PT810302E

PT810302E - Utilizacao de uma mistura de agentes tensioactivos para inibicao da corrosao

Info

Publication number: PT810302E
Application number: PT97303411T
Authority: PT
Inventors: Carol B Batton; Tzu-Yu Chen; Christopher C Towery
Original assignee: Nalco Chemical Co
Priority date: 1996-05-30
Filing date: 1997-05-19
Publication date: 2002-01-30
Also published as: ES2160892T3; CA2205943A1; EP0810302A1; US5849220A; AU2361897A; AU718150B2; CA2205943C; KR970074978A; EP0810302B1; JPH1060675A; DE69705898T2; DE69705898D1

Description

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DESCRIÇÃO “Utilização de uma mistura de agentes tensioactivos para inibição da corrosão” O presente invento na generalidade refere-se à protecção de superfícies metálicas contra a corrosão, em ambas as fases de vapor e líquido de sistemas fluidos aquosos. Mais especificamente, o presente invento refere-se ao uso de composições inibidoras da corrosão. A corrosão de componentes metálicos nas instalações pode causar falhas do sistema e por vezes o fecho da instalação. Além disso, os produtos da corrosão acumulados sobre a superfície metálica reduzem a velocidade de transferência de calor entre a superfície metálica e a água ou outro meio fluido e portanto a corrosão reduzirá a eficiência da operação do sistema. A corrosão pode portanto aumentar os custos de manutenção e de produção. A maneira mais habitual de combater a corrosão é adicionar ao fluido desses sistemas aditivos inibidores da corrosão. Contudo, os aditivos inibidores da corrosão actualmente disponíveis são não biodegradáveis ou tóxicos ou as duas coisas, o que limita a aplicabilidade de tais aditivos.

Os aditivos anti-corrosão mais comuns usados em ligação com os sistemas de condensado de caldeiras são aminas neutralizantes e aminas que formam películas. Ainda que as aminas e as combinações de aminas em geral forneçam uma protecção eficaz contra a corrosão do aço e doutros metais contendo ferro, o uso de aminas nos aditivos anti-corrosão apresenta vários problemas.

Primeiro, as aminas sofrem ffequentemente decomposição térmica a elevadas temperaturas e formam amónia que pode ser muito corrosiva para o cobre e ligas de cobre, especialmente na presença de oxigénio. Assim os inibidores de corrosão contendo aminas são frequentemente insatisfatórios em sistemas contendo metalurgias de cobre ou ligas de cobre.

Além disso, em certas aplicações que incluem processamento de alimentos, produção de bebidas, instalações de co-geração e produção farmacêutica, o uso de aminas é limitado devido a regulamentos governamentais ou implica problemas de sabor e cheiro. Consequentemente, em muitas destas aplicações, não é usado qualquer programa de tratamento anti-corrosão. Estes sistemas são portanto susceptíveis de elevadas taxas de corrosão, significativos custos de manutenção e elevada frequência de falhas de equipamento. 2 87 109

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Em US-A-5,368,775 discutem-se dois métodos de controlo de corrosão induzida por ácido. Num dos métodos é usada uma fina película como barreira entre a superfície do metal a ser protegida e a solução acídica. Usam-se aminas de cadeia longa como a octadecilamina ou azolos para formar a fina película. O segundo método requer a adição de aminas neutralizantes para neutralizar o ácido e fazer subir o pH aquoso. As melhores aminas para este método estão descritas como tendo uma elevada basicidade e um baixo peso molecular. Citam-se como exemplos de aminas neutralizantes a ciclo-hexilamina, dimetilamina, trimetilamina, morfolina e metoxipropilamina.

No presente invento, uma mistura de pelo menos dois compostos normalmente usados em composições como agentes tensioactivos, surpreendentemente oferece protecção às superfícies metálicas contra a corrosão em soluções aquosas. O pedido PCT, número AU84/00215 revela uma composição biocida produtora de espuma, que compreende uma solução alcoólica de cloro-hexidina, agente rápido anti-espuma, um aerossol propulsor e um inibidor de corrosão para contrariar a natureza corrosiva da solução alcoólica de cloro-hexidina. O agente de quebra rápida de espuma contém, como um dos seus ingredientes, um agente tensioactivo, de preferência um éster de sorbitano etoxilado. O agente tensioactivo actua como emulsionante. São exemplos de emulsionantes preferidos estearato, palmitato e oleato de sorbitano etoxilado, etoxilados de nonilfenóis e etoxilados de álcoois gordos.

Em US-A-3,977,994 revela-se uma composição inibidora de ferrugem. A composição é uma mistura de um ácido orgânico, uma etanolamina substituída com N-alquilo ou cicloalquilo, e água. Em alguns casos, a composição pode também conter pelo menos um agente emulsionante para permitir a emulsão do ácido orgânico e da etanolamina. São exemplos de agentes emulsificantes os derivados de sorbitano.

Em US-A-4,970,026 revela-se um inibidor de corrosão para sistemas aquosos ferrosos e não ferrosos. A composição compreende um componente escolhido entre um sal de sódio de um ácido trietanolamina-alquilsulfamido-carboxílico com base em óleo nafténico; um sal de sódio de um ácido trietanolamino-alquilsulfamido-carboxílico com base em óleo parafínico; um sal de sódio de um ácido alquil-sulfamido-carboxílico, e uma mistura consistindo em duas escolhas bem como um agente tensioactivo escolhido entre um derivado de ácido gordo de cadeia longa de sarcosina e um produto de condensação de óxido de etileno com um ácido gordo. 3 87 109

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Os efeitos inibidores são atribuídos ao componente ou mistura de componentes e não à adição dos inibidores de corrosão. De facto, a patente afirma que os agentes tensioactivos foram ensaiados separadamente quanto à sua eficácia como inibidores da corrosão. Os agentes tensioactivos foram considerados ineficazes como inibidores da corrosão.

Em US-A-5,082,592 revela-se um método para inibir a corrosão de metais ferrosos em solução aquosa, compreendendo um tensioactivo não iónico e um grupo aniónico contendo oxigénio, como os sais de metal alcalino do borato, molibdato e nitrato/nitrito. O agente tensioactivo não iónico preferido é fenol/óxido de polietileno.

Encontra-se postulado no fascículo que o agente tensioactivo não iónico aumenta as propriedades de inibição da corrosão dos aniões. As propriedades de inibição dos aniões resultam da sua adsorção na interface da superfície metálica com a solução. Crê-se que a co-absorção do agente tensioactivo não iónico sirva para maximizar a concentração superficial dos aniões, escudando as forças repulsivas hidrostáticas dos aniões. O resumo de um trabalho de N. Iwano et al. em 341, Werkstoffe und Korrosion, 35 (1984) Abr. N° 4, Weinheim, Alemanha, revela que o monooleato de polioxietileno-sorbitano é um inibidor de corrosão.

Em EP-B-0108536 revela-se um método para proteger da corrosão superfícies metálicas. O método utiliza uma composição de um inibidor de corrosão com um agente espessante. O inibidor de corrosão pode incluir ésteres de sorbitano de um ácido carboxílico. Em combinação com um agente espessante, o inibidor de corrosão é pseudoplástico e tixotrópico. Em repouso a composição forma um gel. A composição forma um revestimento macio flexível que pode substituir tintas, vernizes, lacas, plásticos e revestimentos de metal, frequentemente usados para proteger da corrosão superfícies metálicas.

Existe portanto uma forte necessidade de um aditivo, não de amina, inibidor da corrosão, menos tóxico, e que seja uma alternativa ambientalmente mais aceitável. O presente invento proporciona a utilização de uma composição melhorada, inibidora da corrosão num sistema fluido aquoso (a aplicação pode ser quer em fase líquida quer em fase de vapor ou em ambas as fases do fluido), para a maior parte das superfícies metálicas incluindo superfícies contendo ferro, cobre e ligas de cobre. De acordo com o presente invento, é proporcionada a utilização de uma mistura que consiste num éster de sorbitano de ácido gordo e um derivado de polioxietileno de um éster de sorbitano de ácido gordo, como se define na reivindicação 1, para inibir a corrosão de superfícies metálicas em contacto com

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ΕΡ 0 810 302 /PT 4 um fluido aquoso contido num sistema fluido industrial, em que a proporção em peso do éster de sorbitano do ácido gordo para o derivado de polioxietileno do ácido gordo de sorbitano é de 1:3 a 2:1. A referida combinação proporciona uma composição inibidora de corrosão a ser usada no invento, que está isenta de aminas, e se crê pelo menos ser menos tóxica e ambientalmente mais aceitável.

Cada componente isolado pode apresentar alguma protecção contra a corrosão, sob certas condições. Contudo, pode observar-se um efeito sinergístico quando estes componentes estão presentes em simultâneo. O éster de sorbitano do ácido gordo é escolhido entre o grupo constituído por triestearato de sorbitano, monoestearato de sorbitano, monolaurato de sorbitano, monopalmitato de sorbitano, monooleato de sorbitano, sesquioleato de sorbitano e trioleato de sorbitano. O derivado de polioxietileno do éster de sorbitano do ácido gordo tem a fórmula dada e definida na reivindicação 1, e pode ser escolhido entre o grupo constituído por monolaurato de polioxietileno 20 sorbitano, monolaurato de polioxietileno 4 sorbitano, monopalmitato de polioxietileno 20 sorbitano, monoestearato de polioxietileno 20 sorbitano, monoestearato de polioxietileno 4 de sorbitano, triestearato de polioxietileno 20 sorbitano, monooleato de polioxietileno 20 sorbitano, monooleato de polioxietileno 5 sorbitano; e trioleato de polioxietileno 20 sorbitano. A mistura pode ser adicionada ao sistema a ser tratado num nível de dosagem que varia entre cerca de 0,1 ppm e cerca de 500 ppm. A mistura inibidora de corrosão do presente invento pode ser adicionada contínua ou periodicamente como uma corrente de subalimentação.

Uma vantagem do presente invento é apresentar uma nova utilização para os ésteres de sorbitano de ácidos gordos e derivados polioxietileno de ésteres de sorbitano de ácidos gordos.

Uma vantagem do presente invento é proporcionar a utilização de uma composição melhorada de inibição de corrosão para superfícies metálicas.

Uma outra vantagem do presente invento é proporcionar a utilização de uma composição melhorada de inibição de corrosão que se crê ser, pelo menos, menos tóxica.

Ainda uma outra vantagem do presente invento é proporcionar a utilização de uma composição inibidora de corrosão que é ambientalmente mais aceitável. 5 87 109

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Uma outra vantagem do presente invento é proporcionar a utilização de uma composição melhorada de inibição de corrosão que inclui uma combinação de pelo menos dois agentes tensioactivos não contendo aminas.

Uma outra vantagem do presente invento é proporcionar a utilização de composições melhoradas de inibição de corrosão que possuem aplicações aquosas.

Ainda outra vantagem do presente invento é proporcionar a utilização de uma composição inibidora de corrosão em condensados de caldeiras e água de arrefecimento, em aplicações de tratamentos de água, processos de refinarias e campos de petróleo, processamento de alimentos, aplicações de fábricas de pasta e de papel, na electrónica e no fabrico de circuitos electrónicos, indústrias de metais, aplicações em minas e processamento de minérios, produção de bebidas, instalações de co-geração, sistemas sanitários de hospitais e produção farmacêutica.

Ainda uma outra vantagem do presente invento é proporcionar a utilização de uma composição inibidora de corrosão que é eficaz sobre uma ampla zona de pH especialmente em soluções ligeiramente ácidas (de preferência entre o pH de 4 e 9).

Uma vantagem adicional do presente invento é proporcionar uma composição melhorada de inibição de corrosão que é eficaz tanto em soluções arejadas como desarejadas.

Características e vantagens adicionais estão descritas e serão evidentes na descrição detalhada das concretizações actualmente preferidas e nas figuras.

Breve descrição dos desenhos A FIGURA 1 ilustra graficamente uma nítida redução, ao longo do tempo, no nível de ferro solúvel após tratamento de um sistema com um inibidor de corrosão preparado de acordo com o presente invento. A FIGURA 2 ilustra graficamente uma redução, ao longo do tempo, do nível de ferro solúvel após tratamento de um sistema com um inibidor de corrosão preparado de acordo com o presente invento. A FIGURA 3 ilustra graficamente o efeito do inibidor de corrosão num sistema, após tratamento com um inibidor de corrosão preparado de acordo com o presente invento. 6 87 109

ΕΡ 0 810 302/PT A FIGURA 4 ilustra graficamente a curva de polarização num sistema não tratado, em dois sistemas tratados separadamente com os componentes individuais de um inibidor de corrosão e num sistema com os componentes combinados preparados de acordo com o presente invento. A FIGURA 5 ilustra graficamente o desempenho de um inibidor de corrosão preparado de acordo com o presente invento, em condições despejadas a um pH de 4,0. A FIGURA 6 ilustra graficamente o desempenho de um inibidor de corrosão preparado de acordo com o presente invento, em condições despejadas a um pH de 9,0. A FIGURA 7 ilustra graficamente o desempenho de um inibidor de corrosão preparado de acordo com o presente invento sobre um eléctrodo de aço macio em condições de arejamento e a um nível variável de pH usando um eléctrodo rotativo. A FIGURA 8 ilustra graficamente o desempenho de um inibidor de corrosão preparado de acordo com o presente invento sobre um eléctrodo de cobre em condições de arejamento usando um eléctrodo rotativo.

Descrição das concretizações preferidas O presente invento proporciona a utilização de uma mistura como se descreve na reivindicação 1. Crê-se que a mistura seja, pelo menos, menos tóxica e mais aceitável para o ambiente do que as anteriores. A razão em peso entre o primeiro agente tensioactivo e o segundo agente tensioactivo na composição é, com maior preferência, de 1:2 a 2:1, e ainda com maior preferência cerca de 1:1.

Quando existe mais de um componente do primeiro ou segundo agentes tensioactivos, o componente ou componentes adicionais conferem estabilidade à composição para expedição, manuseamento e armazenagem, e podem ajudar nas características tixotrópicas da composição, mantendo a fluidez da composição sob várias condições.

Nestes casos o emulsionante é adicionado à composição, sendo as razões em peso entre o primeiro componente do primeiro agente tensioactivo e o primeiro componente do segundo agente tensioactivo e o componente adicional na composição, de 1:3:0,4 até 1:1:0,3, mais preferivelmente de 1:2:0,3 até 2:1:0,3, e ainda com maior preferência a partir de 1:1:0,2. 7 87 109

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Os ésteres de sorbitano de ácidos gordos podem ser escolhidos no grupo constituído por triestearato de sorbitano, monoestearato de sorbitano, monolaurato de sorbitano, monopalmitato de sorbitano, monooleato de sorbitano, sesquioleato de sorbitano e trioleato de sorbitano.

Os derivados polioxietileno de um éster de sorbitano de um ácido gordo podem ser escolhidos entre o grupo constituído por monolaurato de polioxietileno 20 sorbitano, monolaurato de polioxietileno 4 sorbitano, monopalmitato de polioxietileno 20 sorbitano, monoestearato de polioxietileno 20 sorbitano, monoestearato de polioxietileno 4 sorbitano, triestearato de polioxietileno 20 sorbitano, monooleato de polioxietileno 20 sorbitano, monooleato de polioxietileno 5 sorbitano, e trioleato de polioxietileno 20 sorbitano.

Os componentes usados neste invento, ainda que normalmente usados como emulsionantes, funcionam como inibidores de corrosão. A combinação de agentes tensioactivos confere uma protecção contra a corrosão que excede a soma da protecção contra a corrosão quando os agentes tensioactivos são usados separadamente. O sinergismo das combinações do invento confere uma inibição da corrosão surpreendentemente eficaz. O pH do fluido é de preferência desde cerca de 4 até cerca de 9, mais preferivelmente desde cerca de 5 até cerca de 8, e ainda com maior preferência desde cerca de 5,5 até cerca de 7,5. A temperatura do fluido varia normalmente entre cerca de 21,1°C (70°F) e cerca de 287,8°C (550°F), mais preferivelmente entre 21,1°C (70°F) e cerca de 265,5°C (510°F), mais preferivelmente entre cerca de 21,1°C (70°F) e cerca de 254,4°C (490°F). A composição pode ser injectada directamente na fase de vapor ou na fase líquida, ou em ambas as fases do sistema fluido. A composição usada no método do invento pode ser adicionada ao fluido de modo que a concentração da composição no fluido varie de preferência entre cerca de 0,1 ppm e cerca de 500 ppm, mais preferivelmente de cerca de 0,5 ppm a cerca de 200 ppm, ainda com maior preferência de cerca de 0,5 ppm a cerca de 100 ppm de concentração total de tensioactivo. O sistema fluido industrial pode ser um sistema de arrefecimento de água como torres de refrigeração, um sistema de transferência de calor como os sistemas de caldeiras, um sistema de refinaria como os sistemas de processamento de uma alimentação de hidrocarbonetos, sistemas de fabrico de pasta e papel, sistemas de alimentos e bebidas como os sistemas de processamento térmico, ou sistemas mecânicos de refrigeração como os 8 87 109

ΕΡ Ο 810302/PT sistemas de refrigeração de motores de combustão. O invento é também aplicável a outros exemplos destes sistemas que incluem um sistema fluido.

Os derivados polioxietileno dos ésteres de sorbitano de ácidos gordos para utilização no presente invento possuem a seguinte estrutura: CH2

HC0(C2H40)wH

O

H(OC2H4)xOCH HÇ

HC0(C2H40)vH CH20(C2H40)20CR3

MONOÉSTER DE POLIOXIETILENO DE SORBITANO

87 109 ΕΡ 0 810 302 /PT 9

CH2

HC0(C2H40)wH o

R4CO(OC2H4)xOCH HC _ HCO(C2H40)yOCR4 CH20(C2H40)z0CR4

TRIÉSTER DE POLIOXIETILENO DE SORBITANO onde R3CO e R4CO representa a porção de ácido gordo, R3 é um grupo de ácido esteárico, ácido láurico, ácido palmítico ou ácido oleico, R4 é um grupo de ácido esteárico ou ácido oleico, de preferência um grupo de ácido oleico. O total de moles de etoxilação (n) é igual a w+x+y+z e é de 4 a 20.

Numa das concretizações, a razão entre o primeiro e o segundo agente tensioactivo é aproximadamente de 2:3, mas a razão pode variar amplamente desde cerca de 1:3 até cerca de 2:1, dependendo dos agentes tensioactivos particularmente utilizados. O nível de dosagem ou concentração pode também variar muito, desde cerca de 0,1 ppm até cerca de 500 ppm.

Como se ilustra nos exemplos a seguir, a capacidade da combinação do presente invento de reduzir a corrosão no aço, cobre e noutros metais é altamente inesperada face ao limitado efeito de inibição dos componentes sozinhos. 10 87 109

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Os seguintes exemplos, apresentados para descrever as concretizações preferidas e utilizações do invento, não limitam o invento a menos que se especifique doutro modo nas reivindicações em anexo.

Procedimentos experimentais

Eléctrodos de ensaio e sua preparação

Os especímens de ensaio (aqui referidos como eléctrodos ou eléctrodos de ensaio) usados nos exemplos seguintes eram de aço macio (carbono simples Cl008) ou cobre, tubulares. Cada eléctrodo tinha 1,27 cm (1/2 polegada) de diâmetro e 1,27 cm (1/2 polegada) de comprimento. Os eléctrodos foram preparados por polimento com papel de carboneto de silício (SiC) até um acabamento final de grão #600. Os eléctrodos foram depois limpos por lavagem com água desionizada, acetona e depois secos ao ar para medições electroquímicas seguintes.

Cada eléctrodo tubular foi fixado num suporte de especímen em aço inoxidável com dois espaçadores em Teflon. O espaço anular entre o eléctrodo e o veio de aço inoxidável foi preenchido com folha de alumínio para constituir uma ligação eléctrica. O suporte do especímen foi isolado da solução de ensaio por fita de Teflon e uma manga de Teflon. As extremidades de cada eléctrodo foram depois revestidas com uma pintura (Microstop) para evitar fissuras de corrosão. Técnicas electroquímicas

Foram realizadas pesquisas potenciodinâmicas dos eléctrodos metálicos para analisar os efeitos da inibição da corrosão dos vários agentes tensioactivos. Os ensaios foram realizados em solução de perclorato de sódio (NaC104) 0,1M, arejada ou desarejada, numa célula de vidro de 1000 ml. Nas experiências desarejadas purgou-se a solução de ensaio com árgon de grau zero durante pelo menos duas horas antes do eléctrodo de ensaio ser introduzido. Nas experiências com arejamento, os ensaios foram conduzidos com uma velocidade de rotação de 500 rpm com um eléctrodo cilíndrico rotativo. A temperatura da solução de ensaio foi elevada até 65,6°C (150°F) (durante um período de tempo de cerca de 20 minutos) por aquecimento concorrente com privação de ar. Ajustou-se o pH com solução diluída de hidróxido de sódio ou de ácido perclórico até aos valores desejados entre 4,0-9,0. A polarização potenciodinâmica foi depois conduzida a uma 11 87 109

ΕΡ 0 810 302 / PT velocidade potencial de varrimento de 0,5 mV/segundo desde a região catódica até à região anódica. A acção inibidora da corrosão dos produtos químicos foi avaliada comparando com um branco (uma solução de ensaio não contendo nenhuma composição inibidora de corrosão deste invento) nas mesmas condições de ensaio, com base nas curvas de polarização. Todas as medições do potencial foram efectuadas em relação a um eléctrodo de referência de prata/cloreto de prata (Ag/AgCl).

Exemplo 1

Conforme ilustrado na Figura 1, a inibição de corrosão é obtida em sistemas tratados com uma composição inibidora de corrosão, preparada de acordo com o presente invento. O FelI (ppb) usado na Figura 1 representa óxido ferroso (partes por bilião). Os resultados do ensaio representado na Figura 1 foram conseguidos nas condições seguintes. Uma solução de condensado de caldeira desarejada, simulada, contendo vestígios de perclorato de sódio foi alimentar um equipamento de simulação do processo a 80-100 ml/minuto e aproximadamente a 82,2°C (180°F). O pH da solução simulada de condensado da caldeira era de cerca de 5,5.

Conforme ilustrado na Figura 1, havia um excesso de ferro de 240 ppb antes de ser adicionada uma corrente de subalimentação de 200 ppm de inibidor de corrosão que era constituído por monoestearato de sorbitano e monoestearato de polioxietileno 20 sorbitano na razão de 1:1. Em menos de 5 horas, a concentração de ferro solúvel caiu de mais de 240 ppb para menos de 150 ppb.

Exemplo 2

Os resultados ilustrados na Figura 2 foram obtidos nas mesmas condições acima discutidas a respeito da Figura 1, com a excepção de ter sido utilizada uma alimentação contínua de 60 ppm do inibidor de corrosão constituído por monoestearato de sorbitano e monoestearato de polioxietileno 20 sorbitano na razão de 1:1, em vez da subalimentação com 200 ppm ilustrada na Figura 1. O FelI (ppb) usado na Figura 2, representa óxido ferroso (partes por bilião). Conforme ilustrado na Figura 2, a concentração em ferro caiu de aproximadamente 240 ppb para menos que 150 ppb num período de cerca de 24 horas. A concentração mais baixa em ferro é indicativa de uma velocidade de corrosão mais baixa. 12 87 109

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Exemplo 3 A acção inibidora da corrosão do presente invento também é demonstrada por medições potenciodinâmicas da polarização usando especímens tubulares polidos de aço macio (Figuras 3-7) ou de cobre (Figura 8) imersos numa solução de perclorato 0,1M a 65,6°C (150°F). A solução de perclorato 0,1M foi usada como electrólito de suporte para aumentar a condutividade. As Figuras 3-8 são gráficos do potencial aplicado versus densidade da corrente medida. As unidades usadas nas Figuras 3-8 são E(MV) que é o potencial (mV), e I(UA/CMA2) que é a densidade de corrente (μΑ/cm2).

Referindo primeiro a Figura 3, a curva de polarização na presença de um inibidor de corrosão formulado de acordo com o presente invento é comparada com uma solução não tratada ou branco. Especificamente, a linha 11 representa o potencial aplicado versus curva de densidade da corrente (ou curva de polarização) num sistema não tratado ou num branco. Em contraste, a linha 12 representa a curva de polarização no mesmo sistema após tratamento com uma mistura 1:1 de monoestearato de sorbitano e monoestearato de polioxietileno 20 sorbitano, cada um numa dosagem de 30 ppm. O pH do sistema era 6,5 e o sistema foi desarejado. A curva de polarização com tratamento representada pela linha 12 desloca-se para a esquerda em relação ao representado pela linha 11 (representando o branco), indicando uma substancial diminuição na velocidade de corrosão.

Com referência à Figura 4, a linha 11 representa a curva de polarização num sistema não tratado ou branco. A linha 13 representa a curva de polarização no mesmo sistema, após tratamento com 30 ppm de monoestearato de sorbitano, sem nenhum derivado de polioxietileno. A linha 14 representa a curva de polarização do mesmo sistema após tratamento com 30 ppm de monoestearato de polioxietileno 20 sorbitano, sem nenhum monoestearato de sorbitano.

Os sistemas ilustrados na Figura 4, semelhantes aos ilustrados na Figura 3, também tinham um pH de 6,5 e também foram desarejados. Comparando as Figuras 3 e 4, é evidente que a combinação de um éster de sorbitano de um ácido gordo (e.g. monoestearato de sorbitano) com um derivado polioxietileno de um éster de sorbitano de ácido gordo (e.g. monoestearato de polioxietileno 20 sorbitano) confere um efeito sinergístico substancial na redução da corrosão de um sistema tratado (conforme representado pela linha 12 na Figura 4) quando comparado com os resultados obtidos pelos sistemas de tratamento onde os dois componentes são usados individualmente (conforme representado pelas linhas 13 e 14 na Figura 4). 13 87 109

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Na Figura 4, o tratamento que utiliza um éster de sorbitano de um ácido gordo (monoestearato de sorbitano) isolado (conforme representado pela linha 13) proporciona alguma redução da corrosão, especialmente na região catódica, quando comparado com o sistema não tratado (conforme representado pela linha 11). Similarmente, o tratamento que utiliza o derivado de polioxietileno (monoestearato de polioxietileno 20 sorbitano) isolado (conforme representado pela linha 14) proporciona alguma redução de corrosão, principalmente devida à inibição catódica quando comparada com o sistema não tratado (conforme representado pela linha 11). Em acentuado contraste, o tratamento que usa a combinação de um éster de sorbitano de um ácido gordo com um derivado de polioxietileno de um éster de sorbitano de um ácido gordo (conforme representado pela linha 12 da Figura 4) proporciona uma redução substancial da corrosão, tanto na região catódica como na região anódica, sendo a inibição anódica mais significativa. Portanto, o tratamento de um sistema que utiliza um ou dois agentes tensioactivos isolados proporciona alguma inibição da corrosão; contudo, o tratamento que utiliza a combinação de dois tensioactivos confere uma inibição sinergística da corrosão isenta de amina.

Exemplo 4

Referindo agora a Figura 5, a linha 16 representa a curva de polarização de um sistema tratado com monoestearato de sorbitano e monoestearato de polioxietileno 20 sorbitano, numa razão de 1:1, cada um a uma concentração de 30 ppm numa solução de ensaio semelhante à descrita no Exemplo 3 (perclorato 0,1M a 150°F), a um pH de 4,0 sob condições desarejadas. Em comparação, a linha 15 representa o mesmo sistema ao mesmo nível de pH, excepto não se ter adicionado nenhum inibidor de corrosão. E evidente que a combinação de 30 ppm de monoestearato de sorbitano e 30 ppm de monoestearato de polioxietileno 20 sorbitano é eficaz em condições desarejadas e a um pH de 4,0. A um pH de 4,0 em condições desarejadas, a inibição anódica é mais significativa do que a inibição catódica. Na Figura 6, a um pH de 9,0 em condições desarejadas, a curva de polarização sem qualquer tratamento (como representada pela linha 17) é comparada com a do tratamento com a combinação acima, em ensaios em duplicado (representadas pelas linhas 18 e 19). Observa-se também uma boa inibição anódica a um pH de 9,0, como se indica na Figura 6. Observou-se excelente reprodutibilidade neste trabalho como se mostra pela concordância entre a linha 18 e a linha 19.

Exemplo 5

Como se ilustra nas Figuras 7 e 8, o uso de 30 ppm de monoestearato de sorbitano e 30 ppm de monoestearato de polioxietileno 20 sorbitano é também eficaz na inibição da 14 87 109

ΕΡ 0 810 302/PT corrosão em ambos os eléctrodos de aço e cobre num sistema saturado de ar ou arejado. As experiências representadas pelas Figuras 7 e 8 foram conduzidas usando um eléctrodo cilíndrico rotativo a 65,6°C (150°F) a uma velocidade de rotação de 500 rpm. O sistema ilustrado na Figura 7 é um eléctrodo de aço macio e o sistema ilustrado na Figura 8 é um eléctrodo de cobre.

Referindo agora a Figura 7, a linha 20 representa o sistema a um nível de pH de 6,5, onde não se adicionou nenhum inibidor de corrosão. Em contraste, a linha 21 representa um sistema a um pH de 6,5 tratado com 30 ppm de monoestearato de sorbitano e 30 ppm de monoestearato de polioxietileno 20 sorbitano. Uma comparação da linha 20 e da linha 21 mostra que o inibidor de corrosão actua como um inibidor anódico à medida que a dissolução anódica é significativamente reduzida na presença do inibidor de corrosão em condições de saturação com ar. A linha 22 representa o mesmo sistema a um nível de pH de 9,0 onde não se juntou inibidor de corrosão. Em contraste, a linha 23 representa o sistema a um pH de 9,0 tratado com 30 ppm de monoestearato de sorbitano e 30 ppm de monoestearato de polioxietileno 20 sorbitano. Uma vez mais a velocidade de dissolução anódica decresceu na presença do inibidor de corrosão, indicando que a combinação dos agentes tensioactivos foi principalmente um inibidor anódico em condições de saturação com ar. O efeito do inibidor da composição a um pH de 6,5 é mais significativo do que o efeito de inibição de corrosão da composição a um pH de 9,0.

Referindo a Figura 8, a linha 24 representa o sistema a um pH de 6,5, um eléctrodo de cobre, em que não se adicionou nenhum inibidor de corrosão. A linha 25 (Figura 8) representa o mesmo sistema a um pH de 6,5 tratado com 30 ppm de monoestearato de sorbitano e 30 ppm de monoestearato de polioxietileno 20 sorbitano. Pode de novo ser determinada uma redução na corrosão pelo método de extrapolação de Tafel, em condições de saturação com ar.

Assim, como se ilustra nas Figuras 3-8, a combinação de um éster de sorbitano de um ácido gordo com um derivado polioxietileno de um éster de sorbitano de um ácido gordo apresenta uma redução da corrosão tanto para o componente aço como para o cobre, a vários níveis de pH, em condições arejadas ou desarejadas. Como se crê que os ésteres de sorbitano dos ácidos gordos sejam, pelo menos, menos tóxicos e isentos de aminas, crê-se que ambas as famílias de compostos sejam de utilização aceitável, pelo menos nas indústrias farmacêuticas, de processamento de alimentos e de bebidas.

Os ésteres adequados de sorbitano de ácidos gordos são comercializados sob as seguintes marcas registadas: SPAN 60 e ARLACEL 60 (monoestearato de sorbitano), SPAN 15 87 109

ΕΡ Ο 810 302/PT 20 e ARLACEL 20 (monolaurato de sorbitano), SP AN 40 e ARLACEL 40 (monopalmitato de sorbitano), SP AN 65 (triestearato de sorbitano), SP AN 80 e ARLACEL 8o (monooleato de sorbitano), ARLACEL C e ARLACEL 83 (sesquioleato de sorbitano) e SP AN 85 e ARLACEL 85 (trioleato de sorbitano).

Derivados adequados de polioxietileno de ésteres de sorbitano de ácidos gordos são comercializados sob as seguintes marcas registadas: TWEEN 20 (monolaurato de polioxietileno 20 sorbitano), TWEEN 21 (monolaurato de polioxietileno 4 sorbitano), TWEEN 40 (monopalmitato de polioxietileno 20 sorbitano), TWEEN 60 (monoestearato de polioxietileno 20 sorbitano), TWEEN 61 (monoestearato de polioxietileno 20 sorbitano), TWEEN 65(triestearato de polioxietileno 20 sorbitano), TWEEN 80 (monooleato de polioxietileno 20 sorbitano), TWEEN 81 (monooleato de polioxietileno 5 sorbitano) e TWEEN 85 (trioleato de polioxietileno 20 sorbitano).

Combinações de mais de um dos ésteres de sorbitano de ácidos gordos com mais de um dos derivados de polioxietileno de ésteres de sorbitano de ácidos gordos produzem também inibidores de corrosão eficazes.

Lisboa,

Por NALCO CHEMICAL COMPANY - O AGENTE OFICIAL -

Claims

87 109 ΕΡ 0 810 302/PT 1/2 REIVINDICAÇÕES H(OC2H.,);.OCH

1. Utilização de uma mistura que consiste em um primeiro agente tensioactivo constituído por pelo menos um éster de sorbitano de ácido gordo e um segundo agente tensioactivo constituído por pelo menos um derivado polioxietileno de um éster de sorbitano de ácido gordo, sendo a razão ponderai entre o primeiro agente tensioactivo e o segundo agente tensioactivo de 1:3 até 2:1, para inibir a corrosão de superfícies metálicas em contacto com um fluido aquoso contido num sistema industrial fluido, em que o éster ou ésteres de sorbitano de ácido gordo são escolhidos entre triestearato de sorbitano, monoestearato de sorbitano, monolaurato de sorbitano, monopalmitato de sorbitano, monooleato de sorbitano, sesquioleato de sorbitano e trioleato de sorbitano; e o derivado de polioxietileno tem a fórmula CH,· HCOCC^OJyH CH20(C2H40)20CR3 ch2 HC0(C2H40)wH 0 R4CO(OC2H4)xOCH HC _ HC0(C2H40)y0CR4 cH,0(C2H4O)zOCR4 87 109 ΕΡ 0 810 302/PT 2/2 onde R.3 é um grupo de ácido esteárico, ácido láurico, ácido palmítico ou ácido oleico, R4 é um grupo de ácido esteárico ou ácido oleico, e o número total de moles de etoxilação (n) é igual a w+x+y+z e é de 4 a 20.
2. Utilização de acordo com a reivindicação 1, em que o pH do fluido aquoso é de 4 a 9.
3. Utilização de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, em que a mistura é adicionada ao fluido, de modo a que a concentração da composição no fluido varie de 0,1 ppm a 500 ppm.
4. Utilização de acordo com a reivindicação 1, reivindicação 2 ou reivindicação 3, em que a temperatura do fluido é de 21°C a 288°C (de 70°F a 550°F).
5. Utilização de acordo com a reivindicação 4, em que 0 fluido aquoso se encontra na fase líquida.
6. Utilização de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, em que o sistema de fluido industrial é um sistema de água de refrigeração; sistema de caldeira; sistema de transferência de calor; sistema de refinaria; sistema de fabrico de pasta e papel; sistema de processamento de alimentos e bebidas; ou um sistema de refrigeração mecânica.
7. Utilização de acordo com qualquer das reivindicações precedentes, onde o derivado de polioxietileno é monolaurato de polioxietileno 20 sorbitano, monolaurato de polioxietileno 4 sorbitano, monopalmitato de polioxietileno 20 sorbitano, monoestearato de polioxietileno 20 sorbitano, monoestearato de polioxietileno 4 sorbitano, triestearato de polioxietileno 20 sorbitano, monooleato de polioxietileno 20 sorbitano, monooleato de polioxietileno 5 sorbitano, ou trioleato de polioxietileno 20 sorbitano. Lisboa, Por NALCO CHEMICAL.COMPAMY - O AGENTE OFICIAL -

Eng-° ANTÔNIO JO&O DA CUNHA FERREIRÀ Ag. Ot Pr. Ind. Rua das Flores, 74-4“ 1200-195 LISBOA