[发明专利]用聚氨基酸在水系统中防腐蚀的方法

说明书

本发明涉及一种在水系统中黑色金属防腐蚀方法。更确切地说，本发明针对使用一种或多种聚氨基酸防腐蚀。

黑色金属如碳钢和不锈钢广泛用于构造与水系统有关的设备。所谓“水系统”意指正常情况下与水溶液接触的含黑色金属的设备或工艺操作。典型的水系统的例子有水处理系统，如沸水系统、锅炉、热交换设备、反渗透设备、产油操作、闪蒸器、脱盐化设备、造纸设备、汽力工厂和地热系统。水系统的例子还包括用于洗涤应用的设备，例如洗衣机和自动洗盘机。水系统中的一个普通问题是水流腐蚀水系统中的黑色金属。

据认为，黑色金属的腐蚀归因于水流中存在的介质如氧氧化黑色金属。

水系统中的腐蚀可由许多因素加速。例如，镁和钙之类的阳离子及硫酸根和氯化物之类的阴离子杂质可提高腐蚀速率。当水系统与天然资源的水如海、湖和河水接触时，也会提高腐蚀速率。据认为，天然资源的水中的某些微生物与黑色金属反应也会加速腐蚀。

当降低水流的pH时，或当提高水流温度时，腐蚀还可能更严重。另外，水系统中水蒸发使水流中的杂质浓缩，并可加速腐蚀。

水系统中面临好几种类型的腐蚀。例如，水系统在整个金属面上可均匀腐蚀。水系统也可具有局部腐蚀，如孔蚀或裂隙腐蚀，其中仅在黑色金属上的某些部位发现腐蚀。

水系统中的腐蚀可能是一个严重问题。腐蚀使黑色金属不耐用和劣化。最终，如果腐蚀严重，黑色金属部件或有可能全部水系统必须被更换。更换部件或水系统可能费用很高，而且还可导致操作时间的显著损失。

缓蚀剂一般加到水系统中以减轻黑色金属腐蚀。普通缓蚀剂的例子有水溶性锌盐，磷酸盐，多磷酸盐，膦酸盐，硝酸盐，钼酸盐，钨酸盐，硅酸盐，乙醇胺和脂肪胺。近来，在水系统中已针对使用部分或全部使用生物可降解的缓蚀剂。例如，美国专利4,971,724(授与Kalota，以下称作“Kalota”)公开了使用某些氨基酸和某些氨基酸如天冬氨酸和聚(天冬氨酸)均聚物作为缓蚀剂。

不过，在Kalota中公开的氨基酸和氨基酸的均聚物仅在pH高于9.5(25℃)的系统中作为缓蚀剂有效。低于pH9.5，Kalota公开的氨基酸和氨基酸的均聚物，与不含缓蚀剂的系统相比，加速了腐蚀。由于许多系统(如沸水系统)pH低于9.5，因此需要提供在pH低于9.5时有效的缓蚀剂。

另外，某些系统(如产油操作)采用pH依操作位置变化的水流。例如，在产油操作中，在井下或低于地面，水流典型的pH低于约6。不过，井上或高于地面，水流的pH经常高于6。因此，需要开发在pH3—12宽范围内有效的缓蚀剂。

除了需要开发在宽范围pH范围有效的缓蚀剂之外，还需要替代目前作为缓蚀剂常用于洗涤应用的水溶性硅酸盐。水溶性硅酸盐也有问题，因为在制备用于洗涤应用的洗涤剂配方时它们会造成操作问题。

这种问题由本发明得到解决，即提供缓蚀剂来替代(replace)洗涤应用中水溶性硅酸盐缓蚀剂。本发明还解决了提供在pH3—12宽范围内有效的缓蚀剂的问题。

所以，本发明提供了缓蚀剂，这类缓蚀剂包括可用于洗涤应用的聚氨基酸，用以替代水溶性硅酸盐缓蚀剂。本发明还提供了包括一种或多种氨基酸均聚物和一种或多种焦磷酸盐并可用于宽范围pH下操作的水系统中的缓蚀剂。

本发明人发现了一种在用于洗涤应用的设备中防腐蚀的方法，它包括：将有效量的一种或多种聚氨基酸加入与设备接触的洗涤剂溶液中；其中聚氨基酸包括选自氨基酸、酰胺酸、单烯属不饱和二羧酸的铵盐以及羟基多羧酸的铵盐中的至少一种化合物的反应产物；其中洗涤剂溶液包括至少一种助洗剂、至少一种表面活性剂和水；且其中设备的黑色金属进行该防腐处理。

在本发明另一实施方案中，本发明人发现一种防腐方法，它包括将有效量的一种或多种氨基酸均聚物和一种或多种焦磷酸盐加到水系统中，其中设备的黑色金属进行该防腐处理；以及其中均聚物包括选自氨基酸、酰胺酸、单烯属不饱和二羧酸的铵盐以及羟基多羧酸的铵盐中的至少一种化合物的反应产物；且其中均聚物仅含一种类型的重复单元。

本发明涉及在水系统中使用聚氨基酸防腐蚀。在一个实施方案中，聚氨基酸作为缓蚀剂用于洗涤应用的设备。在另一方案中，包括一种或多种氨基酸的均聚物和一种或多种焦磷酸盐的缓蚀剂用于水系统中。在又一实施方案中，某些均聚物在pH7.5或以下的水系统中防腐蚀特别有效。