ИНГИБИТОР УГЛЕКИСЛОТНОЙ КОРРОЗИИ СТАЛИ Российский патент 2011 года по МПК C23F11/04 

Изобретение относится к способу защиты металлов от коррозии в минерализованных средах ингибиторами и может быть использовано при защите от коррозии оборудования в нефтяной отрасли, контактирующего со сточными водами и эмульсиями, содержащими диоксид углерода.

Известно много производных ароматических и гетероциклических соединений в качестве ингибиторов коррозии: продукт конденсации бензиламина с уротропином (ТУ 6-02-1192-79); Ингибитор коррозии БА-6. Введ. 01.01.80.13 с.); смесь алкилбензилпиридина и циклического амина (ТУ 6-46893387-34-90); Ингибитор коррозии КИ-1.Введ.01.07.90.12 с.); продукт конденсации анилина и уротропина (ТУ 6-01-28-92. Ингибитор коррозии ПБ-5. Введ.01.01.93.11 с.); производные алкилпиридинийхлоридов (ТУ 6-01-530-70); Ингибитор коррозии Катапин Б-300. Введ.01.01.71.13 с.); четвертичная соль пиридиния (ТУ 6-01-11-15-72. Ингибитор коррозии КПИ-3. Введ. 01.02.73.14 с.).

Однако указанные ингибиторы не обладают высокой эффективностью защиты в минерализованных средах, содержащих диоксид углерода.

Ближайшим аналогом по структуре и эффективности является ингибитор коррозии ТДА, представляющий собой смесь производных толуилендиизоцианатов (ТУ 6-03-31-81. Ингибитор коррозии ТДА. Введ. 01.02.82.13 с.)

Недостатком указанного ингибитора является низкая его эффективность в средах, содержащих диоксид углерода.

Заявленное техническое решение направлено на повышение эффективности ингибиторов коррозии стали в минерализованных средах, содержащих диоксид углерода.

В заявленном техническом решении это достигается применением в качестве ингибитора коррозии стали 4-метил-2,6-ди-(1¹-метил-2¹-бутенил)-анилина, который получают прямым алкенилированием п-толуидина пипериленом в присутствии хлористого алюминия (Абдрахманов И.Б. Амино-перегруппировка Кляйзена и превращения ортоалкенилариламинов. - Дис. … докт.хим.наук. - Уфа: УрО БНЦ Институт химии АН СССР, 1989).

Испытания защитного действия 4-метил-2,6-ди-(1¹-метил-2¹-бутенил)-анилина в качестве ингибитора коррозии стали в средах, содержащих диоксид углерода, проводили в лабораторных условиях в соответствии с РД 39-0147276-359-86 «Руководство по проведению коррозионных исследований сред, выбору эффективных ингибиторов и антикоррозионных покрытий для защиты оборудования систем добычи и сбора нефти при применении двуокиси углерода с целью повышения нефтеотдачи», Башнипинефть, 1987.

В качестве рабочих сред использовали модели пластовой воды (МПВ) состава, г/л: NaCl - 140; СаСl₂ - 42; MgCl₂ - 8; CaSО₄ - 0,5. рН МПВ колебался от 5,5 до 6,0. Содержание СО₂ составляло 200-500 мг/л. В качестве образцов-свидетелей использовали образцы стали марки 3 (ГОСТ 380-90).

Обезжиренные и высушенные до постоянного веса образцы из стали 3 помещали в рабочую среду на 6 часов при 20°С с добавлением заявляемого реагента и без него. По истечении времени выдерживания образцы тщательно промывали в струе воды, погружали на 5-10 минут в раствор щелочи и вновь промывали проточной водой и сушили до постоянного веса. Далее образцы взвешивали с точностью до 0,0002 г.

Скорость коррозии (р), степень защиты стали от коррозии (Z) определяли в соответствии с формулами (1) и (2)

где m₁-m₂ - изменение массы, г;

S - площадь образца, м²;

t - время испытания, ч.

где p₁ - скорость коррозии в среде без ингибитора, г/м² ч;

р₂ - скорость коррозии в ингибированной среде, г/м² ч.

Сущность заявленного технического решения подтверждается примерами конкретного выполнения.

Пример 1.

Синтез 4-метил-2,6-ди-(1¹-метил-2¹-бутенил)анилина.

К 0,5 моля п-толуидина в растворе 50 мл бензола добавили 2.5 моля пиперилена и 0.9 моля хлористого алюминия. Полученную смесь термостатировали при температуре 130°С 5 часов. Получили 60 г (99%) 4-метил- 2,6-ди-(1¹-метил-2¹-бутенил)анилин - маслянистая жидкость с т.кип. 137°/2 мм рт.ст.

Найдено, %: С 84,96; Н 9,87; N 4,52; С₂₁Н₃₁N.

Вычислено: С 84.85; Н 10.43; N 4.71.

ИК-спектр: 980,1680, 3320, 3410.

Спектр ЯМР Н, (СДСl, м.д., 1, Гц): 1.25д (9Н, 3СН₃); 1,58 д (9Н, 3СН₃); 3.23 м (3Н, 3СН); 3,42 с(2Н, NH₂); 5,38 м (6Н, 3СН-СН); 6,58 С (2Н, Аr).

Пример 2.

Испытания эффективности защитного действия 4-метил-2,6-ди-(1¹ метил-2¹-бутенил)анилина в качестве ингибитора коррозии стали проводили по вышеописанной методике.

В МПВ, содержащей 200 мг/л СО₂, скорость коррозии без ингибитора составляет 0,875 г/м² ч, а в присутствии 100 мг/л 4-метил-2,6-ди-(1¹-метил-2¹-бутенил)анилина (далее реагента) - 0,018 г/м² ч.

Степень защиты от коррозии в указанных условиях составляет 97.9%.

Пример 3.

Испытания эффективности защиты от коррозии прототипом (ингибитор ТДА) проводили аналогично примеру 2.

Скорость коррозии стали в МПВ с содержанием СО₂ 200 мг/л составляет 0,875 г/м² ч без реагента и 0,482 г/м² ч в присутствии 100 мг/л прототипа. Степень защиты в указанных условиях составляет 44,9%.

В таблице представлены остальные примеры испытания заявленного соединения в качестве ингибитора коррозии стали.

Результаты испытаний, приведенные в таблице, свидетельствуют о высокой эффективности заявляемого соединения в качестве ингибитора коррозии стали в минерализованных средах, содержащих диоксид углерода, наиболее высокая эффективность достигается при концентрации заявляемого соединения от 30 до 100 мг/л. При повышении концентрации соединения выше 100 мг/л степень защиты существенно не меняется, а при понижении его концентрации ниже 30 мг/л наблюдается резкое снижение степени защиты. В случае прототипа при концентрации 100 мг/л скорость коррозии составляет 0,272-0,482 г/м² ч, а степень защиты равна 36,0-44,9%.

Преимущества заявленного соединения в качестве ингибитора коррозии стали по сравнению с прототипом состоят в следующем.

1. высокая степень защиты от коррозии 4-метил-2,6-ди-(1¹-метил-2¹бутенил)анилином (68,0-97,9%) по сравнению с прототипом (36.0-44.9%).

2. Снижение скорости коррозии стали в присутствии 4-метил-2,6-ди-(11-метил-21-бутенил)анилина в 3-11 раза, а в присутствии прототипа - 1.56-1.81 раза.

3. Эффективными дозировками заявляемого соединения являются 30-100 мг/л (степень защиты 68,0-97,9%), а в прототипе при дозировках 100 мг/л степень защиты не превышает 44,9%.

Технико-экономическим преимуществом предлагаемого ингибитора является высокая эффективность его в минерализованных средах, содержащих диоксид углерода.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что заявляемое соединение является эффективным ингибитором коррозии стали в минерализованных средах, содержащих диоксид углерода, т.е. может найти применение в нефтяной отрасли.

Таблица Эффективность-4-метил-2,6-ди-(1¹-метил-2¹-бутенил)анилина в качестве ингибитора углекислотной коррозии стали №№ Дозировка, Содержание Скорость Степень примеров мг/л СO₂, мг/л коррозии, г/м² ч защиты, % Контроль 1   200 0.875   Контроль 2   300 0.728   Контроль 3   400 0.647   Контроль 4   500 0.425   2 100 200 0.018 97.9 3 прототип 100 200 0.482 44.9 4 50 200 0.014 84.0 5 30 200 0.021 76.0 6 100 300 0.023 96.0 7 50 300 0.131 82.0 8 30 300 0.189 74.0 9 100 400 0.039 94.1 10 50 400 0.13 79.9 11 30 400 0.182 71.9 12 100 500 0.034 92.0 13 50 500 0.093 78.1 14 30 500 0.136 68.0 15 прототип 100 300 0.415 43.0 16 прототип 100 400 0.389 39.9 17 прототип 100 500 0.272 36.0

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в минерализованных средах, содержащих диоксид углерода, ингибиторами и может быть использовано при защите от коррозии трубопроводов и оборудования в нефтяной отрасли. Для повышения эффективности защиты металлов в минерализованных средах, содержащих диоксид углерода, предложен 4-метил-2,6-ди-(1¹-метил-2¹-бутенил)анилин. Преимуществом этого соединения является его высокая эффективность - степень защиты от коррозии в минерализованных средах составляет 68,0-97,9%. 1 табл.

Применение 4-метил-2,6-ди-(1¹-метил-2¹-бутенил)анилина в качестве ингибитора углекислотной коррозии стали.