DE69500709T2 - Verfahren zur Inhibierung von Inkrustation und Korrosion in wässrigen Kühlsysteme - Google Patents
Verfahren zur Inhibierung von Inkrustation und Korrosion in wässrigen KühlsystemeInfo
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Description
- Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Inhibieren von Korrosions- und Kesselsteinbildung auf Wärmeübertragungsoberflächen in Kontakt mit dem Wasser in einem Kühlwassersystem.
- Die Probleme von Korrosions- und Kesselsteinbildung und damit einhergehende Effekte haben seit Jahren in Wassersystemen Schwierigkeiten bereitet. So neigt Kesselstein zum Beispiel dazu, sich an Innenwänden verschiedener Wassersysteme, wie zum Beispiel Kühlsystemen anzusammeln und dadurch die Betriebsleistung des Systems wesentlich zu vermindern.
- Ablagerungen in Leitungen, Wärmetauschereinrichtungen usw. können von mehreren Ursachen herrühren. So führt zum Beispiel die Präzipitation von Calciumcarbonat, Calciumsulfat und Calciumphosphat in dem Wassersystem zu einer Ansammlung dieser Kesselstein verleihenden Verbindungen entlang den und um die Metalloberflächen herum, welche in Kontakt mit dem fließenden Wasser kommen, das durch das System zirkuliert. Auf diese Weise sind die Wärmeübertragungsfunktionen des betreffenden Systems stark behindert.
- Korrosion anderseits ist eine elektrochemische Abbaureaktion eines Metalls mit seiner Umgebung. Ganz einfach ausgedrückt ist dies die Reversion von raffinierten Metallen in ihren natürlichen Zustand. So ist zum Beispiel Eisenerz Eisenoxid Eisenoxid wird zu Stahl raffiniert. Wenn der Stahl korrodiert, bildet er Eisenoxid, das - wenn unbehandelt - zum Versagen oder zur Zerstörung des Metalls führen kann, wodurch das betreffende Wassersystem stillgelegt werden muß, bis die notwendigen Reparaturen vorgenommen werden können.
- In Kühlwassersystenen hat sich typischerweise die Bildung von Calciumsulfat, Calciumphosphat und Calciumcarbonat unter anderen für die Gesamtleistungsfähigkeit des Kühlwassersystems als schädlich erwiesen. Aufgrund der Beliebtheit, für Behandlungen von Kühlsystemen in jüngster Zeit hohe Orthophosphat-Konzentrationen zu verwenden, um die Passivierung der Metalloberflächen in Kontakt mit dem Systemwasser zu fördern, ist es kritisch wichtig geworden, die Calciumphosphatkristallisation zu kontrollieren, damit relativ hohe Orthophosphat-Konzentrationen in dem System aufrechterhalten werden können, um die gewünschte Passivierung ohne resultierendes Fouling oder resultierende erschwerte Wärmeübertragungsfunktionen zu erreichen, die normalerweise durch Ablagerung von Calciumphosphat verursacht würden.
- Eine interne Behandlung, das heißt eine Behandlung des dem System zugespeisten Wassers, ist notwendig, um die Bildung der Kesselstein verleihenden Verbindungen und ihrer resultierenden Ablagerung zu verhindern, zu reduzieren und/oder hinauszuzögern. Die Carbonate von Magnesium und Calcium sind nicht die einzigen Problemverbindungen in bezug auf Kesselstein, sondern auch Wasser mit hohen Gehalten an Phosphat- und Sulfationen, die entweder natürlich oder zu anderen Zwecken zugefügt werden, verursacht Probleme, da Calcium und Magnesium und alles vorliegende Eisen oder vorliegender Kupfer mit jeweils jedem reagieren und sich als Kesselstein ablagern. Wie offensichtlich ist, verursacht die Ablagerung von Kesselstein auf den Bauteilen eines Kühlwassersystems schlechtere Zirkulation und ein geringeres Wärmeübertragungsvermögen, was demgemäß zu einem Gesamtverlust der Leistungsfähigkeit führt.
- Die Europäische Patentbeschreibung 142 929 A3 beschreibt die Verwendung von wasserlöslichen Polymeren, die Grundeinheitsanteile wie folgt umfassen:
- worin R&sub1; H oder ein niederes Alkyl (C&sub1;-C&sub3;) ist; R&sub2; OH, OM oder NH&sub2; ist; M ein wasserlösliches Kation ist; R&sub3; ein Hydroxysubstituiertes Alkyl- oder Alkylenradikal mit von 1 bis circa 6 Kohlenstoffatmomen oder ein nichtsubstituiertes Alkyl- oder Alkylenradikal mit von 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist; X ein anionisches Radikal ist; Z H oder Wasserstoff oder ein wasserlösliches Kation oder Kätionen ist, die zusammen die Valenz von X ausgleichen und a 0 oder 1 ist. Es wird angegeben, daß die Copolymere und terpolymeren Derivate in einem Verfahren zum Inhibieren von Calciumphosphat- oder Calciumphosphonatablagerung in wäßrigen Systemen verwendet werden können und auch zum Funktionieren, um einen passivierten Oxidfilm entlang den behandelten Metalloberflächen vorzusehen, wenn sie zusammen mit einer wasserlöslichen Orthophosphatquelle verwendet werden.
- US-Patentbeschreibung 4,895,663 beschreibt eine wasserlösliche Polymerzusammensetzung, wobei das Polymer Grundeinheiten aufweist, die durch die Strukturformeln wie folgt gekennzeichnet sind:
- worin R&sub1; H oder ein niederes Alkyl (C&sub1;-C&sub3;) ist; R&sub2; OH, OM oder NH&sub2; ist; M ein wasserlösliches Kation ist; R&sub3; ein Hydroxysubstituiertes Alkyl- oder Alkylenradikal mit von 1 bis zu circa 6 Kohlenstoffatomen oder ein nichtsubstituiertes Alkyl oder Alkylenradikal mit von 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist; X ein anionisches Radikal ist; Z H oder Wasserstoffe oder ein wasserlösliches Kation oder Kationen ist, die zusammen die Valenz von X ausgleichen und a 0 oder 1 ist. Es wird angegeben, daß das Copolymer beim Inhibieren der Präzipitation bestimmter Kesselstein bildenden Salze wirksam ist und auch beim Inhibieren der Korrosion von Metallteilen in Kontakt mit Wassersystemen wirkt.
- EP-A-554074 beschreibt Copolymere von Polyalkylenglycolallylethern zum Kontrollieren von Kesselsteinablagerung. US-A-5242599 beschreibt die Verwendung von Copolymeren von Polyalkylenglycolestern von ungesättigter [sic] Kesselsteinablagerung.
- Viele herkömmliche Kesselstein- und Korrosionsinhibitoren weisen bei Temperaturen bis zu circa 49ºC (120ºF) Wärmeübertragungsoberflächentemperatur eine annehmbare Nützlichkeit auf. Über diese Temperatur hinausgehend verschlechtert sich jedoch ihre Wirksamkeit. Dieser Betriebstemperaturbegrenzung und anderen Problemen wurde anhand der vorliegenden Erfindung begegnet.
- Es wurde entdeckt, daß bestimmte wasserlösliche Terpolymere, wie in Formel I hierin nachstehend gezeigt, bei Temperaturen bis zu 71ºC besonders wirksam sind.
- Die wasserlöslichen Terpolymere der Erfindung weisen die folgende Struktur auf: FORMEL 1
- worin E von Formel 1 die Grundeinheit umfaßt, die nach Polymerisation eines α-, β-ethylenisch ungesättigten Monomers, bevorzugt einer Carbonsäure, einer Amidform davon oder einem niederen Alkyl-(C&sub1;-C&sub6;)-Ester oder hydroxyliertem niederem Alkyl-(C&sub1;-C&sub5;)-Ester von solchen Carbonsäuren erhalten wird.
- Beispielhafte, durch E herbeigeführte Verbindungen enthalten, sind aber nicht darauf beschränkt, die durch Polymerisation von Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylamid, Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, Itaconsäure, 2- Hydroxypropylacrylat, Styrolsulfonsäure und 2-Acrylamido-2- methylpropansulfonsäure und dergleichen gebildete Grundeinheit. Wasserlösliche Salzformen dieser Säuren fallen auch in den Geltungsbereich der Erfindung. R&sub1; in Formel I ist H oder ein niederes (C&sub1;- bis C&sub4;-)Alkyl, F ist H&sub2; oder O, M ist ein wasserlösliches Kation, R&sub2; ist (CH&sub2;-CH&sub2;-O)n, oder ein Gemisch von beidem, n ist eine ganze Zahl von circa 1 bis circa 40, R&sub3; ist Wasserstoff, ein niederes (C&sub1;- bis C&sub4;- )Alkyl oder ein Acetat, das als eine Kappe auf dem Polyethylenglycolanteil durch Reagieren eines Acetylierungsmittels mit einem Allylether-polyethylenglycol gebildet wird, das dann mit der α-, β-ethylenisch ungesättigten Verbindung E zur Bildung des Copolymers von Formel I reagiert wird. Zu geeigneten Acetylierungsmitteln zählen Essigsäure, Essigsäureanhydrid, Acetylchlorid und dergleichen, wie in US-Patent Nr. 4,959,156 und 4,847,410 beschrieben, die hierin durch Bezugnahme voll eingeschlossen sind.
- Wird nun die Aufmerksamkeit auf Monomer y in der obigen Formel I gerichtet, so können diese Monomertypen im allgemeinen durch Reagieren von Allylalkohol mit einem nicht-tertiären Alkohol im Temperaturbereich von circa 25ºC-150ºC produziert werden, wie in US-Patent Nr. 2,847,477 detailliert ist (die gesamte Offenbarung davon ist hierbei durch Bezugnahme eingeschlossen). Das beschriebene Allylhydroxypropylsulfonatether-(AHPSE)-Monomer kann über eine Ringöffnungsreaktion der Epoxidgruppe mit Natriumsulfit bei Vorliegen eines Phasentransferkatalysators, wie zum Beispiel Tetra-n-butylammoniumbisulfit oder mit rauchender Schwefelsäure, die Schwefeltrioxid enthält, die die Sulfonsäuregruppe und die Hydroxygruppe produziert, hergestellt werden. Das sich ergebende Monomer kann mit Natronlauge oder anderem Basenmaterial weiter neutralisiert werden. Die Reaktion wird durch den folgenden Mechanismus veranschaulicht:
- Monomer z wird als Polyethylenglycolallylether (PEGAE) bezeichnet, wenn F - H&sub2; ist und als Polyethylenglycolmonomethacrylat (HEM), wenn F = 0 ist. PEGAE und HEM werden durch Ethoxylierung von Allylalkohol bzw. Methacrylatester hergestellt.
- Die Polymerisation der Monomere kann im Einklang mit herkömmlichen Lösungs-, Präzipitations- oder Emulsionspolymerisationstechniken ablaufen. Herkömmliche Polymerisationsinitiatoren, wie zum Beispiel Azoverbindungen, Persulfate, Peroxide, UV-Licht u.a. können verwendet werden. Kettenüberträger, wie zum Beispiel Alkohole (bevorzugt Isopropanol), Anm- oder Mercaptoverbindungen können zum Regulieren des Molekulargewichtes von dem Polymer verwendet werden. Das resultierende Polymer kann durch weithin bekannte Techniken, einschließlich Präzipitation u.a. isoliert werden. Wenn das Polymer in Wasser polymerisiert wird, kann es ganz einfach in seiner wäßrigen Lösung verwendet werden.
- Die Molverhältnisse der drei monomeren Einheiten x:y:z liegen bei circa 1-10:1-4:1-4. Das bevorzugte Verhältnis liegt in dem Bereich von 3-6:1-3:1-2.
- Die durchschnittliche Molekulargewichtszahl der wasserlöslichen. oder in Wasser dispergierbaren Terpolymere von Formel 1 ist nicht kritisch und kann in den Mn-Bereich von circa 1.000 bis 100.000, bevorzugt 1.000 bis 30.000 und bevorzugter 1.500 bis 10.000 fallen. Das Hauptkriterium besteht darin, daß das Terpolymer wasserlöslich oder in Wasser dispergierbar ist.
- Die Polymere sollten dem Kühlwassersystem, für das Korros ionsinhibierung und/oder Ablagerungskontrollaktivität erwünscht ist, in einer für den Zweck wirksamen Menge zugefügt werden. Diese Menge wird abhängig von dem betreffenden System, für welches die Behandlung erwünscht ist, variieren und wird durch Faktoren beeinflußt werden, wie zum Beispiel der Fläche, die der Korrosion, dem pH, der Temperatur, der Wassermenge und den entsprechenden Konzentrationen in dem Wasser der potentiell Kesselstein und Ablagerung bildenden Spezies ausgesetzt ist. Die Polymere werden größtenteils wirksam sein, wenn sie in Konzentrationen von circa 0,1 bis 500 Teile auf eine Million Teile (ppm) Wasser verwendet werden. Die Polymere können dem gewünschten Wassersystem in einer fixierten Menge und in dem Zustand einer wäßrigen Lösung, kontinuierlich oder intermittierend, direkt zugefügt werden.
- Die wasserlöslichen Terpolymere der vorliegenden Erfindung können auch mit Topping-Mittelkomponenten verwendet werden, um die Korrosionsinbitions- und Kesselsteinkontrolleigenschaften davon zu verbessern. So können die Polymere zum Beispiel in Kombination mit einer Verbindungsart oder mehreren Verbindungsarten verwendet werden, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Phosphorsäuren und Phosphonsäuren und wasserlöslichen Salzen davon besteht. Diese Topping-Mittel können dem System in einer Menge von circa 1 bis 500 ppm zugefügt werden. Das Gewichtsverhältnis des Polymers zu Topping-Mitteln kann von 100:1 bis 1:5 variieren.
- Beispiele dieser Phosphorsäuren schließen kondensierte Phosphorsäuren und wasserlösliche Salze davon ein. Die Phosphorsäuren schließen eine Orthophosphorsäure, eine primäre Phosphorsäure und eine sekundäre Phosphorsäure ein. Kondensierte Phosphorsäuren schließen Polyphosphorsäuren, wie zum Beispiel Pyrophosphorsäure, Tripolyphosphorsäure und dergleichen, Metaphosphorsäuren, wie zum Beispiel Trimetaphosphorsäure und Tetrametaphosphorsäure und Hexametaphosphorsäure ein.
- Bezüglich der anderen Phosphonsäurederivate, die den Polymeren der vorliegenden Erfindung zusätzlich zugefügt werden sollen, können Aminopolyphosphonsäuren, wie zum Beispiel Aminotrimethylenphosphonsäure, Ethylendiamintetramethylenphosphonsäure und dergleichen, Methylendiphosphonsäure, Hydroxyethylidendiphosphonsäure (HEDP), 2-Phosphonbutan-1,2,4tricarbonsäure, Diethylentriaminpenta(methylenphosphonsäure) und Hydroxyphosphonessigsäure eingeschlossen werden. Die Polymere können in Kombination mit noch anderen Topping- Mitteln verwendet werden, einschließlich Korrosionsinhibitoren für Eisen, Stahl, Kupfer, Kupferlegierungen oder anderen Metallen, herkömmlichen Kesselstein- und Kontaminationsinhibitoren und anderen herkömmlichen Was serbehandlungsmitteln. Andere Korrosionsinibitoren umfassen Wolframat, Nitrite, Borate, Silikate, Oxycarbonsäuren, Katechole, Zinksalze, Molybdate und aliphatische Amino- Tenside. Andere Kesselstein- und Kontaminationsinhibitoren schließen Ligninderivate, Tanninsäure, Stärke, Polyacrylsoda, Polyacrylamid u.a. ein.
- Die wasserlöslichen Polymere können dem wäßrigen System getrennt zugefügt werden, oder sie können mit den obigen Topping-Mittelverbindungen gemischt und dann in dem Zustand der wäßrigen Lösung entweder kontinuierlich oder intermittierend dem Wassersystem zugefügt werden.
- Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf eine Anzahl spezifischer Beispiele, die einzig als veranschaulichend und nicht als den Rahmen der Erfindung einschränkend anzusehen sind, weiter beschrieben.
- Zur Herstellung der Terpolymere der vorliegenden Erfindung wurden Lösungstechniken für freie Radikale verwendet. Als das Lösungsmittel wurde Wasser eingesetzt, Isopropanylalkohol wurde als Kettenüberträger und Natriumpersulfat als der Initiator verwendet. Die Allylmonomere wurden der Wassermischung zugefügt und die Acrylatmonomere mit dem Initiator bei 85ºC zusammen eingespeist. Die ¹³C-NMR (magnetische Kernspinresonanz) wurde dann zum Verifizieren verwendet, daß die Polymerisation vollständig war und daß die Integrität der gewünschten Polymere den Polymerisationsprozeß überstanden hat. Tabelle 1 zeigt den Aufbau von jedem der hergestellten Copolymere und ihre physikalischen Eigenschaften. TABELLE I
- AA - Acrylsäure
- AHPSE - Allyloxy-2-hydroxypropylsulfonsäure
- PEGE - Polyethylenglycolallylether, n = durchschnittliche Anzahl von Glycol-Grundeinheiten
- EF1404 - Polyethylen/Propylenglycolallylether/14 = EO-Einheiten 4 = po Einheiten
- HEM - Polyethylenglycolmonomethacrylat, n = durchschnittliche Anzahl von Glycol-Grundeinheiten
- Tabelle II faßt das statische Calciumphosphat- Inhibitionstesten auf diese Polymere bei variierenden Behandlungsmengen zusammen. Die Tests wurden durch Zufügen der Behandlung zu einer Lösung durchgeführt, die Calcium und Magnesium nach den beschriebenen Bedingungen enthält. Eine andere Lösung, die Phosphat und Carbonat enthält, wurde zugefügt, und das Gemisch wurde bei 70ºC (158ºF) 18 Stunden lang inkubiert. Der pH der Lösung bei (158ºF) 70ºC war 8,2.
- Nach den 18 Stunden wurde ein abgemessener Anteil der heißen Lösung gefiltert und anhand der Phosphorbestimmung unter Verwendung der Atomemission mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP; inductively coupled plasma atomic emission) analysiert. Anhand der Analysenergebnisse wurde die %-Inhibition unter Verwendung der folgenden Beziehung berechnet:
- %-Inhibition = [ppm PO&sub4;(Behandelt)-ppm FO&sub4;(Kontrolle)] x 100/ [ppm PO&sub4;(Stammlösung)-ppm PO&sub4; (Kontrolle)]
- Die Bedingungen für den Test waren wie folgt: 400 ppm Ca als CaCO&sub3;, 100 ppm Mg als CaCO&sub3;, 50 ppm m-Wert (ein Maß für die im Wasser vorhandene Menge an Lauge, Carbonaten und Hydrogencarbonaten) als CaCO&sub3;&sub1; 10 ppm PO&sub4; als PO&sub4;, pH 8,2, 158ºF, 18stündige Testdauer. TABELLE II
- * Durchschnittliche Inhibition in % mit der Testzahl in runden Klammern. ZUR BEACHTUNG: In PEG-n oder HEM-n ist n die Anzahl von PEGAE oder HEM-Einheiten in dem Polymer; für EP1404 liegen 14- (CH&sub2;-CH&sub2;-O-) -Einheiten und
- Einheiten in der Polymerstruktur vor.
- Ein statischer Bechertest wurde zum Testen der Polymere als Calciumphosphonat-Inhibitoren verwendet. Die Tests wurden durch Zufügen der Behandlung zu einer Lösung durchgeführt, die ppm Ca als CaCO&sub3;, 10 ppm (aktiven Stoff) Hydroxyethylidendiphosponsäure (HEDP) bei pH 8,5 enthielten und 18 Stunden lang bei 70ºC (158ºF) inkubiert wurden. Der pH wurde mit 0,01 M Natriumborat gepuffert. Nach der Inkubationsperidoe wurde ein Anteil der Lösung heißgefiltert und die Phosphorkonzentration durch induktiv gekoppeltes Plasma bestimmt. Das Ausmaß der Inhibition wurde unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmt:
- %-Inhibition = [ppm P(Behandelt)-ppm P(Kontrolle)] x 100/ [ppm P(Stammlösung)-ppm P(Kontrolle)]
- Tabelle III faßt die Ergebnisse für diesen Test zusammen. TABELLE III
- Die Testergebnisse mit dem dynamischen Becher auf Calciumcarbonat-Inhibition werden in Tabelle IV zusammengefaßt. Die Tests wurden durch Zufügen der Behandlung zu einer Lösung durchgeführt, die Calcium- und Carbonationen enthielt und einen pH von 8,74 bei 56ºC (133ºF) aufwies. Admiralitätsmetall-Probestücke wurden in den Lösungen suspendiert. Die Gemische wurden in einem Schüttelwasserbad für eine Zeitdauer von 66 Stunden bei 56ºC (133ºF) inkubiert. Nach dem Abkühlen wurde ein abgemessener Anteil gefiltert und der pH mit Salzsäure auf unter 2,0 eingestellt. Das Gemisch wurde verdünnt und der pH mit Natriumhydroxid auf 12 eingestellt. Ein Calciumindikator, Murexid, wurde zugefügt und die Lösung mit Ethylendiamintetraessigsäure bis zu einem reinvioletten Endpunkt titriert. Der prozentuale Anteil der Inhibition wurde aus Titrationen der behandelten Lösungen, Stamm- und Kontrollösungen nach der folgenden Gleichung berechnet:
- %-Inhibition = [ppm Ca(Behandelt)-ppm Ca(Kontrolle)] x 100/ [ppm Ca(Stammlösung)-ppm Ca (Kontrolle)]
- Ablagerung auf der suspendierten Nichtwärmeübertagungsoberfläche wurde durch Sichtprüfung nachgewiesen. Die Bedingungen des Tests waren wie folgt: 600 ppm Ca als CaCO&sub3;; 300 ppm Mg als CaCO&sub3;; 400 ppm m-Wert als CaCO&sub3;; 288 ppm SO&sub4;; 425 ppm Cl; 187 ppm Na; pH 8,74 bei 56ºC (132,8ºF); 3 ppm TAT (Tolyltriazol) wurde in allen der Tests für die Korrosionskontrolle des Kupfermetalls verwendet. TABELLE IV
- * Durchschnittliche Inhibition in % mit der Testzahl in runden Klammern
- ** Sauber-1; sehr geringe Ablagerung-2; geringe Ablagerung-3; mittelgradige Ablagerung-4
- Ein Test mit einem Umlaufgerät wurde in den Tischumlaufgeräteeinheiten durchgeführt. Diese Umlaufgeräteeinheiten sind dergestalt ausgelegt, daß sie ein realistisches Maß der Fähigkeit einer Behandlung zur Verhinderung von Korrosions- und Kesselsteinbildung unter Wärmeübertragungsbedingungen vorsehen. Das behandelte Wasser wird durch ein Bypass-Rack für Korrosionsprobestücke zirkuliert, in das Korrosionsprobestücke eingesetzt wurden, und das Wasser passiert ein Wärmetauscherrohr, das in einem Plexiglasblock enthalten ist. Der Wärmetauscher ist mit einem elektrischen Heizgerät ausgerüstet, damit die Wärmebelastung auf das Wärmetauscherrohr variiert und in dem Bereich von bis 50440 J/m²/s (16.000 BTU/ft²/h) kontrolliert werden kann. Die Wassergeschwindigkeit an dem Austauscher vorbei kann in dem Bereich von 0 bis 2,04 m/sec (6,7 ft/sec) geregelt werden. Der pH und die Temperatur des zirkulierenden Wassers werden automatisch geregelt. Das behandelte Wasser wird durch Zufügen der Komponentenionen zu entionisiertem Wasser hergestellt. Vorkehrungen für das kontinuierliche Nachfüllen und Blowdown (Abschlämmen) werden durch Pumpen von frisch behandeltem Wasser aus Lagertanks an den Sumpf der Einheit vorgenommen, wobei der Überlauf aus dem Sumpf als Blowdown (Abschlämme) dient. Das Gesamtvolumen des Systems beträgt circa 12 1.
- Die Wasserzusammensetzung für den Test war wie folgt: 600 ppm Ca; 300 ppm Mg; 50 m-Wert (alle drei als CaCO&sub3;), 12 ppm P041 6 ppm Pyrophosphat (als PO&sub4;), 2,4 ppm aktives HEDP. Die Durchflußrate betrug 0,30 1/sec (4 Gallonen pro min) und der pH von 7,2 wurde durch CO&sub2;-Zugabe kontrolliert.
- Beispiel 10 von Tabelle I bei 7 ppm (aktivem Stoff) verhinderte den Kesselstein und verbesserte das Vermögen von Orthophosphat, die Korrosion auf Weichstahl- und die Admiralitätsmetall-Wärmeübertragungsoberflächen bei 49ºC (120ºF) Wassertemperatur und 57ºC (135ºF) Hauttemperatur sechs Tage lang zu kontrollieren. Auf der Weichstahloberfläche entwickelte sich eine nicht signifikante Ablagerung. Die Admiralitätsmetall-Probestücke waren ablagerungsfrei. Die Korrosionsraten für Weichstahl und Admiralitätsmetall wiesen 0,018 mm pro Jahr bzw. 0,020 mm pro Jahr (0,7 bzw. 0,8 Mil pro Jahr) auf.
Claims (15)
1. Verfahren zur simultanen Kontrolle der
Kesselsteinablagerung und der Korrosionsbildung in einem
Kühlwassersystem, das das Zufügen zu genanntem System einer
wirksamen Menge für den Zweck eines wasserlöslichen
Terpolymers mit der folgenden Struktur umfaßt:
worin E die Grundeinheit umfaßt, die nach Polymerisation eines
α-, β-ethylenisch ungesättigten Monomers erhalten wird und
worin R&sub1; H oder ein niederes (C&sub1;- bis C&sub4;-)Alkyl ist, F H&sub2; oder
O ist, M ein wasserlösliches Kation ist, R&sub2; (CH&sub2;-CH&sub2;-O),
oder ein Gemisch von beidem ist, n eine ganze Zahl von 1 bis
circa 40 ist, R&sub3; H, ein niederes (C&sub1;- bis C&sub4;-)Alkyl oder ein
Acetat ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Molverhältnis von
x:y:z circa 1-10:1-4:1-4 ist.
40
3. Verfahren nach Anspruch 2, worin das Molverhältnis circa
3-6:1-3:1-2 ist.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin
Monomer z aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus
Polyethylenglycolallylether und
Polyethylenglycolmonomethacrylat besteht.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin
genanntes Monomer, auf das in der Definition von E verwiesen
wird, eine Carbonsäure, eine Amidform davon oder ein niederer
Alkyl-(C&sub1;-C&sub6;)-Ester oder ein hydroxylierter niederer Alkyl-(C&sub1;-
C&sub5;)-Ester von genannter Carbonsäure ist.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin
E aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus folgendem besteht:
Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylamid, Maleinsäure,
Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, Itakonsäure, 2-
Hydroxypropylacrylat, Styrolsulfonsäure, 2-Acrylamido-2-
methylpropansulfonsäure und Salzen davon.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin
das Copolymer ein Molekulargewicht (Mn) von zwischen 1.000 und
100.000 aufweist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, worin das Copolymer ein
Molekulargewicht (Mm) von zwischen circa 1.000 und 30.000
aufweist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, worin das Copolymer ein
Molekulargewicht (Mn) von zwischen circa 1.500 und 10.000
aufweist.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin
das Copolymer dem Wasser in dem Kühlwassersystem in einer
Menge von 0,1 - 500 Teilen Polymer basierend auf 1 Million
Teilen des Wassers zugefügt wird.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, das
darüber hinaus das Zufügen zu dem Kühlwassersystem einer
wirksamen Menge für den Zweck eines Topping-Mittels umfaßt,
das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus folgendem besteht:
Phosphorsäuren und wasserlöslichen Salzen davon und
Phosphonsäuren und wasserlöslichen Salzen davon.
12. Verfahren nach Anspruch 11, worin die Phosphorsäure ein
Einzelglied ist, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus
folgendem besteht: Orthophosphorsäure, Pyrophosphorsäure,
Tripolyphosphorsäure, Trimetaphosphorsäure,
Tetrametaphosphorsäure, Hexametaphosphorsäure und
wasserlöslichen Salzen davon.
13. Verfahren nach Anspruch 11, worin die Phosphonsäure ein
Einzelglied ist, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus
folgendem besteht: Ethylendiamintetramethylenphosphonsäure,
Methylendiphosphonsäure, Hydroxyethylidendiphosphonsäure, 2-
Phosphonbutan-1,2,4-tricarbonsäure,
Diethylentriaminpenta(methylenphosphonsäure) und
Hydroxyphosphonessigsäure.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, worin das
Topping-Mittel genanntem System in einer Menge von 1 bis circa
500 Teilen auf eine Million Teile des Wassers zugefügt wird.
15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin
die Temperatur des Kühlwassersystems über 48,89ºC (120ºF)
hinausgeht.
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