PL202585B1

PL202585B1 - Agent preventing corrosion and deposits

Info

Publication number: PL202585B1
Application number: PL360072A
Authority: PL
Inventors: Marian Kozupa; Wojciech Jerzykiewicz; Maria Majchrzak; Barbara Haliniak; Artur Zdunek; Sławomir Twardowski; Marian Maciejko; Marek Szymonik
Original assignee: Inst Ci & Eogon & Zdot Kiej Sy
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2009-07-31
Also published as: PL360072A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest środek antykorozyjny i antyosadowy przeznaczony zwłaszcza do ochrony przed korozją i osadzaniem się osadów eksploatacyjnych w układach wodno - parowych oraz zamkniętych wodnych systemach grzewczych.The subject of the invention is an anti-corrosion and anti-fouling agent intended, in particular, to protect against corrosion and deposition of operational deposits in water-steam systems and closed water heating systems.

Znane są środki przeznaczone do zapobiegania korozji i odkładaniu się osadów takie jak: hydrazyna, fosforan tri - sodowy, siarczyn sodowy i inne; środki te dozowane są bezpośrednio do kotła lub wody zasilającej lub wody uzupełniającej.There are known agents designed to prevent corrosion and deposition, such as: hydrazine, tri - sodium phosphate, sodium sulphite and others; these agents are dosed directly into the boiler or into the feed or supplementary water.

Z polskiego opisu patentowego 103862 znany jest ś rodek przeznaczony do zapobiegania korozji żelaza i odkładania się osadów składający się z 77,1-90,1% wagowych azotynu sodowego, 1,5-5,14% wagowych tert-boranu sodowego, 3,0-5,14% wagowych węglanu sodowego,The Polish patent 103862 describes an agent intended to prevent corrosion of iron and deposition of sediments, consisting of 77.1-90.1% by weight of sodium nitrite, 1.5-5.14% by weight of sodium tert-borate, 3.0 -5.14% by weight of sodium carbonate,

0,45-1,03% wagowych wersenianu disodowego i pochodnych amin trzeciorzędowych w ilości ₃ 0.45-1.03% by weight of disodium edetate and tertiary amine derivatives in an amount of ₃

1,28% wagowych. Środek ten ze względu na zalecaną dużą dawkę, wynoszącą 2 kg/m³ oraz na toksyczność nie może być stosowany w przypadku, gdy nośnik ciepła podgrzewa w wymiennikach wodę sanitarną.1.28% by weight. Due to the recommended high dose of 2 kg / m ³ and its toxicity, this measure cannot be used when the heat carrier heats sanitary water in the exchangers.

Z polskiego opisu patentowego 58758 znany jest środek przeznaczony do zapobiegania korozji i powstawaniu osadów zawierający inhibitor w postaci krzemianu sodowego uszlachetnionego związkami organicznymi charakteryzującymi się obecnością co najmniej jednej grupy -N(CH2COOH)2 bądź ich soli sodowych, potasowych, litowych lub amonowych w ilości 0,1-5% wagowych w stosunku do zawartości krzemianów w roztworze. Środek ten przy niskich stężeniach krzemianu sodowego nie chroni powierzchni stalowych przed korozją wżerową, zaś przy wyższych stężeniach wytrąca się z niego osad krzemianów.From the Polish patent description 58758 there is known an agent for preventing corrosion and the formation of deposits containing an inhibitor in the form of sodium silicate enriched with organic compounds characterized by the presence of at least one -N (CH2COOH) 2 group or their sodium, potassium, lithium or ammonium salts in the amount of 0 1-5% by weight, based on the silicate content of the solution. At low concentrations of sodium silicate, this agent does not protect steel surfaces against pitting corrosion, and at higher concentrations, it precipitates silicate deposits.

Znany z polskiego opisu patentowego 136710 środek przeciwkorozyjny, antyosadowy i biocydowy zawiera kwas nitrylotrimetylofosfonowy lub rozpuszczalne jego sole, kwas polikarboksylowy lub jego sole lub jego bezwodniki oraz organiczne lub nieorganiczne sole cynku. Środek ten ma dobre właściwości antykorozyjne i antyosadowe, ale przez jego stosowanie wprowadza się do systemu duże ilości soli powodujących zasolenie wody grzewczej. Znany z polskiego opisu patentowego 73617 środek antykorozyjny stosowany w urządzeniach parowych składa się z 0,002-10 części wagowych oksyetylenowanych wyższych amin, 0-10 części wagowych wyższych amin i wody. Środek ten zwiększa odporność powierzchni metalowych na korozję, ale ma minimalne zdolności usuwanie kamienia z powierzchni metalu. Środek znany z opisu patentowego 128781 składa się z 90-99,5% wagowych soli kwasów tłuszczowych z alkilodipolioksyetylenoaminami oraz 0,5-10% formaliny. Środek ten ma właściwości antykorozyjne i antyosadowe, ale również ma niewielkie zdolności usuwania kamienia z powierzchni metalu.The anti-corrosive, anti-fouling and biocidal agent known from the Polish patent specification 136710 comprises nitrilotrimethylphosphonic acid or its soluble salts, polycarboxylic acid or its salts or its anhydrides and organic or inorganic zinc salts. This agent has good anti-corrosion and anti-fouling properties, but through its use large amounts of salts are introduced into the system, causing the salinity of the heating water. The anti-corrosion agent known from Polish patent 73617 used in steam devices consists of 0.002-10 parts by weight of higher amines ethoxylated, 0-10 parts by weight of higher amines and water. This agent increases the corrosion resistance of metal surfaces, but has minimal scaling ability. The agent known from patent specification 128781 consists of 90-99.5% by weight of fatty acid salts of alkyldipolyoxyethyleneamines and 0.5-10% formalin. This agent has anti-corrosive and anti-fouling properties, but also has a low scaling capacity from the metal surface.

Z polskiego opisu patentowego 193491 znany jest środek składający się z 10-50 części wagowych dietanoloaminy, 0,1-20 części wagowych N-alkiloaminy, 0,1-20 części wagowych N-alkilopropano1,3-diaminy oraz 0,05-3 części wagowych emulgatora. Środek ten ma właściwości antykorozyjne i antyosadowe, ale jego stosowanie w kotłach parowych prowadzi do nadmiernego wzrostu zawartości amoniaku w parze i kondensacie, co może prowadzić do korozji elementów kondensatorów wykonanych ze stopów miedzi.The Polish patent 193491 describes an agent consisting of 10-50 parts by weight of diethanolamine, 0.1-20 parts by weight of N-alkylamine, 0.1-20 parts by weight of N-alkylpropane-1,3-diamine and 0.05-3 parts by weight of by weight of the emulsifier. This agent has anti-corrosive and anti-fouling properties, but its use in steam boilers leads to an excessive increase in the ammonia content in steam and condensate, which can lead to corrosion of copper alloy capacitor components.

Celem wynalazku było opracowanie receptury środka, który dozowany w niewielkich ilościach do wody grzewczej zapewniłby skuteczną ochronę przed korozją, odkładaniem się osadów, by jego działanie było skuteczne przy dozowaniu bezpośrednio do kotła, do wody zasilającej lub do wody uzupełniającej oraz by jego stosowanie nie powodowało wzrostu zawartości amoniaku w parze i kondensacie do stężenia powyżej 0,5 mg/dm³.The aim of the invention was to develop a formulation of an agent which, when dosed in small amounts to the heating water, would provide effective protection against corrosion and sediment deposition, so that its operation would be effective when dosed directly to the boiler, to the feed water or to make-up water, and that its use would not increase ammonia content in steam and condensate to a concentration above 0.5 mg / dm ³ .

Nieoczekiwanie okazało się, że środek zawierający tertalkilo(C16-C20)aminę i/lub N-alkilo(C8-C18)propano1,3-diaminę, niskocząsteczkową aminą neutralizującą, oraz emulgator hamuje procesy korozji systemów grzewczych ze skutecznością około 95%, a procesy odkładania się osadów ze skutecznością około 95%, jego stosowanie w obiegach wodno parowych gwarantuje utrzymanie niskiego stężenia amoniaku w parze i kondensacie, a jego działanie jest skuteczne przy dozowaniu zarówno bezpośrednio do kotła, jak i do wody zasilającej i wody uzupełniającej.Unexpectedly, it turned out that the agent containing tertalkyl (C16-C20) amine and / or N-alkyl (C8-C18) propane-1,3-diamine, a low molecular weight neutralizing amine, and the emulsifier inhibited the corrosion processes of heating systems with an efficiency of about 95%, and Deposition of sludge with an efficiency of about 95%, its use in water-steam circuits guarantees low concentration of ammonia in steam and condensate, and its operation is effective when dosing both directly to the boiler, as well as to feed water and make-up water.

Środek według wynalazku zawiera 0,01-25 części wagowych tertalkilo(C16-C20)aminy, do 20 części wagowych N-alkilo(C8-C18)propano1,3-diaminy, 0,1-35 części wagowych dowolnej niskocząsteczkowej aminy neutralizującej lub mieszaniny dowolnych niskocząsteczkowych amin neutralizujących, 0,05-3 części wagowych emulgatora oraz wodę jako uzupełnienie do 100 części wagowych.The inventive agent comprises 0.01-25 parts by weight of a tertalkyl (C16-C20) amine, up to 20 parts by weight of N-alkyl (C8-C18) propane-1,3-diamine, 0.1-35 parts by weight of any low molecular weight neutralizing amine or mixture any low molecular weight neutralizing amines, 0.05-3 parts by weight of an emulsifier, and water to make up to 100 parts by weight.

PL 202 585 B1PL 202 585 B1

Korzystnie jest, jeżeli środek stosuje się w postaci roztworu wodnego.Preferably, the agent is used in the form of an aqueous solution.

Środek antykorozyjny i antyosadowy stosuje się w postaci emulsji wodnej.The anti-corrosion and anti-fouling agent is used in the form of a water emulsion.

W roli emulgatora moż na stosować zwią zki z grupy oksyetylenowanych alkilofenoli, oksyetylenowanych fenoli, oksyetylenowanych alkoholi tłuszczowych, oksyetylenowanych kwasów tłuszczowych, oksyetylenowanych estrów kwasów tłuszczowych lub oksyetylenowanych amidów kwasów tłuszczowych.Compounds from the group of alkylphenol ethoxylates, phenol ethoxylates, fatty alcohol ethoxylates, fatty acid ethoxylates, fatty acid ethoxylates or fatty acid amides ethoxylated can be used as an emulsifier.

Jako niskocząsteczkowe aminy neutralizujące można stosować aminometylopropanol, dietyloaminoetanol, dimetyloaminoetanol, dietyloizopropyloaminę, metoksypropyloaminę, etanoloaminę, dietanoloaminę, cykloheksyloaminę, piperydynę, morfolinę, benzyloaminę i tym podobne. Środek antykorozyjny i antyosadowy może być stosowany w wodnych systemach grzewczych zarówno jako dodatek do wody kotłowej jak i do sieciowej wody grzewczej oraz w układach parowo - wodnych. Stosowanie środka nie wymaga dodatkowego uzdatniania wody.As low molecular weight neutralizing amines, aminomethylpropanol, diethylaminoethanol, dimethylaminoethanol, diethylisopropylamine, methoxypropylamine, ethanolamine, diethanolamine, cyclohexylamine, piperidine, morpholine, benzylamine and the like can be used. The anti-corrosion and anti-sediment agent can be used in water heating systems, both as an addition to boiler water and to district heating water, as well as in steam and water systems. The use of the agent does not require additional water treatment.

P r z y k ł a d I.P r z x l a d I.

Środek antykorozyjny i antyosadowy zawiera 5 części wagowych dietanoloaminy, 3 części wagowe tertalkilo(C₁₆-C₂₀)aminy, 1 część wagową N-alkilo(C₁₄-C₁₈)propano1,3-diaminy, 1,2 części wagowych oksyetylenowanego średnio 8 molami tlenku etylenu alkilofenolu oraz 89,8 części wagowych wody.The anti-corrosive and anti-fouling agent contains 5 parts by weight of diethanolamine, 3 parts by weight of a tertalkyl (C ₁₆ -C ₂₀ ) amine, 1 part by weight of N-alkyl (C ₁₄ -C ₁₈ ) propane-1,3-diamine, 1.2 parts by weight of ethoxylated on average 8 moles of ethylene oxide of the alkylphenol and 89.8 parts by weight of water.

Środek ten dodaje się w ilości 60 ppm do wody przyjętej w praktyce przemysłowej jako woda modelowa i zawierającej: 4,5 mmola CaCl2/dm³, 2,25 mmola Na2SO4/dm³, 4,0 mmole NaHCO3/dm³. Skuteczność tego środka do ochrony przed korozją oraz ochrony przed odkładaniem się osadów w stosunku do stali St3S bada się metodą grawimetryczną w sposób ciągły w okresie 30 dób w temperaturze 343 K. Szybkość rozpuszczania kamienia kotłowego bada się zanurzając w tym roztworze wycinek rury z kotła wodnego o średnicy 25 mm pokryty warstwą kamienia o grubości 2 mm i wygrzewając w autoklawie z mieszadłem przez okres 10 dób w temperaturze 343 K. Mierzy się ubytek masy rury. Szybkość rozpuszczania się kamienia kotłowego oblicza się ze wzoru:This agent is added in the amount of 60 ppm to the water accepted in industrial practice as model water and containing: 4.5 mmol CaCl2 / dm ³ , 2.25 mmol Na2SO4 / dm ³ , 4.0 mmol NaHCO3 / dm ³ . The effectiveness of this agent for corrosion protection and protection against sediment deposition in relation to St3S steel is tested continuously by gravimetric method for a period of 30 days at a temperature of 343 K. diameter of 25 mm, covered with a layer of 2 mm thick stone and annealing in an autoclave with an agitator for 10 days at the temperature of 343 K. The loss of mass of the pipe is measured. The rate of dissolution of the limescale is calculated from the formula:

V = (m1-m2) / s t, [g/m²godzinę] gdzie:V = (m1-m2) / st, [g / m ² hour] where:

m1 - masa rury przed wygrzewaniem (g), m2 - masa rury po wygrzewaniu (g), s - powierzchnia wewnętrzna rury (m2), t - czas wygrzewania (godzin),m1 - pipe mass before annealing (g), m2 - pipe mass after annealing (g), s - internal surface of the pipe (m2), t - heating time (hours),

Skuteczność ochrony przed korozją wynosi 95%, skuteczność ochrony przed odkładaniem się osadów 95%, a szybkość rozpuszczania kamienia kotłowego 0,17 g/m²godzinę.The effectiveness of protection against corrosion is 95%, the effectiveness of protection against deposits is 95%, and the rate of dissolution of the limescale is 0.17 g / m ² hour.

Wpływ stosowania środka według wynalazku na zawartość amoniaku w parze i kondensacie określa się stosując go w skali przemysłowej w obiegu wodno parowym kotła OP 230 o naturalnym obiegu wody, dwuciągowym, wiszącym, o szczelnie spawanych ścianach komory paleniskowej i kanału konwekcyjnego, wyposażonym w palniki niskoemisyjne. Maksymalna wydajność trwała kotła wynosi 63.89 kg/s, (230 Mg/godzinę) a minimalna wydajność trwała 38.89 kg/s, (140 Mg/godzinę). Ciśnienie pary wynosi 13.5 MPa a temperatura pary 808 K. Środek według wynalazku dozuje się do wody zasilającej kocioł w takiej ilości, aby jego stężenie w wodzie kotłowej wynosiło 7 ppm. Stężenie amoniaku określa się jako średnie stężenie z 40 dób pracy kotła.The effect of the use of the agent according to the invention on the content of ammonia in steam and condensate is determined by using it on an industrial scale in the water-steam cycle of the OP 230 boiler with a natural water circulation, two-pass, hanging, with tightly welded walls of the combustion chamber and convection channel, equipped with low-emission burners. The maximum permanent capacity of the boiler is 63.89 kg / s (230 Mg / hour) and the minimum capacity is 38.89 kg / s (140 Mg / hour). The steam pressure is 13.5 MPa and the steam temperature is 808 K. The agent according to the invention is dosed into the boiler feedwater in such an amount that its concentration in the boiler water is 7 ppm. The ammonia concentration is defined as the average concentration over 40 days of boiler operation.

Stężenie amoniaku w parze wynosi 0,20 mg/dm³, a w kondensacie 0,21 mg/dm³.The concentration of ammonia in steam is 0.20 mg / dm ³ , and in condensate 0.21 mg / dm ³ .

Przy dozowaniu środka według wynalazku do wody uzupełniającej lub bezpośrednio do kotła uzyskano zbliżone efekty.Similar effects were obtained when dosing the agent according to the invention to the make-up water or directly to the boiler.

P r z y k ł a d y II-VIExamples II-VI

Przygotowuje się środek o składzie podanym w tabeli 1. W roli emulgatora stosuje się alkilofenol oksyetylenowany średnio 8 molami tlenku etylenu. Skuteczność ochrony przed korozją i odkładaniem się osadów oraz szybkość rozpuszczania kamienia kotłowego określa się identycznie jak w przykładzie I. Uzyskane wyniki zawiera tabela.The agent is prepared with the composition given in Table 1. Alkylphenol ethoxylated with an average of 8 moles of ethylene oxide is used as the emulsifier. The effectiveness of protection against corrosion and deposition of deposits as well as the rate of dissolution of limescale are determined identically as in Example 1. The obtained results are shown in the table.

PL 202 585 B1PL 202 585 B1

T a b e l aT a b e l a

Lp No. Rodzaj składnika The type of ingredient Ilość składnika w częściach wagowych The amount of ingredient in parts by weight Przykład Example II II III III IV IV V V VI VI 1 1 tertalkilo(C₁₆-C₂₀)aminatertalkyl (C ₁₆ -C ₂₀ ) amine 20 twenty 0,01 0.01 0,01 0.01 5 5 5 5 2 2 N-alkilo(C₈-C₁₈)propano1,3-diaminaN-alkyl (C ₈ -C ₁₈ ) propane-1,3-diamine - - 20 twenty - - 3 3 3 3 3 3 Amina neutralizująca Neutralizing amine 1¹ 1 ¹ 1¹ 1 ¹ 25² 25 ² 25² 25 ² 10³ 10 ³ 4 4 emulgator emulsifier 2 2 2 2 0,1 0.1 2 2 1 1 7 7 woda water 77 77 76,99 76.99 74,8 74.8 63 63 77 77 Skuteczność ochrony przed korozją, % Corrosion protection efficiency,% 97 97 91 91 86 86 95 95 93 93 Skuteczność ochrony przed odkładaniem się osadów, % Effectiveness of protection against sediment deposition,% 94 94 92 92 81 81 97 97 96 96 Szybkość rozpuszczania kamienia kotłowego, g/m² godzinęScale dissolution rate, g / m ² hour 0,21 0.21 0,17 0.17 0,11 0.11 0,19 0.19 0,19 0.19 Stężenie amoniaku w parze, mg/dm³ Steam concentration of ammonia, mg / dm ³ 0,15 0.15 0,53 0.53 0,46 0.46 0,38 0.38 0,21 0.21 Stężenie amoniaku w kondensacie, mg/dm³ Ammonia concentration in the condensate, mg / dm ³ 0,18 0.18 0,55 0.55 0,45 0.45 0,25 0.25 0,23 0.23

gdzie:where:

¹ monoetanoloamina ² metoksypropyloamina ³ dietanoloamina ¹ monoethanolamine ² methoxypropylamine ³ diethanolamine

Claims

1. Anti-corrosive and anti-fouling agent, characterized in that it contains 0.01-25 parts by weight of a tertalkyl (C ₁ -C 2) amine, up to 20 parts by weight of N-alkyl (C ₈ -C ₁₈ ) propane-1,3-diamine, , 1-35 parts by weight of any low molecular weight neutralizing amine or mixture of any low molecular weight neutralizing amines, 0.05-3 parts by weight of an emulsifier, and water to make up 100 parts by weight.

2. The agent according to claim. The process of claim 1, wherein the agent is used in the form of an aqueous solution.