon-forbindelse med sidekjede-karboksylsyregrupper eksemplifisert ved strukturen:
hvor R er hydrogen eller -COOH og R' er hydrogen eller metyl. Disse polymerer kan fremstilles av akrylsyre eller metakrylsyre. Polymerer
av maleinsyreanhydrid kan fremstilles og anhydridgruppen hydrolyseres med vann til karboksylsyregrupper. Akrylnitril- og akrylamin-polymerer kan også hydrolyseres méd varme alkaliske oppløsninger, hvorved ammoniakk fjernes og karboksylsyresalter dannes. Kopolymerer av alle de nevnte monomerer kan også frem stilles, og disse kopolymerer kan hydrolyseres under dannelse av karboksylsyregrupper hvis anhydrid-, amid- eller nitril-
grupper foreligger i kopolymeren. Disse polymerer kan anvendes som den frie syre eller som vannoppløselige salter, så som alkalimetall- og jordalkalimetall-saltene. De polymerer som anvendes ved den foreliggende oppfinnelse, er enten kommersielt tilgjengelige eller fremgangsmåter til fremstilling av polymerene er kjent. Dessuten kan poly(akrylamid) med lav molekylvekt kombineres med fosfonatene ifølge oppfinnelsen.
Aminoalkylenfosfonsyrene ifølge oppfinnelsen kan anvendes sammen med slike polymerer som poly(akrylsyre), idet begge ingredi-enser anvendes som frie syrer. Dette er fordelaktig når produktene, anvendes i lukkede systemer så som resirkulerte kjølevannssystemer.
I slike systemer øker vannets innhold av faste stoffer ved for-dampning av vann, samtidig som pH-verdien stiger, særlig hvis alkaliske belegghindrende midler anvendes. Ved disse systemer kan oppkonsentreringssyklusene økes markert hvis additivet har en pH
på den sure siden.
Aminoalkylenfosfonatene ifølge oppfinnelsen virker som korrosjonsinhibitorer for bløtt stål hvis relativt høye konsentra-sjoner anvendes. Preparater av disse fosfonater med slike korrosjonsinhibitorer ' som vannoppløselige sinksalter vil gi både en belegghindrende virkning og en synergisk korrosjonsbeskyttelse. Kombinasjoner av fosfonatene med 2-merkaptobenzotiazol, benzotriazol og tolyltriazol vil gi god korrosjonsbeskyttelse av både kobber-legeringer og stål. Andre forbindelser som har vært anvendt som korrosjonsinhibitorer og som kan anvendes i kombinasjon med amino-alkylenf osf onatene ifølge oppfinnelsen, er eksempelvis fosfater, polyfosfater, vannoppløselige organiske polymerer, silikater, ditio-karbomater, nitritter, oksazoler, imidazoler, ligniner, lignosulfonat, tanniner, fosforsyreestere, borsyreestere, alkalimetallsalter av uorganiske molybden- og krom-forbindelser.
Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse og tilveiebringe nye aminoalkylenfosfonsyrer med verdifulle egenskaper.
Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe alkalimetallsalter av slike nye aminoalkylenfosfonsyrer.
Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et produkt som er forenelig med andre vannbehandlings-midler for oppnåelse av maksimal effektivitet når det gjelder å 'hindre dannelse av kjelestein og lignende belegg så vel som korrosjon.
Disse og andre formål og fordeler vil fremgå av den følgende beskrivelse.
For oppnåelse av de ovenfor nevnte og beslektede formål omfatter oppfinnelsen de nedenfor og spesielt i kravene angitte trekk, idet den følgende beskrivelse angir detaljert visse illustrerende utførelsesformer av oppfinnelsen; disse utførelses-former omfatter imidlertid bare noen av de forskjellige måter på hvilke oppfinnelsens prinsipper kan benyttes.
Den mengde som anvendes av de belegg-, slam- og korrosjons-hindrende midler iføige oppfinnelsen, så vel som anvendelsesmåten, avhenger av arten av de problemer som forårsakes av belegg og slam i det aktuelle system. I alminnelighet vil egnede mengder av aminoalkylenfosfonsyren eller et salt derav ligge i områder 0,5-500 deler pr. million vektdeler vann. Foretrukne mengder varierer fra 1,0 til 200. deler pr. million deler vann. Det vil selvsagt forstås at større mengder kan anvendes, men dette er vanligvis ikke ønskelig, da omkostningene øker uten at det oppnås en rimelig god forbedring av resultatene.
De følgende eksempler vil ytterligere belyse, oppfinnelsen. Oppfinnelsen er imidlertid ikke begrenset til de betingelser eller detaljer som er angitt i eksemplene.
Eksempel 1
Tetrahydro- 3- tiofenamin- 1, 1- dioksyd- hydroklorid
En oppløsning av 2,5-dihydrotiofen-1,1-dioksyd (50,0 deler) i 29% NH^OH (180 ml) ble oppvarmet i en 1-liters autoklav av rustfritt stål ved 80-86°C i 7 timer. Blandingen ble inndampet under redusert trykk til en gul olje, som ble filtrert, oppløst i etanol (150 ml) og behandlet med-konsentrert HC1 (100 ml). Tilsetning av etyleter (100 ml) til den resulterende blanding utfelte det krystal-linske hydroklorid, som ble oppsamlet, vasket med eter og tørket i vakuum over P205*Smeltepunkt 220°C. Utbytte 54,9 g (75,5% av teoretisk utbytte.
Eksempel 2
N- metyltetrahydro- 3- tiofenamin- 1, 1- dioksyd- hydroklorid
Fremgangsmåten i eksempel 1 ble gjentatt under anvendelse av 50% vandig monometylamin (174 ml) istedenfor ammoniumhydroksydet i eksempel 1. Det erholdtes 64,7 g av et hvitt krystallinsk fast stoff, tilsvarende et utbytte på 82,2% av det teoretiske basert på 2,5-dihydrotiofen-1,1-dioksydet. Det faste stoff sublimerer over 180°C og smelter mellom 205 og 210°C.
Eksempel 3
N- hydroksyetyltetrahydro- 3- tiofenamin- 1, 1- dioksyd- hydroklorid
Fremgangsmåten i eksempel 1 ble gjentatt under anvendelse av 95% monoetanolamin (28,6 deler) istedenfor ammoniumhydroksydet i eksempel 1. Et klebrig fast stoff ble frafiltrert etter- behandling med saltsyre, og etter tørking i vakuum over E^^sveide stoffet 59,6 g (78,5% av teoretisk), sm.p. 122-124°C.
Eksempel 4
Tetrahydro- N, N- bis( fosfonometyl)- 3- tiofenamin- 1, 1- dioksyd
Metode 1:
En blanding av tetrahydro-3-tiofenamin-1,1-dioksyd-hydroklorid (171,6 deler; 1,0 mol), 258 deler 70%-ig vandig ortofosforsyrling (2,2 mol) og 73,4 deler 90%-ig paraformaldehyd (2,2 mol) ble oppvarmet under tilbakeløp i 3 timer. Etter kjøling ble blandingen rørt inn i 750 ml etanol. Det hvite klebrige bunnfall som erholdtes, ble triturert under etanol og ga et filtrerbart hvitt hydroskopisk fast stoff, som etter tøring over V>^
i en vakuum-eksikator veide 163,7 g (50,6%. av teoretisk).
Metode 2:
Til tetrahydro-3-tiofenamin-1,1-dioksyd (270,4 deler;
2,0 mol), og konsentrert saltsyre (197,2 deler; 2,0 mol) ble tilsatt med en slik hastighet at temperaturen ble holdt under 50°C. Dette ble fulgt av tilsetning av 70%-ig vandig ortofosforsyrling
(468,6 deler; 4,0 mol). Den resulterende blanding ble oppvarmet til 60-65°C, ved hvilken temperatur 37%-ig vandig, formaldehyd (356,8 deler; 4,4 mol) ble tilsatt i løpet av 30-40 minutter. Oppvarmningen ble fortsatt, og temperaturen steg til 108°C, og blandingen ble oppvarmet under tilbakeløp i 1 time etter'at til-setningen av formaldehydet var fullført. Det erholdtes en 50%-ig vandig oppløsning av forbindelsen som skulle fremstilles.
Eksempel 5
Tetrahydro- N- metyl- N-( fosfonometyl)- 3- tiofenamin- 1, 1- dioksyd
En blanding av N-metyltetrahydro-3-tiofenamin-1,1-dioksyd-hydroklorid (37,2 deler; 0,20 mol), 90%-ig paraformaldehyd (6,8 deler; 0,22 mol), ortofosforsyrling (18,0 deler; 0,22 mol)
og vann (30 deler) ble oppvarmet ved koketemperaturen i 3 timer. Etter kjøling ble oppløsningen innrørt i etanol (150 ml), og det erholdte klebrige, hvite bunnfall ble triturert under ytterligere mengder etanol. Etter tøring i vakuum over E^^svei^e produktet 42,0 g (86,3% utbytte). Sm.p. 222-225°C.
Eksempel 6
Tetrahydro-N-(2-hydroksyetyl)-N-(fosfonometyl)-3-tiofenamin-1,1-dioksyd
En oppløsning av tetrahydr-N-hydroksymetyl-3-tiofenamin-1,1-dioksyd-hydroklorid fra eksempel 3 (21,5 deler; 0,1 mol) >
90%-ig paraformaldehyd (3,7 deler; 0,11 mol), 70%-ig vandig ortofosforsyrling (12,9 deler; 0,11 mol) og vann (6,0 deler) ble oppvarmet ved koketemperaturen i 3 timer. Produktet kunne ikke isoleres som et filtrerbart fast stoff på grunn av sin hydroskopiske natur. Oppløsningen inneholdende 61,9% av den forbindelse som skulle fremstilles, ble anvendt for utprøvning uten ytterligere rensning.
Eksempel 7
N, N'- metylenbis( tetrahydro- 3- tiofenamin) 1, 1, 1', 1'- tetraoksyd
Denne forbindelse, som er et mellomprodukt, ble fremstilt ved at en oppløsning av tetrahydro-3-tiofenamin-1,1-dioksyd fra' eksempel 1 (13,5 deler; 0,1 mol) og 90%-ig paraformaldehyd (1,7 deler;
0,05 mol) i metanol (50 ml) ble oppvarmet under tilbakeløp i 5 timer. Et ikke helt hvitt krystallinsk produkt ble dannet etter kjøling av blandingen til romtemperatur. Utbyttet var 68%, sm.p. 180-184°C.
Eksempel 8
N,N<1->metylenbis-[tetrahydro-N-(fosfonometyl)-3-tiofenamin] 1, 1, 1', 1'- tetraoksyd
En blanding av N,N<1->metylenbis(tetrahydro-3-tiofenamin)-1,1,1',1'-tetraoksyd fra eksempel 7 (14,1 deler; 0,05 mol), 90%-ig paraformaldehyd (3,7 deler; 0,11 mol), 70%-ig vandig ortofosforsyrling (12,9 deler; 0,11 mol) og konsentrert saltsyre (4,6 deler; 0,05 mol) ble oppvarmet under tilbakeløp i 3 timer. Den kjølte oppløsning ble hellet over i og triturert under etanol. Det erholdtes et brunfarget fast stoff som veide 8,7 g (36% utbytte). Produktet ble identifisert ved sine karakteristiske maksima i det infrarøde.
Eksempel 9
N, N'- etylenbis( tetrahydro- 3- tiofenamin)- 1, 1, 1', 1'- tetraoksyd
En blanding av 2,5-dihydrotiofen-1,1-dioksyd (236,4 deler; 2,0 mol), etylendiamin (480,8 deler; 8 mol) og vann (600 ml) ble oppvarmet i 4 timer ved 70-80°C. Vannet og ureagert etylendiamin ble avdestillert under redusert trykk. Benzen (750 ml) ble tilsatt til residuet, og resten av vannet ble. fjernet ved azeotropisk destillasjon. Etter fjerning av benzenet erholdtes en rødlig viskøs olje i en mengde på 375 g (63% utbytte) som størknet etter kjøling.
Eksempel 10
N, N'-etylenbis-[tetrahydro-N-(fosfonometyl)-3-tiofenamin]-1, 1, 1' , 1' - tetraoksyd
Fremgangsmåten ifølge eksempel 8 ble gjentatt under anvendelse av N,N'-etylenbis(tetrahydro-3-tiofenamin)-1,1,1',1'-tetraoksyd (29,6 deler; 0,1 mol) istedenfor metylenbis-forbindelsen i eksempel 8. Det erholdtes et utbytte på 26,2 g (54,1%) av et hygroskopisk, hvitt fast stoff.
Eksempel 11
3- hydrazinotetrahydrotiofen- 1, 1- dioksyd- hydroklorid
En blanding av hydrazinhydrat (64% hydrazin, 250 ml)
og 2,5 dihydrotiofen-1,1-dioksyd (150,0 deler; 1,27 mol) ble oppvarmet i 5 timer ved '60-63°C. Overskuddet av hydrazin ble fjernet under redusert trykk. Det viskøse, noe misfargede residuum ble oppløst i metanol (500 ml) og surgjort med konsentrert saltsyre. Hydrokloridet ble tørket i vakuum over ^ 2°5' Sm-P- 193-194°C,
vekt 219,9 g (92,6% utbytte).
Eksempel 12
3- hydrazinotetrahydro- N, N- bis( fosfonometyl) tiofen- 1, 1- dioksyd
En blanding av 3-hydrazinotetrahydrotiofen-1,1-dioksyd-hydroklorid (56,0 deler; 0,3 mol), 90%-ig paraformaldehyd (22,1 deler; 0,66 mol), 70%-ig vandig ortofosforsyrling (77,3 deler;
0,6 6 mol) og vann (23 6,6 deler) ble holdt ved koketemperaturen i 3 timer. Den mørke oppløsning inneholdende 25,86% av den forbindelse som skulle fremstilles, ble utprøvet uten at produktet ble isolert.
Eksempel 13
3, 4- diaminotetrahydrotiofen- 1, 1- dioksyd- dihydroklorid
En suspensjon av 3,4-dibromtetrahydrotiofen-1,1-dioksyd (139,0 deler) i 29%-ig ammoniumhydroksyd (250 ml) ble oppvarmet i
en 1-liters autoklav av rustfritt stål i 2 timer ved 80-86°C.
Den klare oppløsning som erholdtes, ble inndampet under redusert trykk til en gul viskøs væske, som ble filtrert, oppløst i etanol (75 ml) og surgjort med konsentrert saltsyre>hvorved den angitte forbindelse som skulle fremstilles erholdtes som et hvitt krystallinsk stoff. Utbyttet var dårlig, ca. 5% av det teoretiske.
Eksempel 14
Tetrahydro-N,N,N<1>,N'-tetrakis(fosfonometyl)-3,4-tiofendiamin-1, 1- dioksyd
En blanding av 3,4-diaminotetrahydrotiofen-1,1-dioksyd-dihydroklorid (2,0 deler; 0,0089 mol), 90%-ig paraformaldehyd
(1,31 deler; 0,039 mol), 70%-ig vandig ortofosforsyrling (4,2 deler; 0,035 mol) og vann (2 deler) ble holdt ved koketemperaturen i 1\ time. Den resulterende viskøse væsken ble hellet over i etanol, og det utfelte faste stoff ble frafiltrert. Produktforbindelsen ble identifisert ved sine karakteristiske maksima i det infrarøde og, ved bestemmelse av molekylvekten. Utbyttet var 33%.
En foreteelse som gjerne kalles "terskeleffekt1" er i
mange år blitt anvendt ved forebyggelse av kjelestein og lignende avsetninger. Ved denne "terskeleffekt" hindres utfelling fra over-mettede oppløsninger av slike beleggdannende faste stoffer som kalsiumkarbonat, kalsiumsulfat og bariumsulfat ved hjelp av meget små mengder>vanligvis noen deler pr. million, av inhibitoren. Polyfosfater oppviser dette fenomen, men disse forbindelser er ikke stabile i vandig løsning og omdannes til ortofosfater. Vi har ut-prøvet aminoalkylenfosfonsyrene i henhold til oppfinnelsen når det gjelder denne "terskeleffekt", og de følgende eksempler viser at disse nye forbindelser virker til å hindre beleggdannelse ved hjelp av denne "terskeleffekt".
Eksempel 15
Forsøk vedrørende motvirkning av kalsiumkarbonatutfelling
De foreliggende aminoalkylenfosfonsyrers virkning på utfellingen av kalsiumkarbonat ble undersøkt ved at målte volummengder av en stamoppløsning (fremstilt under anvendelse av demineralisert vann) av fosfonsyrene eller deres natriumsalter ble tilsatt til 100 ml porsjoner av en kalsiumkloridoppløsning
(0,2936 g CaCl2'2H20 pr. 100 ml oppløsning). Deretter ble 100. ml av en natriumbikarbonatoppløsning (0,168 g NaHCC>3pr. 100 ml opp-løsning) tilsatt til hver porsjon av kalsiumkloridoppløsningen. Testoppløsningene ble så agitert på et roterende rystebord i 18 timer ved en temperatur på 25°C. Deretter ble uoppløselig materiale fjernet ved filtrering gjennom et millipore-membran-filter, og konsentrasjonen av kalsiumioner i filtratet ble bestemt ved hjelp av et atomabsorpsjonsspektrofotometer. Den prosentvise inhibering ble beregnet, og resultatene er angitt i tabell I. De forbindelser som ble utprøvet, var som følger: A. Tetrahydro-N,N-bis(fosfonometyl)-3-tiofenamin-1,1-dioksyd
(30%) .
B. 30%-ig oppløsning av trinatriumsaltet av A.
C. En oppløsning inneholdende 15% av trinatriumsaltet av A og 15% av en poly(akrylsyre) med molekylvekt på ca. 4000. D. * Tetrahydro-N, N, N1 ,N'-tetrakis (f osf onometyl)-3 , 4-tiofen-diamin-1,1-dioksyd (30%). E. 3-hydrazinotetrahydro-N,N-bis(fosfonometyl)tiofen-1,1-dioksyd (30%) . F. Tetrahydro-N-(2-hydroksyetyl)-N-(fosfonometyl)-3-tiofenamin-1,1-dioksyd (30%) .
Eksempel 16
Forsøk vedrørende motvirkning av kalsiumsulfatutfelling
Inhibering av kalsiumsulfatutfelling ved hjelp av
de foreliggende aminoalkylenfosfonsyrer ble utprøvet ved at de ønskede volummengder av stangoppløsninger av fosfonsyrene eller deres natriumsalter (fremstilt under anvendelse av demineralisert vann) ble tilsatt til 10 ml porsjoner av en kalsiumkloridopp-løsning inneholdende 162,9 g CaCl2pr. liter. I hvert tilfelle ble det fortynnet med demineralisert vann til et volum på 175 ml,
og pH-verdien ble innstilt på 7,0 med fortynnet NaOH eller HC1.
I hvert tilfelle ble det nå tilsatt 25 ml av en natriumsulfat-oppløsning (83,84 g Na2S04pr. liter). Testoppløsningene ble holdt ved en temperatur på 50°C i 18 timer. En porsjon av hver ble filtrert mens den fremdeles var varm, hvorved uoppløselige materialer ble fjernet, og filtratet ble analysert for bestemmelse av kalsiuminnholdet ved hjelp av et atomabsorpsjonsinstrument. Den prosentvise inhibering ble beregnet, og resultatene er angitt i tabell 2. Forbindelsene B, E og F i dette forsøk var de samme som beskrevet i eksempel 15. Forbindelse G var en oppløsning inneholdende 20% av trinatriumsaltet av tetrahydro-N,N-bis(fosfonometyl)-3-tiofenamin-1,1-dioksyd og 10% av en poly(akrylsyre) med molekylvekt på ca. 4000. Forbindelse H var en oppløsning inneholdende 15% av tetrahydro-N,N-bis(fosfonometyl)-3-tiofenamin-1,1-dioksyd og 15% av en poly(akrylsyre) med molekylvekt på ca. 4000.
Eksempel 17
Forsøk vedrørende motvirkning av bariumsulfatutfelling
Virkningen av de foreliggende aminoalkylenfosfonsyrer
når det gjelder inhibering av bariumsulfatutfelling, ble under-søkt ved at de ønskede volummengder av stambppløsninger av fosfonsyrene eller deres natriumsalter (fremstilt under anvendelse av demineralisert vann) ble tilsatt til 10 ml porsjoner av en bariumkloridoppløsning inneholdende 5,35 g BaC^" H2°Pr* liter> Hver prøve ble fortynnet med demineralisert vann til et volum
på 175 ml, og pH-verdien ble innstilt på 7,0 med fortynnet NaOH eller HC1. Deretter ble det til hver prøve tilsatt 25 ml
av en natriumsulfatoppløsning (1,24 g Na2S04pr. liter). Prøve-, oppløsningene ble agitert på et roterende rystebord i 18 timer ved 25°C. Deretter ble uoppløselig materiale frafiltrert, og konsentrasjonen av bariumioher ble bestemt ved hjelp av et atomabsorpsjonsinstrument. Den prosentvise inhibering ble beregnet,
og resultatene er angitt i tabell 3. Forbindelsen C ble beskrevet i eksempel 15, og forbindelsen H ble beskrevet i eksempel 16. Forbindelsen I var en vandig oppløsning inneholdende 22,5%
av trinatriumsaltet av tetrahydro-N,N-bis(fosfonometyl)-3-tiofenamin-1 , 1-dioksyd og 7,5% av en poly(akrylsyre) med molekylvekt på ca. 4000. Forbindelsen J var en vandig oppløsning inneholdende 7,5% tetrahydro-N,N-bis(fosfonometyl)-3-tiofenamin-1,1-dioksyd og 22,5% av en poly(akrylsyre) med molekylvekt på ca. 4000. Da resultatene vedrørende den prosentvise inhibering var lavere enn de som ble oppnådd i eksempler 15 og 16,. ble en velkjent kjelestein-inhibitor inkludert i dette forsøk for sammenligningsformål. Således er forbindelsen K en 50%-ig vandig oppløsning av nitrilo-tris(metylenfosfonsyre) og virkningen av denne forbindelse var mindre enn virkningen av kombinasjonene inneholdende tetrahydro-N,N-bis(fosfonometyl)-3-tiofenamin-1,1-dioksyd.
Eksempel 18
Korrosjon-inhiberende egenskaper av tetrahydro-N,N-bis(fosfonometyl) -3-tiofenamin-1,1-dioksyd i kombinasjon med poly(akrylsyre) og va nnoppløselige sinkforbindelser
Dette eksempel illustrerer de korrosjons-inhiberende egenskaper av preparater inneholdende tetrahydro-N,N-bis(fosfonometyl) -3-tiof enamin-1 , 1-dioksyd , poly(akrylsyre),(molekylvekt 4000) og vannoppløselige sinkforbindelser.
Forsøksapparaturen innbefattet en sump, en strømnings-krets, en sirkulasjonspumpe og et varmeapparat. Forsøksvæsken var vanlig distribusjonsvann fra vannforsyningen i City of Memphis. Vannet kom ikke i kontakt med metall med unntakelse av de testknapper som var plassert i strømningskretsen på én måte som simulerte strømnings-, kollisjons- og sump-betingelser. I tillegg til den normale sump-knapp ble en ytterligere stålknapp forbundet med en kobberknapp og plassert i sumpen. Testknappene var av bløtt stål 1010, og det sirkulerende vann hadde en kalsiumhårdhet som CaCO^på 25 deler pr. million, en magnesiumhårdhet som CaCO^på 18 deler pr. million, klorid som Cl på 10 deler pr. million og sulfat som SO^ på 2,5 deler pr. million.
Temperaturen ble under forsøket holdt på ca. 50°C, og . pH ble innstilt på 6,5 ved forsøkets begynnelse. Vannet ble sirkulert kontinuerlig gjennom systemet som inneholdt knappene,
i 72 timer. Stålknappene ble så tatt ut og undersøkt. Intet belegg ble funnet på noen av de knapper som var beskyttet ved hjelp av midlene ifølge oppfinnelsen. Knappene ble deretter renset og
veiet, og korrosjonshastigheten ble beregnet som mg vekttap pr. dm 2 pr. døgn. Korrosjonshastigh•etene er angitt i tabell 4.

Claims (21)

1. Nye aminoalkylenfosfonsyrer, eventuelt alkalimetallsalter derav, med formelen
hvor R er hydrogen eller
R-^ er hydrogen eller
R2 er en alkylgruppe inneholdende 1-4 .karbonatomer, 2-hydroksyetyl, 2-hydroksypropyl, 3-klor-2-hydroksypropyl, kan være like eller forskjellige og er valgt fra gruppen bestående av hydrogen og en alkylgruppe med 1-4 karbonatomer; n er 1 eller 2; M er hydrogen eller et alkalimetall; med det vilkår at når R er
og med det ytterligere vilkår at R-^ er hydrogen bare når R^ er
2. Forbindelsen ifølge krav 1 identifisert som tetrahydro-N,N-bis(fosfonometyl)-3-tiofenamin-1,1-dioksyd.
3. Forbindelsen ifølge krav 1 identifisert som tetrahydro-N-metyl-N-(fosfonometyl)-3-tiofenamin-1,1-dioksyd.
4. Forbindelsen ifølge krav 1 identifisert som N-etyltetra-hydro-N- (-f osf onometyl) - 3-tiof enamin-1,1-dioksyd.
5. Forbindelsen ifølge krav 1 identifisert som tetrahydro-N-(fosfonometyl)-N-propyl-3-tiofenamin-1,1-dioksyd.
6. Forbindelsen ifølge krav 1 identifisert som tetrahydro-N-isopropyl-N-(fosfonometyl)-3-tiofenamin-1,1-dioksyd..
7. Forbindelsen ifølge krav 1 identifisert som N-n-butyltetra-hydro-N-(fosfonometyl)-3-tiofenamin-1,1-dioksyd.
8. Forbindelsen ifølge krav 1 identifisert som N-sek-butyltetra-hydro-N-(fosfonometyl)-3-tiofenamin-1,1-dioksyd.
9. Forbindelsen ifølge krav 1 identifisert som N-isobutyltetra-hydro-N-(fosfonometyl)-3-tiofenamin-1,1-dioksyd.
10. Forbindelsen ifølge krav 1 identifisert som N-tert-butyl-tetrahydro-N-(fosfonometyl)-3-tiofenamin-1,1-dioksyd.
11. Forbindelsen ifølge krav 1 identifisert som tetrahydro-N-(2-hydroksyetyl)-N-(fosfonometyl)-3-tiofenamin-1,1-dioksyd.
12. Forbindelsen ifølge krav 1 identifisert som tetrahydro-N-(2-hydroksypropyl)-N-(fosfonometyl)-3-tiofenamin-1,1-dioksyd.
13. Forbindelsen ifølge krav 1 identifisert som N-(3klor-2-hydroksypropyl)-tetrahydro-N-(fosfonometyl)-3-tiofenamin-1,1-dioksyd.
14. Forbindelsen ifølge krav 1 identifisert som N 1N ' - metylenbis-[tetrahydro-N-(fosfonometyl)-3-tiofenamin]-1,1,1',1'-tetraoksyd.
15. Forbindelsen ifølge krav 1 identifisert som N,N'-etylenbis- [tetrahydro-N-(fosfonometyl)-3-tiofenamin]-1,1,1',1'-tetraoksyd.
16. Forbindelsen ifølge krav 1 identifisert som 3-hydrazinotetrahydro-N,N-bis(fosfonometyl)tiofen-1,1-dioksyd.
17. Forbindelsen ifølge krav 1 identifisert som tetrahydro-N,N,N',N'-tetrakis(fosfonometyl)-3,4-tiofendiamin-1,1-dioksyd.
18. Fremgangsmåte til å inhibere avsetning av vedheftende belegg og slam på varmeoverføringsflater i kjølevannssystemer og dampkjeler, karakterisert ved at man til slike systemer tilsetter en forbindelse ifølge krav 1 i en mengde som er tilstrekkelig til å inhibere avsetning av vedheftende belegg og slam på overflatene.
19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, karakterisert ved at aminoalkylenfosfonsyren er en av de forbindelser som er angitt i krav 2-17.
20. Fremgangsmåte til å inhibere korrosjon på metallover-flater i kontakt med et vandig system og avsetning av vedheftende belegg og slam på varmeoverføringsflater i kjølevannssystemer og dampkjeler, karakterisert ved at man til slike systemer tilsetter forbindelsene ifølge krav 1 i kombinasjon med korrosjonsinhibitorer valgt fra gruppen bestående av: vannoppløselige sinksaler, 2-merkaptobenzotiazol, benzotriazol, tolyltriazol, fosfater, polyfosfater, vannoppløselige organiske polymerer, silikater, dialkylditiokarbamater, nitritter, oksazoler, imidazoler, ligniner, lignosulfonater, tanniner, fosforsyreestere, borsyreestere, alkalimetallsalter av uorganiske molybden- og kromforbindelser i en mengde som er tilstrekkelig til å inhibere korrosjon og avsetning av vedheftende belegg og slam på overflatene.•
21. Fremgangsmåte ifølge krav 20, karakterisert ved at aminoalkylenfosfonsyren er en av de forbindelser som er angitt i krav 2-17.
NO782640A 1978-06-09 1978-08-02 Aminoalkylenfosfonsyre-derivater med avsetnings- og korrosjonshemmende virkning NO782640L (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/914,250 US4181806A (en) 1978-06-09 1978-06-09 Aminoalkylenephosphonic acids and salts thereof and their use in aqueous systems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NO782640L true NO782640L (no) 1979-12-11

Family

ID=25434083

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO782640A NO782640L (no) 1978-06-09 1978-08-02 Aminoalkylenfosfonsyre-derivater med avsetnings- og korrosjonshemmende virkning

Country Status (22)

Country Link
US (1) US4181806A (no)
JP (1) JPS54163567A (no)
AR (1) AR219118A1 (no)
AT (1) AT360444B (no)
AU (1) AU509872B2 (no)
BE (1) BE869794A (no)
BR (1) BR7805732A (no)
DE (1) DE2836306A1 (no)
DK (1) DK331078A (no)
ES (1) ES472712A1 (no)
FI (1) FI782476A (no)
FR (1) FR2428037A1 (no)
GB (1) GB2022588A (no)
GR (1) GR63760B (no)
IE (1) IE790171L (no)
IT (1) IT1109209B (no)
NL (1) NL7808787A (no)
NO (1) NO782640L (no)
NZ (1) NZ188000A (no)
PT (1) PT68388A (no)
SE (1) SE7808309L (no)
ZA (1) ZA784373B (no)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5002697A (en) * 1988-03-15 1991-03-26 Nalco Chemical Company Molybdate-containing corrosion inhibitors
US4933472A (en) * 1988-04-08 1990-06-12 Yamanouchi Pharmaceutical Co., Ltd. Substituted aminomethylenebis(phosphonic acid) derivatives
US5068059A (en) * 1990-01-16 1991-11-26 Drew Chemical Corporation Corrosion inhibitor
CN107381840B (zh) * 2017-09-06 2020-10-16 钟司雨 一种环保型阻垢缓蚀剂及其制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3546216A (en) * 1967-03-21 1970-12-08 Phillips Petroleum Co Schiff bases of amino-substituted tetrahydrothiophene 1,1-dioxides
US3705005A (en) * 1971-06-21 1972-12-05 Betz Laboratories Aminoalkylene phosphonate derivatives as corrosion inhibitors in aqueous systems
US4120686A (en) * 1975-06-28 1978-10-17 Bayer Aktiengesellschaft Composition for combating slimes
US4101441A (en) * 1975-12-29 1978-07-18 Chemed Corporation Composition and method of inhibiting corrosion

Also Published As

Publication number Publication date
JPS54163567A (en) 1979-12-26
AR219118A1 (es) 1980-07-31
NL7808787A (nl) 1979-12-11
AU509872B2 (en) 1980-05-29
AU3832378A (en) 1980-01-31
GR63760B (en) 1979-12-07
SE7808309L (sv) 1979-12-10
US4181806A (en) 1980-01-01
AT360444B (de) 1980-01-12
DK331078A (da) 1979-12-13
IT1109209B (it) 1985-12-16
ZA784373B (en) 1979-07-25
DE2836306A1 (de) 1979-12-20
ES472712A1 (es) 1979-02-16
GB2022588A (en) 1979-12-19
FI782476A (fi) 1979-12-10
FR2428037A1 (fr) 1980-01-04
IE790171L (en) 1979-12-09
ATA563478A (de) 1980-05-15
PT68388A (en) 1978-09-01
BR7805732A (pt) 1979-12-18
IT7851476A0 (it) 1978-10-12
NZ188000A (en) 1980-05-08
BE869794A (fr) 1978-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4277359A (en) Water treatment to inhibit corrosion and scale and process
JP2942991B2 (ja) 水性系の処理方法
US4351796A (en) Method for scale control
US4681686A (en) Cotelomer compounds
EP0033417B1 (en) Method of and composition for inhibiting corrosion
US4689200A (en) Systems inhibited against corrosion and/or scale deposition
US4497713A (en) Method of inhibiting corrosion and deposition in aqueous systems
EP0093508B1 (en) Method and composition for inhibiting corrosion and deposition in aqueous systems
DK175967B1 (da) Kedelstens-og/eller korrosionsinhiberende præparat
CA1222749A (en) Process of inhibiting corrosion of metal surfaces and/or deposition of scale thereon
EP0071323B1 (en) Method and composition for treating aqueous mediums
US4617129A (en) Scale inhibition
JPS60118295A (ja) 用水処理用ポリマーとその使用方法
US6814930B1 (en) Galvanized metal corrosion inhibitor
US4534866A (en) Deposit control method
US4208344A (en) Phosphonoadipic acid additives to aqueous systems
NO782640L (no) Aminoalkylenfosfonsyre-derivater med avsetnings- og korrosjonshemmende virkning
AU624177B2 (en) Phosphonic acid containing cotelomers, and their use for water treatment
US5344590A (en) Method for inhibiting corrosion of metals using polytartaric acids
US4374040A (en) Aminoalkylenephosphonic acids and salts thereof and their use in aqueous systems
US5580462A (en) Controlling calcium carbonate and calcium phosphate scale in an aqueous system using a synergistic combination
US4243524A (en) Aminoalkylenephosphonic acids and salts thereof and their use in aqueous systems
GB1572406A (en) Aliphatic phosphonic/carboxylic acid compounds
US5593595A (en) Method for controlling scale using a synergistic phosphonate combination
US4323461A (en) Process of inhibiting scale formation in aqueous systems using di-quaternary ammonium salts of α-1,4-thiazine alkanephosphonic acids