185932. lajstromszámú szabadalom • Korróziógátló készítmény gázok alkanolaminos kezeléséhez használt rendszerekhez
1 , 185 932 2-naftokinon, vagy ezek szinergetikus kombinációjának hatásos mennyiségét tartalmazza. A szerves vegyület előnyösen a következő vegyületek közül kerül ki: p-nitro-benzoesav, m-nitrobenzoesav, 3,5-dinitro-benzoesav, p-nitro-fenol, m-nitro-fenol, m-nitro-benzolszulfonsav, 1,4-naftakinon és ezek elegyei. A vanádium-vegyület és a szerves vegyület hatásos mennyisége a kombináció alkalmazása esetén egyaránt lényegesen alacsonyabb, mint akkor, ha külön-külön alkalmazzuk ezeket a vegyületeket. További kedvező hatásokat kapunk, ha a megadott vegyületek kombinációját nagyobb koncentrációban használjuk. Az itt leírt korróziógátló készítmények különösen hatásosak, ha vizes mono-etanol-amin oldatot használunk hidrogén-szulfid és szén-dioxid eltávolítására földgázból. Azt találtuk, hogy annak ellenére, hogy sem a vanádium-vegyületek, sem a megadott szerves vegyületek nem nyújtanak védelmet egy bizonyos, hatásos mennyiség alatti koncentrációban, ha külön-külön kerülnek felhasználásra, e vegyületek kombinációja meglepő módon e külön-külön hatásos mennyiség alatti koncentrációban is megfelelő védettséget ad. A találmány szerinti készítményekben a vanádium-vegyületek megválasztása nem kritikus, mert az előnyösen + 5 oxidációs állapotban lévő vanádium biztosítja a szokatlanul jelentős mértékű védelmet a szerves vegyületek társaságában. így például vanádium-vegyületként használhatók a következő vegyületek: V305, NaV03, KV03, NH4V03, VOCl3. A találmány szerinti készítményekben a vanádium-vegyületekkel kombinálva alkalmazott szerves vegyületek lehetnek nitrocsoporttal helyettesített aromás savak, nitrocsoporttal helyettesített fenolok, ezek sói, 1,4-naftokinon vagy ezek elegyei. Előnyösek a következők: p-nitro-benzoesav, m-nitro-benzoesav, 3,5-dinitro-benzoesav, p-nitro-fenol, m-nitro-fenol, m-nitro-benzolszulfonsav, 1,4-naftokinon és ezek elegyei. Egy adott készítmény esetében a gátló anyag koncentrációjának hatása általában monoton, azaz a gátló anyag nem nyújt korrózió elleni védettséget egy minimális koncentráció alatt, míg e koncentráció felett mindig véd a korrózió ellen. Ezt a kritikus koncentrációt minimális hatásos koncentrációnak (a következőkben m.h.k.) nevezzük. Egy adott korróziógátló anyag m.h.k. értékét egyszerűen úgy határozzuk meg, hogy az anyagot különböző koncentrációkban alkalmazva meghatározzuk azt a minimális koncentrációt, amely a korrózió elleni védelem biztosításához szükséges. Azt találtuk, hogy a vanádium-vegyületek és szerves vegyületek találmány szerinti kombinációja az egyes komponensek m.h.k. értéke alatti koncentrációban meglepően jobb korrózió elleni védelmet biztosít, mint az egyes komponensek külön-külön, ugyanabban a koncentrációban. További eredmény, hogy ha a vanádium-vegyülete(ke)t és szerves vegyülete(ke)t külön-külön meghatározott minimális hatásos mennyiségük feletti koncentrációban alkalmazzuk, a találmány szerinti készítmények további előnyökkel is rendelkeznek. A vanádium-vegyületek és a szerves vegyületek koncentrációja körülbelül 0,01 mmól és 50 mmól között változhat. Az egy megadott vanádiumvegyület és szerves vegyület szinergetikus kombinációját általában olyan mennyiségben használjuk, hogy a vanádium-vegyület mintegy 0,01-1 mmól, a szerves vegyület mintegy 0,1-10 mmól mennyiségben legyen jelen, és előnyösen olyan mennyiségben, amely már biztosítja a kívánt korróziógátló hatást, ugyanakkor pedig mind a szerves vegyületet, mind a vanádium-vegyületet külön-külön hatásos koncentrációjuk alatti koncentrációban tartalmazza. A találmány szerinti korróziógátló készítményekkel hatásosan csökkenthető a hidroxi-alkilrészben 2-4 szénatomos mono- és poli-alkanol-aminok korrodeáló hatása. Az ilyen alkanolaminok jellegzetes képviselői a mono-etanol-amin, a di-etanol-amin és a mono-izopropanol-amin. A találmány szerinti korróziógátló készítményeket mono-etanol-amin/víz/szén-dioxid/hidrogén-szulfid rendszerekben vizsgáltuk, mert míg a vizes mono-etanol-amin oldatok nem korrózivak a vastartalmú fémekkel szemben, meglehetősen korróziwá válnak lágy acélokkal szemben, ha szén-dioxiddal és/vagy hidrogén-szulfiddal vannak telítve. Feltehetően elektrokémiai korrózióról van szó, ahol az anódos reakció olyan termékeket eredményez, mint vas-hidroxid, vas-karbonát, vas-szulfid és bizonyos komplexek. Ha az alkanol-amin-oldat hidrogén-szulfid gázt tartalmaz, feltehetően számos kén keletkezéséhez vezető, komplex reakció zajlik le, és a kén az oldatban legalább részben poliszulfid formájában van jelen. Az alkanol-amín oldatokban jelenlévő kén szintén passzíváié hatást fejthet ki. F gy adott korróziógátló anyag hatásosságát úgy vizsgáltuk, hogy mértük az inhibitort tartalmazó alkanol-amin oldat relatív korrodeáló sebességét, és mértük az acél potenciálját a kísérlet végén, hogy megállapítsuk, hogy az acél passzív vagy aktív volt. Eg> adott alkanol-amin oldat esetében a realtiv korrodeáló sebesség az inhibitort tartalmazó alkanol amin oldat és az inhibitort nem tartalmazó alkanol-amin oldat által kiváltott korrózió sebességének hányadosa. A korrózió sebességét minden esetben úgy számítjuk ki, hogy meghatározzuk a fémminta súlyveszteségét egy adott idő elteltével. Ha a relatív korróziós sebesség nagyobb, mint 0,5 ±0.1, úgy tekintjük, hogy az inhibitor nem fejtett ki gátló hatást. Az acél potenciálját minden kísérlet végén mértük. Ha a potenciál 20 °C-on pozitívabb, mint - 500 mV, az acélt passzívnak tekintjük, ami azt jelenti, hogy az inhibitor védő hatást fejtett ki. A hővezetési korróziós vizsgálatokat a következőképpen hajtottuk végre: Hidegen hengerelt lágyacélból készült, 8,89 cm átmérőjű és 8 mm vastagságú kör alakú kupont megtisztítottunk és lemértünk. A kupont ezután egy bór-szilikát üvegből készült korróziós cellába helyeztük úgy, hogy a cella alját ez a lap képezte. A korróziós cellát megtöltöttük 30 súly%-os, szén-dioxiddal telített mono-etanol-amin oldattal. A maradék levegőt szén-dioxiddal kihajtottuk a cellából. Az acélkupont a levegő hatására kialakult felületi passzív film elektrokémiai redukció útján történő eltávolí5 1° 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
