ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ В КИСЛОЙ СРЕДЕ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНГИБИРОВАННОЙ ГАЛОИДВОДОРОДНОЙ КИСЛОТЫ Российский патент 2010 года по МПК C23F11/04 

Изобретение относится к средствам защиты металлов от коррозии, а именно к ингибитору коррозии в кислой среде, и к способам получения ингибированной галоидводородной кислоты, которые могут быть использованы в нефтяной промышленности для кислотной обработки буровых скважин, а также для обработки призабойных зон нефтяных и водонагнетательных скважин.

Известен ингибитор коррозии углеродистой стали в солянокислотной среде, который представляет собой продукт взаимодействия бензиламина с уротропином (SU №141048, БИ №17, 1961 г.).

Известно использование анилина и уротропина в качестве ингибитора коррозии углеродистых сталей в растворах соляной кислоты (Алцыбеева А.И., Левин С.З. «Ингибиторы коррозии металлов», Л.: Химия, 1968, с.28-29).

Однако известные ингибиторы недостаточны эффективны.

Наиболее близким по решаемой задаче, технической сущности и достигаемому эффекту является ингибитор коррозии углеродистой стали в солянокислой среде на основе уротропина и сульфата меди, содержащий дополнительно 1-нафтиламин гидрохлорид или 1-нафтиламин, анилин, моноэтаноламин и воду (RU №2288298, МПК С23F 11/04, 27.11.2006).

Однако известный ингибитор является многокомпонентным и недостаточно эффективным при ингибировании соляной кислоты, что приводит к коррозионному разрушению нефтепромыслового оборудования и транспортных средств, используемых для ее перевозки.

Известен способ получения ингибированной соляной кислоты, включающий предварительное разбавление абгазной соляной кислоты сначала водой, а затем раствором, полученным путем обработки формальдегидом маточного раствора производства хлорамина Б со стадии амидирования бензолсульфохлорида водным раствором аммиака, после чего в нее вводят азотсодержащий ингибитор(патент РФ №2096523, кл. С23F 11/04, 10.10.97).

К недостаткам известного способа ингибирования соляной кислоты относятся сложность процесса, невысокая эффективность ингибирования соляной кислоты при низких концентрациях.

Известен способ получения ингибированной соляной кислоты, включающий разбавление ее водой и ввод в нее азотсодержащего компонента - первичных высших алифатических аминов формулы NH₂R, где R-углеводородный радикал, содержащий от 10 до 18 атомов углерода или изоалкиламинов, содержащих разветвленную структуру аминов фракции С₁₂-C₁₈ (патент РФ №2159300, кл. С23F 11/04, опубл. 20.11.2000).

Ингибированная соляная кислота, получаемая по известному способу, неоднородна и недостаточно эффективна.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является известный способ получения ингибированной соляной кислоты, включающий разбавление ее водой и ввод в нее азотсодержащего компонента, в качестве которого берут первичные алифатические амины формулы NH₂R или смесь первичных и вторичных алифатических аминов формулы NH₂R, где R-алкил с числом углеводородных атомов С₈-С₂₀ или изоалкиламины, содержащие разветвленную структуру аминов фракции С₁₂-С₁₈, и дополнительный ввод неионогенного поверхностно-активного вещества (НПАВ) и формальдегидсодержащего соединения (ФСС) (RU №2206637, С23F 11/04, 2003). Как вариант способа азотсодержащее соединение предварительно до ввода в водный раствор соляной кислоты смешивают с порцией разбавленной соляной кислотой в соотношении моль/моль и в полученную смесь вводят неионогенное поверхностно-активное вещество (НПАВ) и формальдегидсодержащее соединение (ФСС).

Ингибированная соляная кислота, получаемая по известному способу, недостаточно кондиционна по однородности, что приводит к ее расслоению и снижению степени защиты от коррозии.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания эффективного ингибитора коррозии углеродистой стали в кислой среде, а также создания способа получения ингибированной галоидводородной кислоты, которая соответствует требованиям и нормам технических условий на нее.

Поставленная изобретением задача решается так, что ингибитор коррозии углеродистой стали в кислотной среде, включающий уротропин или полиэтиленполиамин(ПЭПА), соль меди, дополнительно содержит соляную кислоту или смесь 12%-ной соляной и 5%-ной уксусной кислот (при их соотношении (3÷6):1 соответственно) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Уротропин или ПЭПА 5-80 соль меди 0,1-10 Соляная кислота или смесь соляной и   уксусной кислот остальное,

а также, что в способе получения ингибированной галоидводородной кислоты, включающем разбавление галоидводородной кислоты водой с последующим вводом в раствор кислоты азотсодержащего соединения, в качестве азотсодержащего соединения вводят ингибитор коррозии, приведенный выше.

В варианте способа в ингибированную галоидводородную кислоту дополнительно вводят иодид или спиртовый раствор иодида.

В качестве солей меди берут двухвалентную соль меди, например сульфат меди, или хлорид меди, или медь углекислую основную.

Для приготовления ингибитора коррозии берут соляную кислоту или смесь 12%-ной соляной и 5%-ной уксусной кислот (при их соотношении (3÷6):1 соответственно).

В качестве иодидов вводят, например, иодид калия или иодид натрия, или 8-10% спиртовый раствор иодида, причем в качестве спирта берут, например, этиловый или метиловый спирт.

Ингибитор коррозии получают при последовательном смешении и до полного растворения химических реагентов в соответствии с рецептурой при атмосферном давлении и комнатной температуре (см. табл.1).

Таблица 1 № п/п Состав ингибитора коррозии, мас.% Алифатическое азотсодержащее соединение Соль меди Раствор кислоты 1 Уротропин 10 СuCl₂ 5 HCl 85,0 2 Уротропин 20 СuSO₄ 2 HCl+Укс.к-та (3:1) 78,0 3 Уротропин 60 СuCO₃·Сu(OH)₂ 0,1 HCl 39,9 4 ПЭПА 40 СuSO₄ 1 HCl+Укс.к-та (5:1) 59,0 5 ПЭПА 20 СuCl₂ 10 HCl 70,0 6 Уротропин 80 СuCl₂ 8 HCl+Укс.к-та (4:1) 12,0 7 Уротропин 50 СuSO₄ 6 HCl 44,0

Таблица 2 № п/п Состав ингибированной кислоты, мас.% Эффективность ингибирования,% Галоидводородная кислота ИК по п.1 из табл. 1 Иодид или спирт. р-р иодида 1 HCl техн. 99,5 №1 0,5 - 99,6 2 HCl 98,5 №4 0,5 NaJ 1,0 99,8 3 Смесь (HCl+HF) 99,3 №5 0,7 -   99,8 4 Смесь (HCl+HF) 99,0 №6 0,5 Спирт. р-р KJ* 0,5 99,8 5 Смесь (HCl+HF) 99,3 №7 0,7 -   99,9 6 HCl 99,5 №3 0,5 -   99,6 7 HCl 99,2 №6 0,7 Спирт. р-р NaJ** 0,1 99,7 8 HCl   Прототип - 98,3 9 Смесь (HCl+HF)   Прототип - 97,2 * - использовался метиловый спирт ** - Использовался этиловый спирт

Коррозионные испытания ингибитора коррозии и полученных ингибированных кислот проводят на образцах стали марки Ст3. Агрессивной средой служат 20-25%-ная соляная кислота, смесь кислот с содержанием НСl 20-25% и HF 3-5%.

В прибор для определения скорости коррозии, состоящий из стеклянного цилиндра вместимостью 400 см³, меткой на 250 см³ с пришлифованной пробкой, в которой имеется отверстие для выхода водорода, стеклянного стержня с крючками для подвешивания стальных пластин, заливают кислоту и помещают 4 пластины из стали марки Ст3. Пластины предварительно измеряют, промывают водой, спиртом, ацетоном, сушат и взвешивают. Цилиндры с пластинами помещают в термостат или водяную баню с температурой (20±3)°С. Через 24 ч пластины вынимают из раствора, промывают водой, спиртом, ацетоном, сушат и взвешивают.

Скорость коррозии (V) в г/м²ч вычисляют по формуле:

;

где m₁, m₂ - масса пластины до начала анализа и после, г;

S - площадь пластины, м²;

24 - время анализа.

Площадь пластины (S) в м² вычисляют по формуле:

;

где а - длина пластины, мм;

b - ширина пластины, мм;

с - толщина пластины, мм.

Эффективность ингибирования (Z) определяют как отношение разницы в скорости коррозии стали в неингибированной и ингибированной кислотах к скорости коррозии в неингибированной кислоте:

где V_o - скорость коррозии стали в неингибированной кислоте г/м² ч;

V₁ - скорость коррозии стали в ингибированной кислоте, г/м²ч.

Из представленных в таблицах 1-2 данных видно, что заявленный ингибитор коррозии для кислых сред является эффективным и может быть использован не только для ингибирования соляной кислоты, но и для смеси соляной и фтористоводородной кислот, а ингибированные галоидводородные кислоты, полученные заявленным способом, соответствуют требованиям, предъявляемым к ингибированным кислотам.

Приготовленные заявленным способом ингибированные кислоты стабильны при перевозке и хранении, обладают широким спектром использования в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано в нефтяной промышленности для защиты нефтепромыслового оборудования и для кислотной обработки буровых скважин, а также для обработки призабойной зоны нефтяных и водонагнетательных скважин. Ингибитор содержит, мас.%: уротропин или полиэтиленполиамин 5-80, соль меди 0,1-10 и соляную кислоту или смесь 12%-ной соляной и 5%-ной уксусной кислот (при их соотношении (3-6):1 соответственно) остальное. Способ получения ингибированной галоидводородной кислоты включает разбавление галоидводородной кислоты водой и ввод в нее ингибитора коррозии, приведенного выше. Технический результат: повышение эффективности ингибирования. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Ингибитор коррозии углеродистой стали в кислотной среде, включающий уротропин или полиэтиленполиамин ПЭПА, соль меди, отличающийся тем, что он дополнительно содержит соляную кислоту или смесь 12%-ной соляной и 5%-ной уксусной кислот при их соотношении (3-6):1 соответственно при следующем соотношении компонентов, мас.%:
уротропин или ПЭПА 5-80 соль меди 0,1-10 соляная кислота или смесь соляной и уксусной кислот остальное

2. Способ получения ингибированной галоидводородной кислоты, включающий разбавление галоидводородной кислоты водой и ввод в нее азотсодержащего соединения, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего соединения берут ингибитор коррозии по п.1.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в ингибированную галоидводородную кислоту дополнительно вводят иодид или спиртовый раствор иодида.