ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ СТАЛИ В МИНЕРАЛИЗОВАННОЙ ВОДНОЙ ФАЗЕ ВОДНО-НЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ Российский патент 2012 года по МПК C23F11/04 

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий ингибиторами и может быть использовано при защите от коррозии оборудования, контактирующего с минерализованной водной фазой водно-нефтяных эмульсий, содержащих сероводород, т.е. в нефтяной отрасли.

Известно много ингибиторов коррозии на основе производных формальдегида, аминов и различных органических соединений: продукт конденсации амина с альдегидом (ТУ 6-02-7-138-80. Ингибитор ГМУ. Введ. 01.01.80.13 с); смеси азотсодержащего и формальдегидсодержащего соединения (RU 2259424 C1, 27.08.2005); продукт конденсации бензиламина с уротропином (ТУ 6-02-1192-79. Ингибитор коррозии БА-6. Введ. 01.01.80.13 с); ингибитор коррозии, содержащий этоксилированный продукт конденсации алкилфенолов, полиалкилен-полиаминов и формальдегида (RU 2063478 C1, 25.02.1993); состав, состоящий из продукта конденсации моно- и дихлорфенолов с формальдегидом и диметиламином (RU 2092612 C1, 11.10.1995).

Однако указанные ингибиторы не обладают высокой эффективностью защиты в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий, содержащих сероводород. Ближайшим аналогом по структуре и эффективности является ингибитор коррозии B-2, представляющий собой продукт конденсации аммиака и кубовых остатков от разгонки бензилхлорида с альдегидом (ТУ 6-01-147-67. «Ингибитор коррозии B-2» Введ. 24.03.68. 11 с.)

Недостатком указанного ингибитора является низкая его эффективность в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий, содержащих сероводород.

Заявленное техническое решение направлено на повышение эффективности ингибиторов коррозии стали в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий, содержащих сероводород.

В заявленном техническом решении это достигается составом для ингибирования коррозии стали в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий, включающем аммиак - в виде аммиака водного (25%-ный водный раствор) или жидкого аммиака; аллилгалогенид - аллил хлористый или металлил хлористый, формальдегид - в виде формалина или параформальдегида, и в качестве растворителя - водорастворимый спирт, или воду, или их смесь при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Аммиак (аммиак водный или жидкий аммиак) 8.98-13.2 Аллилгалогенид (аллил хлористый   или металлил хлористый) 20.21-35.28 Формальдегид (формалин или параформальдегид) 7.93-11.70 Водорастворимый спирт, или вода, или их смесь до 100

Композицию готовят следующим образом. В емкость с мешалкой загружают расчетное количество аммиака (водный аммиак или жидкий аммиак), аллил-хлорид (аллил хлористый или металлил хлористый) и растворитель, перемешивают при температуре 35-45°C в течение 2-3 часов. Далее в полученную смесь постепенно вводится расчетное количество формальдегида (формалин или параформальдегид) с последующим перемешиванием еще в течение 2-3 часов. Готовый продукт имеет следующие параметры.

Жидкость от светло-коричневого до темно-коричневого цвета.

Плотность 0,999-1,053 г/см³.

Температура застывания - от минус 31° до минус 45°C.

Испытания защитного действия заявляемой композиции в качестве ингибитора коррозии стали в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий проводили в лабораторных условиях гравиметрическим методом в соответствии с ГОСТ 9.506-87 «Ингибиторы коррозии металлов в водно-нефтяных средах». В качестве рабочих сред использовали смесь модели минерализованной воды (ММВ) и нефти или модели нефти (гексан или гептан) в соотношении 80:20. В качестве ММВ использовали водно-солевую смесь состава, г/л: NaCl - 163,00; CaCl₂·6H₂O - 34,00; MgCl₂·2H₂O - 17,0; CaSO₄·2H₂O - 0,14. Содержание H₂S составляло 1200 мг/л. В качестве образцов-свидетелей использовали образцы стали марки 3 (ГОСТ 380-90).

Испытания проводили следующим образом: в два стеклянных сосуда, снабженных перемешивающим устройством и нижним тубусом с краном, заливали нефть (или модель нефти: гексан или гептан) и раствор минерализованной пластовой воды в предусмотренном соотношении, перемешивали в течение 5 минут со скоростью, обеспечивающей образование эмульсии. В один из сосудов дозировали исследуемый ингибитор и продолжали перемешивание в обоих сосудах в течение 30 минут, после чего эмульсию отстаивали до разделения фаз.

Обезжиренные и высушенные до постоянного веса образцы из стали 3 помещали в минерализованные водные фазы водно-нефтяных эмульсий, полученные по вышеописанной методике, на 6 часов при 20°C. По истечении времени выдерживания образцы погружали на 5-10 минут в раствор щелочи, промывали проточной водой и сушили до постоянного веса. Далее образцы взвешивали с точностью до 0,0002 г.

Скорость коррозии (p), 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 заявляемого технического решения подтверждается примерами конкретного выполнения.

Пример 1.

В емкость с мешалкой загружается 8.98 г (8.98%) аммиака жидкого, 20,21 г (20,21%) аллила хлористого и 49.38 г (49.38%) растворителя (39.38 г воды и 10 г этилового спирта), перемешивается при температуре 35-45°C в течение 2 часов. Далее в полученную смесь постепенно вводится 21,43 г (в пересчете на формальдегид 7,93%) формалина с последующим перемешиванием еще в течение 2 часов. Полученный продукт имеет следующие параметры.

Жидкость коричневого цвета.

Плотность - 0,999 г/см³.

Температура застывания - минус 31°C.

Пример 2.

Испытания эффективности защитного действия полученной композиции в качестве ингибитора коррозии стали проводили по вышеописанной методике.

В минерализованной водной фазе, содержащей 1200 мг/л H₂S, скорость коррозии без ингибитора составляет 0,90 г/м²ч, а в присутствии 200 мг/л заявляемой композиции (далее реагента) - 0,018 г/м²ч.

Степень защиты от коррозии в указанных условиях составляет 98.0%.

Пример 3.

Испытания эффективности защиты от коррозии прототипом (ингибитор В-2) проводили аналогично примеру 2. Скорость коррозии стали в минерализованной водной фазе с содержанием H₂S 1200 мг/л составляет 0,90 г/м²ч без реагента и 0,486 г/м²ч в присутствии 200 мг/л прототипа. Степень защиты в указанных условиях составляет 46,0%.

В таблице 2 представлены остальные примеры испытания заявляемой композиции в качестве ингибитора коррозии стали.

Результаты испытаний, приведенные в таблице 2, свидетельствуют о высокой эффективности заявляемой композиции в качестве ингибитора коррозии стали в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий, содержащих сероводород. Наиболее высокая эффективность защиты наблюдается при концентрациях аммиака в композиции от 8.98 до 13.25%. При снижении содержания аммиака ниже 8.98% эффективность защиты резко уменьшается, а при повышении содержания аммиака выше 13.25% эффективность защиты существенно не увеличивается. Наиболее высокая эффективность достигается при концентрации заявляемой композиции от 50 до 200 мг/л. При повышении концентрации композиции выше 200 мг/л степень защиты существенно не меняется, а при понижении концентрации композиции ниже 50 мг/л наблюдается резкое снижение степени защиты.

Таблица 1 Примеры приготовления композиций ингибитора коррозии № Исходные данные для приготовления композиции Показатели полученной композиции Композиции Ам АГ ФД P Цвет Плотность, г/см³ T заст., °C АВ АЖ АХ МАХ ФА ПФД ВА СП       1   8.98 20.21   21.43   39.38 10.0 эс Коричневый 0.999 -31 2 40   22.5   23.84   10.0 3.66 мс Темно-кор. 1.015 -33 3 44.8   25.2     9.88 15.0 5.12 пс Светло-кор. 1.024 -35 4   12.2   32.47 29.08   13.0 13.25 эс Коричневый 1.04 -39 5   13.25   35.27 31.62   10.0 9.86 мс Темно-кор. 1.053 -43 6* 32.0   18.0   19.08   15.0 15.92 эс Светло-кор. 0.98 -30 7*   14.0   37.26 33.38   7.0 8.36 мс Темно-кор. 1.067 -45 Примечания: Ам - аммиак, АГ - аллилгалогенид; ФД - формальдегид; Р - растворитель; АВ - аммиак водный; АЖ - аммиак жидкий; АХ - аллил хлористый; МАХ - металлил хлористый; ФА - формалин; ПФД - параформальдегид; ВА - вода; СП - спирт; ЭС - этиловый спирт; МС - метиловый спирт; ПС - пропиловый спирт; 6* и 7* - запредельные значения состава композиции

Таблица 2 Результаты испытания композиций ингибитора коррозии № примера № композиции Концентрация ингибитора, мг/л Скорость коррозии, г/м² ч Степень защиты, %   Контроль   0.90   2 1 200 0.018 98.0 3 прототип 200 0.486 46.0 4 1 100 0.036 96.0 5 1 50 0.0558 93.8 6 2 200 0.0216 97.6 7 2 100 0.0423 95.3 8 2 50 0.0585 93.5 9 3 200 0.027 97.0 10 3 100 0.09 95.2 11 3 50 0.0612 93.2 12 4 200 0.0171 98.1 13 4 100 0.0333 96.3 14 4 50 0.0639 92.9 15 5 200 0.0162 98.2 16 5 100 0.0369 95.9 17 5 50 0.0603 93.3 18 6 200 0.0126 86.0 19 6 100 0.01962 78.2 20 6 50 0.0279 69.0 21 7 200 0.01755 98.05 22 7 100 0.0351 96.1 23 7 50 0.0594 93.4 24 Прототип 100 0.576 36,0

Преимущества заявляемой композиции в качестве ингибитора коррозии стали по сравнению с прототипом состоят в следующем.

1. Высокая степень защиты от коррозии заявляемой композиции (92.9-98,2%) по сравнению с прототипом (36,0-46.0%).

2. Снижение скорости коррозии стали в присутствии заявляемой композиции в 14-52.6 раза, а в присутствии прототипа - 1.56-1.85 раза.

3. Эффективными дозировками заявляемой композиции являются 50-200 мг/л (степень защиты 92,9-98,2%), а в прототипе даже при дозировках 200 мг/л степень защиты не превышает 46,0%.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что заявляемая композиция является эффективным ингибитором коррозии стали в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий, содержащих сероводород, т.е. может найти применение в нефтяной отрасли.

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в нефтяной отрасли ингибиторами и может быть использовано при защите от коррозии оборудования, контактирующего с минерализованной водной фазой водно-нефтяных эмульсий, содержащих сероводород. Ингибитор содержит, мас.%: аммиак в виде аммиака водного или жидкого аммиака 8,98-13,2, аллилгалогенид в виде аллила хлористого или металлила хлористого 20,21-35,28, формальдегид в виде формалина или параформальдегида 7,93-11,70 и растворитель в виде водорастворимого спирта, или воды, или их смеси до 100. Технический результат - повышение эффективности ингибиторов коррозии стали в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий, содержащих сероводород. 2 табл., 3 пр.

Ингибитор коррозии стали в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий, отличающийся тем, что он содержит аммиак в виде аммиака водного или жидкого аммиака, аллилгалогенид в виде аллила хлористого или металлила хлористого, формальдегид в виде формалина или параформальдегида и растворитель в виде водорастворимого спирта или воды или их смеси, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
аммиак водный или жидкий аммиак 8,98-13,2 аллил хлористый или металлил хлористый 20,21-35,28 формалин или параформальдегид 7,93-11,70 водорастворимый спирт или вода или их смесь до 100