Asi̇tle yikama i̇şlemi̇nde kullanilabi̇lecek i̇nhi̇bi̇törleri̇n i̇ncelenmesi̇
The investigation of inhibitors that can be used in process of acid leaching
Yazar: AYŞE YAVAŞ BAYINDIR
Danışman: PROF. DR. MÜBECCEL ERGUN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Su-buhar çevrimlerinde korozyon çoğunlukla kazan borularında görülmektedir. Kazan boruları 15Mo3, 13CrMo44, 10CrM910 ve benzeri kalite çelikler kullanılarak üretilen borulardır. Asitle yıkama işlemlerinde hidroklorik asit, sitrik asit, hidroflorik asit vb. gibi asitler kullanılmaktadır. Bu çalışmada, kazan borularında sıkça kullanılan fakat üzerine çok da araştırma yapılmamış 15Mo3 çeliğinin sitrik asit içerisindeki korozyonunu önlemek amacıyla D-Valine, L-Arginine, L-Cystine, N-Acetyl-L-Cysteine, L-Asparagine-Monohydrate, Oxalic Acide Dehydrate, L-Cystein Hydrocloride Monohydrate, L-Aspartic Acide, DL-Aspartic Acide, D-Alanine, DL-Methionine, L-Methionine, L-Leucin ve D-Phenylalanine amino asitlerinin inhibitör etkileri incelenmiştir. Sözü edilen inhibitörler 1000ppm konsantrasyonda hazırlanmış olup, kütlece %1 sitrik asit ortamında inhibitif etkilerine bakılmıştır. En iyi inhibitif etki gösteren beş inhibitörle (N-Acetyl-L-Cysteine, L-Cystein Hydrocloride Monohydrate, L-Cystine, L-Aspartic Acid ve DL-Aspartic Acide) daha ayrıntılı deneysel çalışmalar yapılmıştır. Parametre olarak sıcaklık (25oC-55oC) ve derişim (250 ppm-5000 ppm) seçilmiştir. İnhibitör verimi yüksek bazı inhibitörlerle kütlece %1 sülfürik asit ortamında aynı çalışmalar tekrar edilmiştir. Tekli inhibitör çalışmalarının ardından kütlece %1 sitrik asit ortamında ikili inhibitör karışımıyla da çalışılmıştır. Akım potansiyel eğrileri potansiyostatik yöntemle çizilerek, korozyon hızları tafel ekstrapolasyonu yöntemiyle elde edilmiştir. Bulunan korozyon hızları yardımıyla inhibitör verimleri belirlenmiştir. Amino asitlerin metal yüzeyinde adsorpsiyonla etkili olduğu düşünülerek adsorpsiyon izotermleri çizilmiştir.  Aktivasyon enerjilerini (Ea) belirlemek amacıyla da her bir inhibitör için Lni - 1/T grafikleri çizilmiştir. Sonuç olarak, kütlece %1 sitrik asit ortamındaki etkinlik sıralaması şu şekildedir: N-Acetyl-L-Cysteine > L-Cystein Hydrocloride Monohydrate = L-Cystine > L-Aspartic Acide > DL-Aspartic Acide. Çalışılan inhibitörlerden sırasıyla %69, %64, %64, %51 ve %50 verim elde edilmiştir. Hem sitrik asit hem de sülfürik asit ortamında genellikle inhibitör derişiminin artmasıyla inhibitif verimin arttığı, sıcaklığın artmasıyla birlikte azaldığı gözlenmiştir.

Abstract:
Corrosion virtually occurs in boiler tubes of water-steam cycles. Boiler tubes are manufactured from steel pipes of 15Mo3, 13CrMo44, 10CrM910, etc.  quality. Hydrochloric acid, citric acid and hydrofluoric acid are used in acid leaching process. In this study, inhibitory effects of amino acids such as D-Valine, L-Arginine, L-Cystine, N-Acetyl-L-Cysteine, L-Asparagine- Monohydrate, Oxalic Acid Dehydrate, L-Cysteine Hydrochloride Monohydrate, L-Aspartic Acide, DL-Aspartic Acide, D-Alanine, DL-Methionine, L-Methionine, L-Leucine and D-Phenylalanine for the purpose of preventing corrosion of 15Mo3 steal in citric scid that has been frequently used in boiler tubes although having not been investigated accordingly. The inhibitors in question have been prepared at concentrations of 1000 ppm ratio and their inhibitive effects have been  examined in citric acid environment of  %1 mass content. Thereafter, exhaustive experimental studies have been performed on five inhibitors (N-Acetyl-L-Cysteine, L-Cysteine hydrochloride monohydrate, L-Cystine, L-Aspartic Acide acid and DL-Aspartic Acide) which proved to be better test. Temperature (25oC-55oC) and concentration (250 ppm-5000 ppm)  have been selected as parameters. Same studies have been repeated with same inhibitors in a sulfuric acid environment of %1 mass content. Same studies have also been conducted by using a mixture of two inhibitors in a citric acid of %1 mass content. Corrosion rate have been obtained by making use of tafel extrapolation method out of potentiostatic methods by which potantial curves are plotted. Inhibitor efficiencies have been determined from corrosion rates (by way of comparison). Adsorption izoterms have been plotted taking into consideration the fact that amino acids react with metal surfaces through adsorbtion. Lni-1/T graphs have been drawn for each inhibitors in order to designate activation energies (Ea). Efficiency ranking of the inhibitors in a citric acid environment of %1 mass content is as follows: N-Acetyl-L-Cysteine > L-Cysteine Hydrochloride Monohydrate = L-Cystine > L-Aspartic Acide > DL-Aspartic Acide. Respective efficiencies of %69, %64, %64, %51 and %50 for the inhibitors subject to experiments have been obtained. As a result, general inhibitive efficiency increases with increasing inhibitor concentration, whereas it decreases with increasing temperature, both in citric acid and sulfuric acid environment.