ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ Российский патент 1996 года по МПК C23F11/00 

Изобретение относится к составам композиций, используемых в качестве ингибиторов коррозии черных металлов в агрессивных средах, содержащих повышенные концентрации сероводорода и диоксида углерода. Ингибитор в соответствии с изобретением может быть использован для защиты трубного пространства скважин, внутренней поверхности труб при транспорте и т.д. в нефтяной и газовой промышленности.

Известны ингибирующие свойства азотсодержащих органических соединений-алкиламинов С₄-С₁₀, полиаминов и имидазолинов (А.Алцыбеева, С. Левин. Ингибиторы коррозии металлов./Под ред. Л.И. Антропова, Л. Химия, 1968, с. 7-12, 130 и 95), на основе которых промышленностью выпускаются ингибиторы ИНКОРАКС, СЕКАНГАЗ и СЕПАКОРР соответственно.

Недостатки высокая вспениваемость и склонность к солеобразованию.

Известны составы с противоизносными и антиокислительными свойствами, представляющие собой продукты обработки элементарной серой олефинов С₅-С₁₅ в присутствии алифатических аминов С₁₅-С₂₅ (ТОС) или полиолефинов С₂₈-C₄₀ в присутствии дифениламина (ОТП) (а.с. СССР N 1162805, кл. С 07 D 399/08, 1985 и заявка N 46712269/04 от 03.04.89). Составы применяются в качестве противозадирных присадок в трансмиссионных маслах, противокоррозионные свойства их невысоки.

Наиболее близким к предлагаемому является ингибитор коррозии, включающий азотсодержащее соединение циклический амидин и коллоидную серу [1]
Этот ингибитор снижает коррозию в сероводородсодержащих средах в 4-5 раз, однако применение его в условиях заводских установок подготовки и переработки газа (например, АГКМ) затруднено из-за склонности к осмолению и деградации при высоких (120^оС) температурах, что способствует пенообразованию на установках аминовой сероочистки. Кроме того, указанный ингибитор не обеспечивает достаточной защиты от наводораживания.

Для обеспечения высокой степени защиты от коррозии и наводораживания и предотвращения вспенивания предлагается ингибитор коррозии, содержащий азот- и серусодержащие компоненты, который в качестве азотсодержащего компонента содержит вещество, выбранное из группы, включающей алкиламины С₄-С₁₀, полиамины и имидазолины, а в качестве серусодержащего компонента продукт обработки олефинов С₅-С₄₀ элементарной серой в присутствии активатора из класса аминов, при массовом соотношении азот- и серусодержащего компонента 1:4 4:1.

В качестве серусодержащего компонента ингибитор может содержать продукт обработки элементарной серой олефинов С₅-С₁₅ в присутствии алифатических аминов (присадка ТОС) или полиолефинов С₂₈-С₄₀ в присутствии дифениламина (присадка ОТП).

Ингибитор получают смешением входящих в его состав ингредиентов. Он представляет собой темно-коричневую жидкость, растворимую в смесях углеводородов нормального изо-нафтенового и ароматического строения и нерастворимую в воде и низших спиртах. Предлагаемый ингибитор используют в виде раствора (≥5% ) в углеводородном растворителе, например бензин, керосин ГОСТ 4753-68 или нефрас ГОСТ 443-76, стабильный конденсат АГКМ.

Повышение содержания серусодержащего компонента выше заявляемого предела снижает защитные свойства композиции, снижение повышает склонность к парафиноотложению.

В лабораторных испытаниях известных и предлагаемого ингибиторов использовались образцы ст. 20 (защита от коррозии) и стали 70С2ХА (наводораживание).

Агрессивная среда 3% -ный водный раствор NaCl, содержащий 250 мг/л СН₃СООН и 2 г/л сероводорода.

Защитное действие оценивалось гравиметрическим методом (ρг/м²ч), защита от наводораживания методом вакуумной экстракции (см³/100 г металла).

Склонность к пенообразованию растворов оценивалась по высоте пены при расходе воздуха 6 л/мин.

П р и м е р 1. В лабораторных условиях исследованы свойства индивидуальных ингредиентов, входящих в состав предлагаемого ингибитора коррозии. Исследуемое вещество использовали в виде 10%-ного раствора в бензине. Указанный раствор вводили в агрессивную среду в количествах 0,1 и 0,5% Время испытания 2 ч. Результаты представлены в табл. 1.

Из данных, представленных в табл. 1, следует, что алкиламин, полиамин и имидазолин обладают высокими антикоррозионными свойствами. Достаточную защиту от наводораживания обеспечивают только алкиламин и имидазолин. Но все названные вещества вызывают вспенивание и солеотложение. ТОС и ОТП не вызывают вспенивания и солеотложения, имея при этом невысокие защитные свойства.

П р и м е р 2. Были изучены защитные свойства предлагаемого ингибитора коррозии, содержащего в качестве азотсодержащего ингредиента алкиламины С₄-С₁₀, полиамины, имидазолин, а также известные ингибиторы коррозии на их основе ИНКОРАКС, СЕКАНГАЗ и СЕПАКОРР соответственно. Количества последних в композициях даны в пересчете на содержание в них соответствующего активного компонента. В качестве серусодержащего компонента использовались ТОС и ОТП. Массовое отношение компонентов во всех случаях 1:1, растворитель-бензин. Концентрация ингибитора в бензине 10% В агрессивную среду указанный раствор вводили в количестве 0,1 и 0,5% Результаты представлены в табл. 2.

Из представленных в табл. 2 данных следует, что "попарные" результаты испытаний практически одинаковы, следовательно, для приготовления ингибитора могут быть использованы как индивидуальные вещества, так и ингибиторы на ох основе.

П р и м е р 3. Были приготовлены и испытаны модельные композиции предлагаемого ингибитора коррозии с различным соотношением ингредиентов, входящих в его состав. Номера композиций и их составы представлены в табл. 3. Из указанных композиций готовили 10%-ный раствор в бензине, из раствора методом "окунания" наносили на поверхность образца ингибиторную пленку и после удаления избытка раствора образцы с нанесенной пленкой помещали в коррозионную среду. Испытания проводили в автоклавных условиях, имитирующих работу оборудования скважин в забойных зонах. Общее давление системы 8,0 МПа, парциальные давления диоксида углерода и сероводорода 2,5 и 1,5 МПа соответственно, температура 80^оС, продолжительность испытаний 48 ч. Результаты испытаний приведены в табл. 4. В ней приведены также результаты испытаний ингибитора-прототипа при массовом соотношении в нем ингредиентов 1:1 (что соответствует композициям N 4, 10 и 14 из табл. 3).

Из данных, представленных в табл. 4, следует, что предлагаемый ингибитор коррозии обеспечивает более высокую степень защиты от коррозии, чем прототип, и существенно превосходит его по защите от наводораживания. Кроме того, он не вызывает вспенивания и солеотложения.

Сравнение данных табл. 1 и 4 показывает, что предлагаемый ингибитор по своим качествам также существенно превосходит ингредиенты, входящие в его состав, проявляя явление синергизма.

П р и м е р 4. Исследование защитных свойств предлагаемого ингибитора в зависимости от времени проведено в автоклавном эксперименте, имитирующем условия высокосернистого месторождения: водная среда, содержащая 3% NaCl, 2,50 мг/л СН₃СООН. Парциальные давления сероводорода и диоксида углерода 1,5 и 2,5 МПа соответственно, общее давление системы 8,0 МПа. Исследования проведены на составе N 10 из табл. 3 и чистом СЕКАНГАЗе. Результаты представлены в табл. 5. Наличие питтингов и язв отмечено знаком "*".

Из данных табл. 5 следует, что предлагаемый ингибитор коррозии имеет высокие защитные свойства, сохраняющие стабильность во времени, а также предупреждает локальную коррозию.

Кроме того, предлагаемый ингибитор был исследован на последействие защитной пленки и склоннность к парафинообразованию.

П р и м е р 5. Исследование последействия защитных свойств пленки предлагаемого ингибитора проведено на составе, содержащем в качестве азотсодержащего компонента ИНКОРАКСа, серусодержащего ОТП в соотношении 1:1, 1:3, 3:1. Нанесение пленки проводили методом "окунания" в 10%-ный раствор ингибитора в бензине, далее образец с нанесенной пленкой подвергали смыванию агрессивной средой и помещали в коррозионную среду. Результаты представлены в табл. 6.

Из табл. 6 следует, что сорбируемость предлагаемого ингибитора и, как следствие, его последействие примерно в 3 раза выше, чем у входящего в его состав ИНКОРАКСа.

П р и м е р 6. Исследование влияния предлагаемого ингибитора на парафинообразование было проведено на продуктопроводе Советабадского газового месторождения ПО "Туркменгазпром". Количество парафиноотложений определяли гравиметрически: предварительно взвешенные пластины ст. 10 выдерживали 4 ч в исследуемом составе, давали стечь избытку продукта при комнатной температуре в течение 18 ч и повторно взвешивали пластины с оставшимся на них продуктом. Рассчитывали удельную массу продукта на поверхности пластины. Защитную еффективность определяли в газовой фазе, содержащей 1000 мг/л сероводорода по п. 4.3 ТУ 38 401864-91. Использовались составы N 4 и 10 предлагаемого ингибитора из табл. 4. Результаты приведены в табл. 7.

Из представленных данных следует, что введение предлагаемого ингибитора в конденсат снижает парафиноотложение примерно в 6 раз, одновременно повышая защитные свойства конденсата с 65 до ≈90%
Таким образом, предлагаемый ингибитор коррозии при высокой степени защиты от общей коррозии значительно превосходит известные ингибиторы (аналоги и прототип) по таким качествам, как защита от наводораживания, последействие, продолжительность защитного действия при одновременном подавлении вспенивания, соле- и парафиноотложения.

Ингибитор коррозии относится к составам для защиты от коррозии и наводораживания и позволяет снизить пенообразование и повысить степень защиты. Ингибитор содержит вещество, выбранное из группы, включающей аминоспирты, полиамины и имидазолины, и продукт обработки олефинов C₅ - C_4 0 элементарной серой в присутствии активатора класса аминов при массовом соотношении указанных ингредиентов 1:4 - 4:1. Ингибитор используют в виде раствора (≥5%) в углеводородном растворителе, например, бензин, керосин, стабильный конденсат. Может применяться для защиты внутренней поверхности труб или скважин в нефтяной и газовой отраслях промышленности. 2 з. п. ф-лы, 7 табл.

1. Ингибитор коррозии, содержащий азот- и серусодержащие компоненты, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего компонента он содержит вещество, выбранное из группы, включающей алкиламины С₄ - С_1 0, полиамины и имидазолины, а в качестве серусодержащего компонента продукт обработки олефинов С₅ С_4 0 элементарной серой в присутствии активатора класса аминов при соотношении компонентов 1:4-4:1 мас. 2. Ингибитор коррозии по п.1, отличающийся тем, что в качестве серусодержащего компонента он содержит продукт обработки элементарной серой олефинов С₅ С_1 5 в присутствии алифатических аминов С_1 5 С_2 5. 3. Ингибитор коррозии по п.1, отличающийся тем, что в качестве серусодержащего компонента он содержит продукт обработки элементарной серой олефинов С_2 8 С_4 0 в присутствии дифениламина.