ИНГИБИТОР СЕРОВОДОРОДНОЙ КОРРОЗИИ И НАВОДОРОЖИВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ Российский патент 2015 года по МПК C23F11/14 

Изобретение относится к технике защиты черных металлов от сероводородной коррозии с помощью ингибиторов и может быть использовано для предотвращения коррозии газового и нефтепромыслового оборудования.

Известно большое количество ингибиторов сероводородной коррозии черных металлов / Розенфельд И.Л. Ингибиторы коррозии. - М.: Химия, 1977. - С.293 /. Аналогами предлагаемого ингибитора являются альдегиды, в т.ч. формальдегид. Однако они не обеспечивают необходимой степени защиты сталей от коррозии и не снижают их наводороживания, что сильно ограничивает их применение на практике / Бергман Дж. Ингибиторы коррозии. Л.: Химия, 1966. - 310 с. /. Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому ингибитору являются органические производные аммиака: амины (например, этиламин, гексаметилентетрамин) или их соли (например, хлорид тетраметиламмония, хлорид тетраэтиламмония, смесь хлоридов алкилбензилдиметиламмония) / Алцыбеева А.И., Левин С.З. Ингибиторы коррозии металлов (справочник). - Л.: Химия, 1968. - 264 с. /. Из них наиболее эффективена смесь хлоридов алкилбензилдиметиламмония, однако и ее применение не обеспечивает эффективной защиты от коррозии и наводороживания при повышенных содержаниях сероводорода в жидких средах, которые могут возникать при эксплуатации оборудования нефтяного и газового оборудования.

Техническим результатом заявленного изобретения является эффективное снижение скорости коррозии черных металлов в сероводородсодержащих жидких средах, а также существенное уменьшение наводороживания черных металлов.

Технический результат достигается тем, что ингибитор, содержащий органические производные аммиака, дополнительно содержит аминотриазол или его производные при следующем соотношении компонентов (% вес.):

органическое производное аммиака 2-50 аминотриазол или его производные 50-98

В качестве органического производного аммиаки использовались амины (например, этиламин, гексаметилентетрамин) или их соли (например, хлорид тетраметиламмония, хлорид тетраэтиламмония, смесь хлоридов алкилбензилдиметиламмония).

В качестве аминотриазола или его производных использовали 3-амино-1,2,4-триазол, 4-амино-1,2,4-триазол, 1-амино-1,2,3-триазол-4-ол, 5-(4-амино-1,2,3,-триазол-2-ил)пентанитрил, 2-(4-амино-1,2,3,-триазол-2-ил)-5-гидроксиметил)тетрагидрофуран-3,4-диол.

Ниже приводятся примеры конкретных составов предлагаемого ингибитора и подробное описание изобретения, поясняющее его техническую сущность.

Пример 1. Ингибитор содержит (% вес.):

смесь хлоридов алкилбензилдиметиламмония 2 3-амино-1,2,4-триазол 98

Пример 2. Ингибитор содержит (% вес.):

смесь хлоридов алкилбензилдиметиламмония 50 3-амино-1,2,4-триазол 50

Пример 3. Ингибитор содержит (% вес.):

смесь хлоридов алкилбензилдиметиламмония 25 3-амино-1,2,4-триазол 75

Эти и другие примеры конкретных составов предлагаемого ингибитора, которые использовались при проведении коррозионных испытаний, сведены в таблицах 1 и 2.

Для оценки эффективности исследуемых композиций в отношении сероводородной коррозии черных металлов проводили коррозионные исследования на пластинках стали 70С2ХА длинной 120 мм, шириной 10 мм и толщиной 0,5 мм. Образцы зачищали наждачной бумагой, обезжиривали спиртом, сушили, взвешивали на аналитических весах. Опыты выполнялись в герметичных ячейках, заполненных раствором 0,5% NaCl+0,25 г/л Н₃ССООН (среде NACE), содержащем 2,0 г/л H₂S, в присутствии 50 мг/л ингибитора. Образцы помещали в исследуемый раствор при комнатной температуре на 8 сут. После коррозионных испытаний образцы промывали водой, смесью концентрированней соляной кислоты и ацетона, удаляли ластиком слой шлама, высушивали спиртом и определяли убыль массы на аналитических весах. По убыли массы рассчитывали скорость коррозии металла. Об эффективности ингибиторов в отношении замедления коррозии судили по величинам степеней защиты (Z=((K₁-K₂)/K₁)·100%, где K₂ - скорость коррозии в присутствии ингибитора; K₁ - скорость коррозии в отсутствии его).

Оценку эффективности исследуемых композиций в отношении наводороживания металлов проводили на тех же образцах стали 70С2ХА, определяя содержание в них абсорбированного водорода и их пластичность. Степень наводороживания стали 70С2ХА определяли методом вакуумной экстракции. После коррозионных испытаний образец помещали в сосуд, из которого откачивали воздух до остаточного давления 1·10^-6 мм рт.ст., и нагревали до 500°C. Количество водорода, выделяющееся при нагревании образца в вакууме, оценивали по изменению давления за 10 мин (Р_об), измеряемому манометром Мак-Леода при постоянном объеме вакуумной части системы. Давление выделившегося водорода (Р_Н2) рассчитывали по изменению общего давления (Р_об) по формуле:

Р_Н2=Р_об-Р_нат

где Р_нат - поправка холостого опыта. Объемную концентрацию водорода в стали (см³/100 г стали) рассчитывали по формуле:

.

где k - константа, связанная с объемом аналитической части установки; М - масса стального образца, г.

Об эффективности ингибиторов в отношении снижения наводораживания судили по величинам степеней защиты от наводораживания (Z_H2=((V₁-V₂)/V₁)·100%, где V₂ - объемная концентрация водорода в образцах выдержанных в агрессивной среде содержащей ингибитор; V₁ - объемная концентрация водорода в образцах выдержанных в агрессивной среде без ингибитора).

Пластичность стали 70С2ХА оценивали на приборе НГ-1-3М по числу перегибов до разрушения ленточных образцов в исходном состоянии (П₀) и после их выдержки в растворе кислоты (П). Пластичность стали определяли по формуле:

.

Таблица 1 Влияние соотношения компонентов предлагаемого ингибитора на его защитные свойства в отношении коррозии и наводороживания стали. Пример Ингибитор Z, % Z_H2, % p, % Смесь хлоридов алкилбензилдиметиламмония 3-амино-1,2,4-триазол 1 2 98 >95 100 100 2 50 50 >95 100 100 3 25 75 >95 100 100 4 1 99 62 59 49 5 51 49 71 55 45 Формальдегид (аналог) 50 20 10 Смесь хлоридов алкилбензилдиметиламмония (прототип) 83 60 52

Данные табл.1 свидетельствуют, что композиция смеси хлоридов алкилбензилдиметиламмония и 3-амино-1,2,4-триазола при соблюдении указанных соотношений компонентов (примеры 1-3) синергетически взаимодействует и обеспечивает более эффективное подавление коррозии и наводороживания стали в условиях испытаний, чем формальдегид (аналог) и смесь хлоридов алкилбензилдиметиламмония (прототип).

Нарушение указанных соотношений компонентов ведет к резкому снижению защитных свойств ингибитора в отношении коррозии и наводороживания (примеры 4, 5).

Природа обнаруженного синергетического эффекта в настоящее время не ясна. Однако установлено, что применение в составе композиции в качестве органического производного аммиака - аминов (например, этиламин, гексаметилентетрамин) (табл.2, примеры 6, 7, 10, 11, 14, 15, 16) или их солей (например, хлорид тетраметиламмония, хлорид тетраэтиламминия) (табл.2, примеры 8, 9, 12, 13) не ведет к потере эффективности защиты от коррозии и наводороживания.

К потере эффективности не приводит также использование в качестве производного аминотриазола - 4-амино-1,2,4-триазола или 1-амино-1,2,3-триазол-4-ола или 5-(4-амино-1,2,3,-триазол-2-ил)пентанитрила или 2-(4-амино-1,2,3,-триазол-2-ил)-5-гидроксиметил)тетрагидрофуран-3,4-диол (табл.2, примеры 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16).

Таким образом, результаты коррозионных испытаний свидетельствуют, что предлагаемый ингибитор сероводородной коррозии и наводороживания черных металлов превосходит ингибитор-аналог и ингибитор-прототип по своим защитным свойствам в отношении сероводородной коррозии и наводороживания.

Использование предлагаемого ингибитора позволит существенно увеличить сроки службы газового и нефтепромыслового оборудования в условиях эксплуатации с повышенным содержанием сероводорода в жидких технологических средах.

Таблица 2 Влияние состава предлагаемого ингибитора на его защитные свойства. Соотношение компонентов:органическое производное аммиака: производные аминотриазола = 25:75 Пример Ингибитор Z, Z_H2, р, %

  Соединения нуклеофильного типа Производные аминотриазола % %   6 этиламин 3-амино-1,2,4-триазол >95 100 100 7 гексаметилентетрамин 3-амино-1,2,4-триазол >95 100 100 8 хлорид тетраметиламмония 4-амино-1,2,4-триазол >95 100 100 9 хлорид тетраэтиламмония 4-амино-1,2,4-триазол >95 100 100 10 этиламин 1-амино-1,2,3-триазол-4-ол >95 100 100 11 гексаметилентетрамин 1-амино-1,2,3-триазол-4-ол >95 100 100 12 хлорид тетраметиламмония 5-(4-амино-1,2,3,-триазол-2-ил)пентанитрил >95 100 100 13 хлорид тетраэтиламмония 5-(4-амино-1,2,3,-триазол-2-ил)пентанитрил >95 100 100 14 этиламин 5-(4-амино-1,2,3,-триазол-2-ил)пентанитрил >95 100 100 15 этиламин 2-(4-амино-1,2,3,-триазол-2-ил)-5-гидроксиметил)тетрагидрофуран-3,4-диол >95 100 100 16 гексаметилентетрамин 2-(4-амино-1,2,3,-триазол-2-ил)-5-гидроксиметил)тетрагидрофуран-3,4-диол >95 100 100 Формальдегид (аналог) 50 20 10 Смесь хлоридов алкилбензилдиметиламмония (прототип) 83 60 52

Изобретение относится к области защиты черных металлов от сероводородной коррозии с помощью ингибиторов и может быть использовано для предотвращения коррозии газового и нефтепромыслового оборудования. Ингибитор содержит органическое производное аммиака и аминотриазол или его производное. В качестве органического производного аммиака он содержит этиламин или гексаметилентетрамин, или хлорид тетраметиламмония, или хлорид тетраэтиламмония, при следующем соотношении компонентов, мас. %: органическое производное аммиака 2-50; аминотриазол или его производное 50-98. Техническим результатом является эффективное снижение скорости коррозии черных металлов в сероводородсодержащих жидких средах, а также существенное уменьшение наводороживания черных металлов. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 пр.

1. Ингибитор сероводородной коррозии и наводороживания металлического оборудования, содержащий органическое производное аммиака, отличающийся тем, что он дополнительно содержит аминотриазол или его производное, а в качестве органического производного аммиака он содержит этиламин или гексаметилентетрамин, или хлорид тетраметиламмония, или хлорид тетраэтиламмония, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
органическое производное аммиака 2-50 аминотриазол или его производное 50-98

2. Ингибитор коррозии по п.1, отличающийся тем, что в качестве аминотриазола или его производного он содержит 3-амино-1,2,4-триазол или 4-амино-1,2,4-триазол, или 1-амино-1,2,3-триазол-4-ол, или 5-(4-амино-1,2,3,-триазол-2-ил)пентанитрил, или 2-(4-амино-1,2,3,-триазол-2-ил)-5-гидроксиметил)тетрагидрофуран-3,4-диол.