СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНГИБИТОРА КИСЛОТНОЙ КОРРОЗИИ И СПОСОБ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК C07D233/84 C23F11/16 

Изобретение относится к области защиты металлов от кислотной коррозии и может быть использовано для предотвращения коррозии стали в нефтедобывающей и нефтехимической промышленности, машиностроительной, химической и других отраслях промышленности для защиты стального оборудования, эксплуатирующегося в кислых средах.

Известен ингибитор кислотной коррозии (Патент РФ 2320777, МПК C23F 11/04, опубл. 27.03.2008), в состав которого входит продукт конденсации амина и альдегида – α-оксинафтальизоникотин гидразин, а также 2,4,6-трис(2-изотиоуреидо)-симм-триазин гидроиодид, 2-(триазолил-4)-бензимидазол и уротропин, недостатком которого является дороговизна ингибитора и трудоемкость получения.

Для создания высокоэффективного и экономически выгодного ингибитора по известному источнику (Desai M. N., Thanki G. H., Gandhi M. H. Thiourea and its derivatives as corrosion inhibitors // Anti-Corrosion Methods and Materials, 1968. – V. 15. – P. 12 – 16) выбрана тиомочевина и её производные. Недостатком этого ингибитора является его неустойчивость в кислых средах – в результате распада тиомочевины образуется сероводород, который ускоряет коррозионный процесс.

Известен способ получения 4,5-дигидроксимидазолидин-2-тиона путем конденсации глиоксаля и тиомочевины в мольных соотношениях 1:1, при 50 °C в течение 60 минут. В качестве растворителя используют воду с небольшим количеством низших спиртов или ацетона. Выпавший после охлаждения реакционной массы осадок отфильтровывают и перекристаллизовывают из воды. Выход 45 – 50 % от теоретического (Патент JP 6084271, МПК C07D 233/84, C23F 11/16, опубл. 13.05.1985).

К недостаткам данного метода можно отнести низкий выход продукта, а также необходимость его очистки перекристаллизацией, что осложняет технологический процесс.

Новой технической задачей настоящего изобретения является разработка способа получения 4,5-дигидроксимидазолидин-2-тиона, позволяющего повысить выход продукта и упростить процесс.

Данная задача решается тем, что, как и в прототипе, 4,5-дигидроксимидазолидин-2-тион получают конденсацией глиоксаля и тиомочевины при нагревании, отличающейся тем, что реакцию ведут при 45 °C в течение двух часов, в качестве растворителя используют смесь вода-этилацетат, а реагенты берут в следующих мольных соотношениях:

Глиоксаль 1,0

Тиомочевина 1,0 Этилацетат 0,2

Применение такого метода позволяет получить 4,5-дигидроксимидазолидин-2-тиона с высоким выходом и частотой не менее 97%, что не требует дополнительной очистки.

Применяют ингибитор по п.1 путём его добавления в растворы неорганических кислот в количестве 0,5% мас. от массы раствора.

Пример 1

В 100 мл трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, механической мешалкой и термометром, вносят 20 г тиомочевины, 38,1 г 40 % раствора глиоксаля и 5,28 г этилацетата. Включают перемешивание и растворяют тиомочевину в реакционной смеси при 25 °C. После полного растворения тиомочевины температуру повышают до 45 °C и выдерживают 2 часа. Полученную смесь охлаждают до 20 °C, осадок отфильтровывают и высушивают. Из фильтрата отгоняют этилацетат и используют повторно. Выход продукта составляет 24,65 г (~67,88%), чистота продукта 97,26%. Основное вещество 4,5-дигидроксимидазолидин-2-тион и примеси непрореагировавшей тиомочевины определяют методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.

Испытание ингибирующего действия соединения

Испытание защитного действия данного ингибитора проводили в лабораторных условиях. Коррозионную устойчивость образцов стали оценивали по убыли их массы в растворах 5% (мас.) соляной кислоты, серной кислоты и ортофосфорной кислоты. Для испытаний использовали прутки из стали марки Ст3 размером h(4,0)×r(1,0) см, зачищенные наждачной бумагой с зернистостью от 80 до 120, промытые дистиллированной водой и обезжиренные ацетоном. Стальные образцы взвешивали на аналитических весах с точностью до 0,0001 г, затем погружали в 5%-ный раствор соляной кислоты, серной и ортофосфорной с добавками ДГИТ в количестве: 0.005, 0.01, 0.05, 0.1, 0.4–1.1, 2, 5% (мас.) и в растворы кислот той же концентрации без добавки антикоррозионного агента при температуре 25 °C в ячейке объемом 150 мл. Продолжительность эксперимента составляла 24 часа в статическом режиме. После испытаний образцы извлекали, промывали, высушивали в эксикаторе с CaCl₂ и вновь взвешивали.

Скорость коррозии K рассчитывали по формуле:

,

где Δm – убыль массы образца за время испытания, г; S – площадь поверхности образца, м²; τ – время опыта, сек.

Защитное действие определяли по формуле:

,

где K₀, K₁ – скорость коррозии стали соответственно в исходном растворе кислоты и в растворе с добавкой ингибитора.

Таблица 1. Степень защиты стали марки Ст3 ингибитором в различных кислотах

Как видно из таблицы 1, предлагаемое соединение 4,5-дигидроксиимидазолидин-2-тион является эффективным ингибитором кислотной коррозии стали.

Технический результат: степень защиты стали марки Ст3 от кислотной коррозии 4,5-дигидроксиимидазолидин-2-тионом соответствует стандарту ГОСТ 9.505 – 86, синтез данного соединения экологически безопасен и экономически выгоден.

Изобретение относится к органической химии, а именно к способу получения ингибитора кислотной коррозии – 4,5-дигидроксиимидазолидин-2-тиона путём конденсации глиоксаля и тиомочевины, заключающийся в том, что процесс проводят при 45 °C в течение двух часов, в качестве растворителя используют смесь вода-этилацетат, а реагенты берут в следующих мольных соотношениях: Глиоксаль 1,0:Тиомочевина 1,0:Этилацетат 0,2. Также изобретение относится к способу применения полученного ингибитора путем его добавления в растворы неорганических кислот в количестве 0,5 мас.% от массы раствора. Технический результат: разработан новый способ получения 4,5-дигидроксиимидазолидин-2-тиона, отличающийся простотой и высоким выходом целевого продукта. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

1. Способ получения ингибитора кислотной коррозии – 4,5-дигидроксиимидазолидин-2-тиона путём конденсации глиоксаля и тиомочевины, отличающийся тем, что процесс проводят при 45 °C в течение двух часов, в качестве растворителя используют смесь вода-этилацетат, а реагенты берут в следующих мольных соотношениях:

Глиоксаль 1,0

Тиомочевина 1,0 Этилацетат 0,2

2. Способ применения ингибитора по п.1, путём добавления ингибитора, полученного по п. 1, в растворы неорганических кислот в количестве 0,5 мас.% от массы раствора.