CN105026513A - 用于冷却水应用的腐蚀抑制剂 - Google Patents

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Abstract

一种新腐蚀抑制剂组合物，其含有羧酸和它的水溶性盐与锌，所述组合物可用于工业冷却水中的碳钢管和热交换器上的腐蚀抑制。这种新的物质组合物包含比以前配制物更少的羧酸和Zn2+，并且仍然具有>90％腐蚀抑制。公开了将所述羧酸与非常少量Zn组合的协同效应产生具有良好的腐蚀抑制性能的产物，其比目前常见的膦酸盐腐蚀抑制剂更环境友好；特别是用于冷却水应用中。

Description

用于冷却水应用的腐蚀抑制剂
技术领域
本发明涉及腐蚀抑制剂。本发明特别地涉及用于冷却水应用的腐蚀抑制剂。
背景技术
腐蚀是工业冷却水应用中的一个严重问题。它引起了许多不期望的后果，包括热传递降低、清洁增加、装置维修和置换和甚至计划外的停车。存在着许多方法来防止冷却水应用中的腐蚀。最有效的方法之一是使用化学品来处理冷却水，以抑制腐蚀的发生。
常规的腐蚀抑制剂包括正磷酸盐、聚磷酸盐、膦酸盐、钼酸盐、硅酸盐、亚硝酸盐等。在这些腐蚀抑制剂中，磷基腐蚀抑制剂广泛用于冷却水应用中的碳钢腐蚀控制，这是因为它们具有良好的成本效益和性能。但是，冷却水最终会排放到地表水中，由于藻花现象而越来越关注于磷对于环境的影响。此外，磷的存在可以与冷却水中的钙离子反应，以形成磷酸钙结垢，其导致了管线结污和堵塞和热传递降低。所以，需要非磷(非P)抑制剂来用于冷却水应用中的腐蚀控制。
本发明公开了新的、高性能非磷化学腐蚀抑制处理程序领域，它可以用在用于防止碳钢腐蚀的冷却水应用中。这种处理程序比目前常规的磷腐蚀抑制剂更加环境友好。
发明内容
在一个方面，本发明是一种用于防止或者减轻冷却水中腐蚀的方法，其包括用添加剂处理冷却水，所述添加剂包含可溶性锌盐和可溶性羧酸盐。
在另一方面，本发明是一种用于防止或者减轻冷却水中腐蚀的方法，其包括用添加剂处理冷却水，所述添加剂包含可溶性锌盐和选自下面的化合物：葡糖酸、葡糖二酸、水溶性葡糖酸盐、葡糖二酸盐及它们的组合。
在又一方面，本发明是一种用于防止或者减轻冷却水中腐蚀的方法，其包括用包含可溶性羧酸锌的添加剂处理冷却水。
本发明的另一方面是一种用于防止或者减轻冷却水中腐蚀的方法，其包括用添加剂处理冷却水，所述添加剂包含选自下面的化合物：葡糖酸锌、锌和葡糖二酸的盐及它们的组合。
其它化合物也可以包含在本申请的添加剂中。例如，除了上述的锌盐之外，阻垢剂、黄色金属腐蚀抑制剂如甲苯基***和苯并***、分散剂、除臭剂、杀虫剂和染料也可以包含在所述添加剂中。
具体实施方式
用于本申请的目的，术语冷却水定义为用于商业方法如化学工厂和精炼厂中热交换器的水。通常冷却水物流的pH是约7.0-9.2。经常将它们缓冲和有时处理来除去过量溶解的固体。
本发明的组合物可以包含足量的每个组分，以在加入冷却水时提供：30-300重量份/百万重量份(ppmw)的羧酸或者它的可溶性盐；和多达10ppmw的可溶性锌盐。在一个实施方案中，添加剂可以包含：30-180ppmw的羧酸和它的可溶性盐和多达4ppmw的可溶性锌盐。
在一个方面，本发明是一种用于防止或者减轻冷却水中腐蚀的方法，其包括用添加剂处理冷却水，该添加剂包含可溶性锌盐和可溶性羧酸盐。在一些实施方案中，可溶性羧酸盐是选自下面的化合物：可溶性葡糖酸盐，可溶性葡糖二酸盐及它们的组合。
可溶性锌盐可以是本领域技术人员已知的任何可溶性锌盐，其是可溶性的且不含在冷却水中可能有问题的抗衡离子。例如，可以使用氯化锌和溴化锌和甚至氢氧化锌，而磷酸锌是不期望的。可以用于本申请方法的其它盐包括但不限于碳酸锌、硼酸锌、硝酸锌及它们的组合。还可以使用水合物，特别是当水合物可以是可溶性的而未水合的盐是不可溶的时。
本申请的添加剂可以是羧酸锌盐或者它可以是将第一盐和第二盐混合的产物，第一盐是可溶性锌盐和第二盐是可溶性羧酸盐。在一个实施方案中，锌盐选自可溶性葡糖酸盐、可溶性葡糖二酸盐及它们的组合。
本申请的添加剂可以包含其它化合物。例如，除了上述锌盐之外，黄色金属腐蚀抑制剂如甲苯基***或苯并***、结垢分散剂、除臭剂、杀虫剂、染料也可以包含在该添加剂中。
羧酸
添加剂的羧酸组分可以选自葡糖酸和葡糖二酸和其它羧酸和它们衍生的聚羧酸，以及它们的水溶性盐。在一个实施方案中，葡糖酸和它的钠盐、葡糖二酸和它的钾和钙盐用于制备本发明方法的添加剂。
锌
在一个实施方案中，用于本发明方法的添加剂可以使用氯化锌来制备。在其它实施方案中，水溶性锌盐可以选自硫酸锌和氧化锌。
添加剂可以使用本领域技术人员已知的制备锌盐和包含锌盐的混合物的任何方法来制备。可以使用水合物，特别是当盐否则是不溶性的或者难以处理时。
虽然不希望受限于任何理论，然而据信用于本申请方法的羧酸是不与锌过强配位的那些。例如，葡糖酸(一种单羧酸)和葡糖二酸(一种二羧酸)都可以用于本申请的方法，并且用于防止腐蚀是非常有效的。但是相反地，丁烷四羧酸和苹果酸(分别是四官能和二官能酸)表现出腐蚀抑制性能，但是需要更高剂量来获得与葡糖酸和葡糖二酸相同的抑制效率。
实施例
提供下面的实施例来说明本发明。该实施例并非打算限制权利要求的范围，并且它们不应当这样解释。量是重量份或者重量百分比，除非另有指示。
实施例1-30
将表1所示的冷却水样品组合物根据表2所述条件进行处理。使用碳钢1010(CS1010)样片，并且使用线性极化电阻技术来测定腐蚀。所用化学品浓度是以份/百万份(ppm)来表达。腐蚀速率的单位是密耳/年(mpy)。表2中的抑制效率通过等式(1)来计算：
其中，腐蚀速率空白是没有任何添加的化学品处理的腐蚀速率，腐蚀速率剂量是使用特定剂量的化学品的腐蚀速率。
关于实施例的注释
锌与葡糖酸盐和葡糖二酸盐的组合是非常有效的，仅仅需要60或者更少份/百万份以降低90％的空白样上所观察的碳钢样本的腐蚀速率。葡糖酸是单羧酸。葡糖二酸是二羧酸，但是它在酸基之间的每个碳上具有羟基，它阻止绕着两个酸基的轴的自由旋转。用其它化合物如二或者更高官能酸或者包括其它基团如氨基的化合物的更多测试显示了用更高或者甚至明显更高的剂量来达到90％的腐蚀抑制的抑制性能。
表1
Na+(ppm) 273
Ca2+(ppm) 200
Mg2+(ppm) 50
Fe2+(ppm) 0.5
HCO3-(ppm) 100
Cl-(ppm) 500
SO42-(ppm) 496
表2

Claims (20)

1.一种用于防止或者减轻冷却水***中腐蚀的方法，其包括用添加剂处理冷却水，所述添加剂包含可溶性锌盐和可溶性羧酸盐。
2.权利要求1的方法，其中所述可溶性锌盐选自：氯化锌、溴化锌、氢氧化锌、碳酸锌、硼酸锌、硝酸锌及它们的组合。
3.权利要求2的方法，其中所述可溶性锌盐选自：氯化锌、溴化锌、氢氧化锌及它们的组合。
4.权利要求1的方法，其中所述可溶性羧酸盐选自可溶性葡糖酸盐、可溶性葡糖二酸盐及它们的组合。
5.权利要求1的方法，其中所述添加剂当加入冷却水中时以足以提供约30-约300ppmw的羧酸或者它的可溶性盐的浓度存在。
6.权利要求5的方法，其中所述添加剂当加入冷却水中时以足以提供约30-约180ppmw的羧酸或者它的可溶性盐的浓度存在。
7.权利要求1的方法，其中所述添加剂当加入冷却水中以足以提供多达10ppmw的可溶性锌盐的浓度存在。
8.权利要求1的方法，其中所述添加剂当加入冷却水中以足以提供多达4ppmw的可溶性锌盐的浓度存在。
9.权利要求1的方法，其中所述添加剂另外包含选自下面的组合物：阻垢剂、黄色金属腐蚀抑制剂、分散剂、除臭剂、杀虫剂、染料及它们的组合。
10.一种用于防止或者减轻冷却水中腐蚀的方法，其包括用添加剂处理冷却水，所述添加剂包含可溶性锌盐和选自下面的化合物：葡糖酸、葡糖二酸、水溶性葡糖酸盐、水溶性葡糖二酸盐及它们的组合。
11.权利要求9的方法，其中所述水溶性葡糖二酸盐选自它的钾盐、它的钙盐及它们的组合。
12.权利要求9的方法，其中所述水溶性葡糖酸盐是它的钠盐。
13.权利要求9的方法，其中所述添加剂当加入冷却水时以足以提供约30-约300ppmw的葡糖酸、葡糖二酸、水溶性葡糖酸盐、水溶性葡糖二酸盐及它们的组合的浓度存在。
14.权利要求12的方法，其中所述添加剂当加入冷却水时以足以提供约30-约180ppmw的葡糖酸、葡糖二酸、水溶性葡糖酸盐、水溶性葡糖二酸盐及它们的组合的浓度存在。
15.权利要求9的方法，其中所述添加剂另外包含选自下面的组合物：阻垢剂、黄色金属腐蚀抑制剂、分散剂、除臭剂、杀虫剂、染料及它们的组合。
16.一种用于防止或者减轻冷却水***中腐蚀的方法，其包括用包含可溶性羧酸锌的添加剂处理冷却水。
17.权利要求14的方法，其中所述可溶性羧酸锌以30-约300ppmw的浓度存在。
18.权利要求14的方法，其中所述添加剂另外包含选自下面的组合物：阻垢剂、黄色金属腐蚀抑制剂、分散剂、除臭剂、杀虫剂、染料及它们的组合。
19.一种用于防止或者减轻冷却水中腐蚀的方法，其包括用添加剂处理冷却水，所述添加剂包含选自下面的化合物：葡糖酸锌、葡糖二酸的锌盐及它们的组合。
20.权利要求16的方法，其中所述添加剂另外包含选自下面的组合物：阻垢剂、黄色金属腐蚀抑制剂、分散剂、除臭剂、杀虫剂、染料及它们的组合。
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