ИНГИБИТОР КИСЛОТНОЙ КОРРОЗИИ Российский патент 2000 года по МПК C23F11/04 

Изобретение относится к области защиты металлов от кислотной коррозии с помощью химических реагентов и может быть использовано для предотвращения коррозии стали в нефтедобывающей и нефтехимической промышленности, например в трубопроводах и емкостях для хранения различных продуктов.

Известен ингибитор солянокислотной коррозии стали - Катапин А - алкилбензилпиридинийхлорид с числом атомов углерода в радикале 12 - 18 [Г.З.Ибрагимов и др. "Применение химических реагентов для интенсификации добычи нефти". М.: Недра, 1991 г., с. 25].

Однако этот реагент дефицитен и дорог.

Известен также ингибитор коррозии стали в кислотных растворах - Катапин КИ-1, в состав которого входят следующие компоненты, мас.%: катапин (продукт взаимодействия хлорметильных производных ароматических углеводородов с пиридином) - не менее 25, уротропин - не более 25, соляная кислота (30%-ная)-25, вода - остальное, выпускаемый по ТУ 6-01-4689387-34-90 [Ингибиторы коррозии. Номенклатурный справочник под ред. Е.С.Иванова и др. Черкассы, 1988, с. 48].

Недостатком этого ингибитора является невысокая эффективность в соляной кислоте. Так при его концентрации в соляной кислоте 2,0 г/дм³ скорость коррозии образца стали составляет 0,2 г/м²•ч.

Известен также "Ингибитор кислотной коррозии стали" по патенту РФ N 2063478 МПК⁶ C 23 A 11/04, 10.07.96 г., содержащий этоксилированный продукт конденсации алкилфенолов, полиалкиленполиаминов и формальдегида при следующем соотношении компонентов, мас.%: алкилфенолы 16 - 22; полиалкиленполиамины 12 - 20; формальдегид 2 - 3; окись этилена 55 - 70.

Наиболее близким к заявленному решению является ингибитор коррозии в кислых средах (европейская заявка N 0139567, кл. C 23 F 11/04, 1985 г.), содержащий продукт взаимодействия (конденсации) амина, формальдегида и ацетофенона.

Недостатком известных ингибиторов является дороговизна и недостаточно эффективная защита металлов от кислотной коррозии.

Задачей, на решение которой направлено предложенное изобретение, является удешевление ингибитора и повышение эффективности защиты от кислотной коррозии.

Поставленная задача достигается ингибитором кислотной коррозии, содержащим продукт конденсации амина, формальдегида и ацетофенона, в котором в отличие от прототипа в качестве амина он содержит первичные или вторичные амины при молярном соотношении компонентов: амин: ацетофенон:формальдегид 1: 1-2:1,2-2,4.

Получаемые в результате аминирования ацетофенона в присутствии формальдегида при указанном соотношении компонентов аминометиленацетофеноны позволяют повысить эффективность защиты от коррозии при одновременном удешевлении ингибиторов.

В источниках научно-технической и патентной информации не обнаружено технических решений, в которых содержится совокупность существенных признаков, аналогичная заявляемой. Сведения о применении аминометиленацетофенонов указанного состава для защиты металлов от кислотной коррозии отсутствуют.

Процесс аминирования ацетофенона проводится в водной и водно-спиртовой среде при pH, равной или более 7, и температуре в пределах 0 - 100^oC.

При прибавлении формальдегида к смеси амина с ацетофеноном вначале образуется аминометиленацетофенон, который затем может частично или полностью переходить в бис- и трис-(аминометилен) ацетофеноны:
C₆H₅COCH₃+CH₂O+HNR₁R₂ ---> C₆H₅COCH₂CH₂NR₁R₂+ CH₂O+HNR₁R₂--->
C₆H₅COCH₂(CH₂NR₁R₂)₂ +CH₂O+HNR₁R₂--->C₆H₅COCH₂ (CH₂NR₁R₂)₃, где R_1,2=H, алкил-, алкенил-, циклоалкил- или гетероцикл, содержащий N-, S-, O-, алкиларил-, арил-замещенные или незамещенные функциональные группы.

Глубина протекания реакций и состав получаемых аминометиленацетофенонов зависит от количественного соотношения исходных компонентов, природы амина и технологических условий проведения процесса аминирования и поддается регулированию во время проведения синтеза.

В случае проведения реакции с первичными аминами становится возможным присоединения к атому его азота второй молекулы ацетофенона:
C₆H₅COCH₃+CH₂O+HNR₁H---> C₆H₅COCH₂CH₂NR₁H+ CH₂O+HNR₁R₂--->(C₆H₅COCH₂CH₂)NR₁
При применении амина, содержащего в своей молекуле два или более атомов азота с водородными связями, взаимодействие с ацетофеноном может быть осуществлено по всем этим атомам азота:
C₆H₅COCH₃+CH₂O+HNRCH₂CH₂NRH---> C₆H₅COCH₂CH₂ NRCH₂CH₂NRH+CH₂O+C₆H₅COCH₃---> C₆H₅COCH₂CH₂NRCH₂CH₂NRCH₂CH₂NR₂.

Возможность в процессе получения ингибиторов регулировать глубину протекания химических реакций позволяет производить наработку продуктов с заданными свойствами и за счет особенностей структуры получаемых веществ обеспечить максимальную степень заполнения адсорбционными частицами коррозирующей поверхности металлов и соответственно ее защиту.

Примеры конкретного выполнения.

Наработку ингибиторов осуществляли тремя методами:
А. К смеси ацетофенона с амином прикапывали при комнатной температуре в течение 30 минут 37%-ный водный раствор формальдегида, реакционную массу нагревали до 85 - 90^oC, давали при этом двухчасовую выдержку и производили отгонку воды и других летучих примесей под вакуумом при остаточном давлении 20 - 30 мм рт.ст. и температуре 85 - 95^oC.

Б. К смеси ацетофенона и водного 25%-ного раствора амина, охлаждаемой до 5 - 10^oC, прикапывали в течение 2-х часов расчетное количество водного раствора 37%-ного фольмальдегида, реакционную массу нагревали до 90 - 95^oC и после двухчасовой выдержки отгоняли при слабом вакуумировании воду, остаток высушивали при остаточном давлении 20-40 мм рт.ст. и температуре 100 - 110^oC.

В. К 25%-ному спиртовому раствору амина при комнатной температуре добавляли необходимое количество ацетофенона и в течение одного часа прикапывали водный раствор 37%-ного формальдегида, реакционную смесь медленно нагревали до ее слабого кипения (80^oC) и после двухчасовой выдержки производили отгонку спирта, остаток высушивали при остаточном давлении 20 - 35 мм рт.ст. и температуре 85^oC.

Наработанные образцы ингибиторов анализировались на содержание в них связанного органического азота и на эффективность ингибирования.

Эффективность заявляемых ингибиторов коррозии определялась по отношению к соляной кислоте как одной из наиболее агрессивных жидкостей, широко применяемой в мировой практике. Испытания проводились с использованием металлических пластинок из углеродистой стали. Концентрация ингибиторов в ингибированном растворе составляла 10 г/л. Пластинки помещались в ингибированную 20%-ную соляную кислоту и выдерживались в ней в течение 24 часов при температуре 20^oC. Параллельно проводился контрольный опыт с пластинкой, помещенной в соляную кислоту, не содержащую ингибитора.

По результатам испытаний рассчитывали скорость коррозии и эффективность действия ингибитора по формулам:

где v_k - скорость коррозии металла, г/м² в час;
m₁ - масса образца металла до помещения в агрессивную среду, г;
m₂ - масса образца металла после окончания опыта, г;
S - поверхность образца, м²;
t - время экспозиции образца, ч;
Э - эффективность ингибитора коррозии, %;
v_k' - скорость коррозии образцов металла в неингибированной и v_k'' - ингибированной агрессивной среде, г/м² в час.

Результаты испытаний сведены в таблице 1. В ней приведены химические формулы исходных аминов, использованных для синтеза ингибиторов, метод их получения, мольное соотношение исходного сырья и эффективность ингибирования.

Полученные результаты показывают, что использование заявленного ингибитора позволяет повысить эффективность ингибирования до 99,87%.

Изобретение относится к области защиты металлов от кислотной коррозии с помощью химических реагентов и может быть использовано для предотвращения коррозии стали в нефтедобывающей и нефтехимической промышленности. Для удешевления ингибитора и повышения его эффективности в кислотной среде состав содержит продукт конденсации первичных иди вторичных аминов, ацетофенона и формальдегида в молярном соотношении 1 : 1-2 : 1,2-2,4. 1 табл.

Ингибитор кислотной коррозии, содержащий продукт конденсации амина, формальдегида и ацетофенона, отличающийся тем, что в качестве амина он содержит первичные или вторичные амины при молярном соотношении компонентов амин : ацетофенон : формальдегид 1:1 - 2:1,2 - 2,4.