DE2429791A1

DE2429791A1 - Filmbildende aminemulsionen

Info

Publication number: DE2429791A1
Application number: DE2429791A
Authority: DE
Inventors: Iii Thomas Edward Conrelius; Jerry Lee Walker
Original assignee: Calgon Corp
Current assignee: Calgon Corp
Priority date: 1973-06-21
Filing date: 1974-06-21
Publication date: 1975-01-23
Also published as: US3931043A; FR2234383B3; CA1034365A; LU70366A1; FR2234383A1; NL7407608A; GB1436825A; JPS5036330A; AU6998874A; BE816644A

Description

Dr. Ing. Waiter Abitz
Dr. Dieter F. Morf
Dr. Hans~A. Brauns , 2i. Juni 1974

8 fviüncnan o·«·, r-i^n-enauerstif. 23. C-944

CALGON CORPORATION
Robinson Township, Allegheny County, Pennsylvania, V.St.A.

Postanschrift: P.O.Box

Pittsburgh, Pa. V.St.A.

Filmbildende Aminemulsionen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Mittel zur Inhibierung der Korrosion von Metallkomponenten, mit denen wässrige, fliessfähige Stoffe bzw. Fluide zusammenkommen, insbesondere die Verwendung filmbildender Aminemulsionen zur Inhibierung der Korrosion von Metallkomponenten in wässrigen Systemen.

Zu dem Begriff der "Metallkomponenten" gehören Ferromaterialien und -legierungen und Nichtferro-Legierungen, wie Legierungen auf Kupfer- oder Nickelbasis, und zu demjenigen der "wässrigen Systeme" Wasserboilersysteme.bzw. -anlagen, Wasserdampfrückführkondensatsysteme, Wasserdampf Verteilungssysteme, Wärmetausch-Wassersysteme, Verdampfersysteme, Verarbeitungswassersysteme und verschiedene Heiz- und Kühlwassersysteme.

Zu bisherigen Versuchen, bei jenen Bedingungen auftretende Korrosion zu inhibieren, hat auch der Einsatz aliphatischer"

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Amine gehört. Die Behandlungsstoffe werden bei solchen Behandlungen, wie auch bei derjenigen gemäss der vorliegenden Erfindung der theoretischen Auffassung nach in den korrosiven Pluiden aufgenommen und scheiden sich zur Bildung eines Schutzfilms auf den Metalloberflächen ab. Z. B. beschreibt · die US-PS 2 460 259 den Einsatz aliphatischer Amine von relativ hohem Molekulargewicht. Während solche Amine eine zufriedenstellende Korrosionsinhibierung ergeben, bieten sie auch eine Anzahl von Problemen bezüglich Verarbeitung, Funktion, Wirtschaftlichkeit und Zuführung. Erstens macht der Umstand, dass diejenigen Amine, die eine adäquate Korrosionsinhibierung ergeben, bei Raumtemperatur Peststoffe sind, ihre Überführung in einen flüssigen Zustand notwendig. Zweitens erfordert die wirkungsvolle Verwertung ein Mittel, das sich dem zu behandelnden System genau dosiert zuführen und in diesem dispergieren lässt. Da einer Dispergierung in solchen Systemen die extrem geringe Wasserlöslichkeit korrosionsinhibierender, aliphatischer Amine entgegensteht, hat sich die Praxis ergeben, verdünnte, wässrige Dispersionen herzustellen, die dann dem zu behandelnden System dosiert zugeführt werden. Aber selbst bei Herstellung dieser verdünnten Zwischen-Dispersionen hat man zum Einsatz dieser Amine entweder in Form von Salzen (wie in US-PS 2 712 531 beschrieben) oder in Kombination mit Dispergierhilfsmitteln oder Emulgatoren (wie in US-PS 3 088 796 beschrieben) greifen müssen. Die Salze und Dispergierhilfsmittel leisten in solchen Fällen keinen direkten Beitrag zum Korrosionspotential des Systems, und die Dispergierhilfsmittel können im Kreislauf zum Boiler zurückgelangen und Schaumbildung herbeiführen oder einen unerwünschten Niederschlag bilden. Ferner erhöht die Überführung der Amine in Flüssigkeiten, Salze oder Emulsionen die Behandlungskosten erheblich.

Zu anderen beispielhaften Patentschriften, die verschiedene Amin-Korrosionsinhibitoren beschreiben, gehören US-PS 3 239 470, 3 382 186, 3 398 196, 3 444 090 und 3 717 4-33-

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Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und ein Mittel zur, Inhibierung der Korrosion von Metallflächen zur Verfügung, die korrosiven Fluiden ausgesetzt sind. Sie schafft einen Korrosionsinhibitor, der bei Raumtemperatur eine beständige Flüssigkeit darstellt. Sie macht weiter einen Korrosionsinhibitor verfügbar, der sich in Lösungen mit einer Konzentration an aktivem Amin von 0,1 % bis zu jeder praktisch sich ergebenden Maximalkonzentration zuführen lässt. Sie stellt schliesslich eine korrosionsinhibierende Stoff zusammensetzung mit einem Gehalt an Emulgatoren zur Verfügung, die selbst flüchtige, filmbildende Stoffe darstelle, die Korrosionsinhibierung unterstützen.

Diese und weitere Vorteile und Ziele werden gemäss der Erfindung durch Einführung von äthoxylierten ß-Aminen und ß-Diaminen in die korrosionsinhibierende Formulierung erreicht.

Äthoxylierte ß-Amine für die Zwecke der Erfindung lassen sich durch die Formel

-H
t

— R

(CH₂CH₂O)_xH (CH₂CH₂0)_yH

darstellen, worin

R_x. eine Alkylgruppe mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen ist, R₂ eine Alkylgruppe mit 1 -bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet und χ und y jeweils gleich oder grosser als 1 sind mit der Massgabe, dass die Summe von χ und y kleiner als 100 ist.

Ätnoxylierte ß-Diamine für die Zwecke der Erfindung lassen sich durch die Formel

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C-944

(CH₂CH₂O)₂H

darstellen, worin

R- eine Alkylgruppe mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen ist, Rp eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet und x, y und ζ jeweils gleich oder grosser als 1 sind mit der Massgabe, dass die Summe von x, y und ζ kleiner als 100 ist.

Die Behandlungsmaterialien gemäss der Erfindung sind Flüssigkeiten, die sich in konzentrierten oder leicht verdünnbaren Formen einsetzen und den zu behandelnden Systemen zuführen lassen, ohne dass eine weitere Bearbeitung, Modifizierung oder Zwischenhandhabung notwendig ist. Darüberhinaus ist ihre Dispergierung in den behandelten Systemen leicht und wirksam, und sie ergeben eine sehr zufriedenstellende Korrosionsinhibierung.

Zu typischen athoxylierten ß-Aminen und athoxylierten ß-Diaminen gehören die folgenden Amine der Armour Industrial Company:

Ethomeen L 11/25 _H

(CH₂CH₂0)_yH

	15/15	(χ	+ 7	- 15)	CH, 5	(OH₂OH₂O)_xH
Ethomeen L				H	—-^	(CH₂OH₂O)₇H
	y - 5)		5^Η27	ι -C-
(χ +			- 4

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Ethoduomeen L 15/13 ττ

-C-

CH₀CH₀OH CH₀CH₀OH

CH₂CH₂OH

Bei der praktischen Durchführung der Erfindung hängt die Menge an Behandlungsmaterial, die man einsetzen wird, hauptsächlich von den korrosiven Bedingungen ab, die in den jeweils behandelten Systemen vorliegen. In Systemen mit schwach korrosiven Bedingungen haben sich schon derart geringe Mengen wie 0,01 Gew.teil Behandlungsmaterial je Million Gewichtsteile zu behandelnde, korrosive Fluide als zur Korrosionsinhiberung adäquat erwiesen. In der anderen Richtung wiederum sind so hohe Mengen an Behandlungsmaterial wie 100 Gew.teile eingesetzt worden, um Korrosion in Systemen zu inhibieren, für die extrem korrosive Bedingungen charakteristisch sind. Man kann somit zwischen 0,01 und 100 Teilen arbeiten, wird aber zur Behandlung normalerweise Mengen im Bereich von 0,1 bis 20 Teilen, vorzugsweise 0,5 bis 5 Teilen, einsetzen.

Die folgenden Beispiele erläutern die Herstellung beispielhafter Formulierungen, die gemäss der Erfindung Verwendung finden können. Diese Formulierungen stellen beständige Prparationen dar und bleiben langzeitig fluid.

Be.ispiel-1

2 g Ethomeen L 11/15, 2 g Ethomeen L 15/15 und 8 g Octadecylamin wurden zu 15 cm destilliertem Wasser hinzugefügt. Die Mischung wurde unter kontinuierlicher Bewegung auf 66° C erhitzt und mit weiteren 73 cnr Wasser versetzt und dann unter Rühren auf Raumtemperatur abgekühlt, worauf die erhaltene Emulsion auf eine Be schickungslö sungskonz entration von etwa 1 bis 10 % der obigen Formulierung verdünnt wurde.

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Beispiele 2 "bis 4

Nach der Arbeitsweise von Beispiel 1 wurden folgende Präparationen hergestellt:

2. Octadecylamin

Ethomeen L.11/15 1

Destilliertes Wasser 90

3- Octadecylamin 10 ·

Ethomeen L 11/25 4-

Destilliertes Wasser 86

4-. Armeen HO? 12,5

Arnac HT 2,5

Ethomeen L 11/25 2,5

Destilliertes Wasser 82,5

Der Hauptzweck der äthoxylierten ß-Amine gemäss der Erfindung ist die Bildung eines Trägers, der die Anwendung der korrosionsinhibierenden Grundsubstanz, des primären, aliphatischen Amins, erleichtert, aber kritisch ist auch, dass die Substanz keine nachteilige Auswirkung auf Korrosion hat.

Es wurde eine Prüfvorrichtung in Form eines 2-1-Reaktionsbehälters aus Glas entwickelt, der destilliertes Wasser enthielt und von einem thermostatgesteuerten, elektrischen Heizelement auf 52° C gehalten wurde. Destilliertes Wasser, das
die gewünschte Inhibitor-Eonz entration aufwies, wurde kontinuierlich in den Reaktionsbehälter eingepumpt und kontinuierlich durch eine den Wasserspiegel konstant haltende Überlaufeinrichtung ablaufen gelassen. In den Reaktionsbehälter wurden weiter kontinuierlich und dosiert CO^ und Luft eingeführt und kontinuierlich so austreten gelassen, dass auf dem künstlichen Wasserdampf kondensat ein konstanter CO^-Iaift-Mantel gehalten
wurde. In die Prüflösung wurden drei Korrosionsp ruf ab schnitte eingetaucht und mit konstanter Geschwindigkeit kontinuierlich

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gedreht, diesen Bedingungen 48 Std. ausgesetzt und dann zur Bewertung entnommen. Zur Bestimmung der Korrosionsstärken wurde die verlorengegangene ,Metallmenge nach Säurereinigung der geprüften Proben durch Wägen bestimmt. Ergebnisse:

Korrosionsinhibitor Reduktion, %, der Korrosion

(umgerechnet auf Basis gleichen Gehalts an aliphatischem Amin von 15 ppm.)

A)	Cocosamin	- 32
B)	Hydriertes Taigaminacetat (Emulsionshandel sprodukt)	■60·
C)	Hydriertes Talgamin (Emulsionshandel sprodukt)	87
D)	Produkt gemäss der Erfindung	93
	a) 2 % äthoxyliertes ß-Amin (L 11/25)
	b) 2 % hydriertes Talgamin- acetat

c) 13 % hydriertes Talgamin

d) 83 % Wasser

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Claims

^C~^W _n 21. Juni

Patentansprüche

* 1.) Beständige, Fluidkorrosion inhibierende Stoffzusammensetzung, gekennzeichnet durch einen Gehalt an aliphatischen! Amin, an Dispergiermittel in Form mindestens eines Gliedes aus der Gruppe äthoxylierte ß-Amine und äthoxylierte ß-Diamine und an Wasser.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an äthoxyliertem ß-Amin als Dispergiermittel.

3- Zusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das äthoxylierte ß-Amin die Formel

H
ι
3)_χΗ ^- (CH₂CH₂0)_yH

hat, worin

R- eine Alkylgruppe mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen ist, Rp eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet und

χ und y jeweils gleich oder grosser als 1 sind mit der Massgabe, dass die Summe von χ und y kleiner als 100 ist.
4. Zusammensetzung nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet, dass By, Konyl und R₂ Methyl ist und χ + y gleich 15 sind.
5· Zusammensetzung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass R,, Tridecyl und R₂ Methyl ist und χ + y gleich 5 sind.
6. Zusammensetzung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an äthoxyliertem ß-Diamin als Dispergiermittel.

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7- Zusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das -äthoxylierte ß-Diamin die Formel

ppO) H - N'T

XCHpCH₀O) H (CH₂CH₂O)₂H ^ ^d y

hat, worin

Ε,, eine Alkylgruppe mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen ist, R₂ eine Alkylgruppe mit 1 bis 4·Kohlenstoffatomen bedeutet' und

x, y und ζ jeweils gleich oder grosser als 1 sind mit der Massgabe, dass die Summe von x, y und ζ kleiner als 100 ist.
8. Zusammensetzung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass Ry, Tridecyl und Rp Methyl ist.
9· Zusammensetzung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt von etwa 1 bis 90 Gew.% an aliphatischem Amin, etwa · 0,1 bis 10, insbesondere 1 bis 10 Gew.% an Dispergiermittel und etwa 10 bis 99 % an Wasser.
10. Verfahren zur Inhibierung des Auftretens von Korrosion in einem wässrigen System, dadurch gekennzeichnet, dass man in dem Wasser des Systems einen Gehalt von etwa 0,01 bis 100 ppm an einer Stoffzusammensetzung aufrechterhält, die ein aliphatisches Amin, ein Dispergiermittel in Form mindestens eines Gliedes aus der Gruppe äthoxylierte ß-Amine und äthoxylierte ß-DiamJ.ne und Wasser enthält.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass man mit äthoxyliertem ß-Amin als Dispergiermittel arbeitet.

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12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass man ätho.xyliertes ß-Amin der Formel

(CH₂CH₂O)_xH

verwendet, worin

R^ eine Alkylgruppe mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen ist, R₂ eine Alkyl gruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet

und

χ und y jeweils gleich oder grosser als 1 sind mit der Massgabe, dass die Summe von χ und y kleiner als 100 ist.
13· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass man mit R^ gleich Nonyl, R₂ gleich Methyl und χ + y gleich 15 arbeitet.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass man mit R^ gleich Tridecyl, R₂ gleich Methyl und χ + y gleich 5 arbeitet.
15· Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass man als Dispergiermittel äthoxyliertes ß-Diamin verwendet.
16. Verfahren nach Anspruch 1-5» dadurch gekennzeichnet, dass man äthoxyliertes ß--Diamin der !Formel

^R1 " ? ~ ^E2

2 'ζ verwendet, worin

- 10 -

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Ή - (CH₂)₅ - F^

H (CH₂CH₂0)_yH

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R^. eine Alkylgruppe mit 8 bis 20 Kohlenstoff atomen ist, Ep eine Alkylgruppe mit 1 "bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet und

x, y und ζ ^jeweils gleich oder grosser als 1 sind mit der Hassgabe, dass die Summe von x, y und ζ kleiner als 100 ist. '
17· Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass man mit R^. gleich Tridecyl und R₂ gleich Methyl arbeitet.
18." Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass man mit etwa 1 bis 90 Gew.% aliphatischem Amin, etwa 0,1 bis 10, insbesondere 1 bis 10 Gew.% an Dispergiermittel und etwa 10 bis 99 % an Wasser arbeitet.

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