СПОСОБ ЗАЩИТЫ СТАЛИ ОТ КОРРОЗИИ В МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ВОДНО-НЕФТЯНЫХ СРЕДАХ, СОДЕРЖАЩИХ СЕРОВОДОРОД Российский патент 2017 года по МПК C23F11/14 

Изобретение относится к способу защиты металлов от коррозии в минерализованных водно-нефтяных средах ингибиторами и может быть использовано при защите от коррозии оборудования в нефтяной отрасли, контактирующего с сероводородными средами.

Известны способы защиты стали от коррозии в кислых средах с помощью ингибиторов на основе ароматических и гетероциклических соединений, таких как катапины, представляющие собой адкилбензилпиридинийхлориды, отличающиеся числом углеродных атомов в алкильной цепи. Известны следующие марки катапинов: А, К, Б-300, БПВ, ЭПВ (ТУ 6-01-530-70. Введ. 01.06.1971, 13 с.); 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.); смесь производных толуилендиизоцианатов (ТУ 6-03-31-81. Ингибитор коррозии ТДА. Введ. 01.02.82, 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 стали в минерализованных водно-нефтяных средах, содержащих сероводород.

Ближайшим аналогом по структуре и эффективности является ингибитор коррозии ПБ-5, представляющий собой продукт конденсации анилина и уротропина (ТУ 6-01-28-92. Ингибитор коррозии ПБ-5. Введ. 01.01.93, 11 с.). Недостатком указанного ингибитора является низкая его эффективность в минерализованных водно-нефтяных средах, содержащих сероводород.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в повышении эффективности защиты стали в минерализованных водно-нефтяных средах, содержащих сероводород.

В заявленном техническом решении предложен способ защиты стали от коррозии в минерализованных водно-нефтяных средах, содержащих сероводород, включающий добавление в минерализованную водно-нефтяную среду, содержащую сероводород, 2-метил-2-этил-5,7-ди-(1-метилбут-2-ен-1-ил)индолина в концентрации 25-200 мг/л.

Испытания защитного действия 2-метил-2-этил-5,7-ди-(1-метилбут-2-ен-1-ил)индолина в качестве ингибитора коррозии стали в минерализованных водно-нефтяных средах, содержащих сероводород, проводили в лабораторных условиях гравиметрическим методом в соответствии с ГОСТ 9.506-87 «Ингибиторы коррозии металлов в водно-нефтяных средах», Издательство стандартов, 1988.

В качестве рабочих сред использовали модель минерализованной воды (ММВ) состава, г/л: NaCl - 163,00; CaCl₂⋅6H₂O - 34,00; CaSO₄⋅2H₂O - 0,14; MgCl₂⋅6H₂O - 17,00 и нефть, подготовленная по 1 группе ГОСТ 9965-76, в соотношении 70:30.

Содержание сероводорода составляло 1300 мг/л. В качестве образцов-свидетелей использовали пластинки из стали марки 3 (ГОСТ 380-90).

Обезжиренные и высушенные до постоянного веса образцы из стали марки 3 помещали в рабочую среду на 6 часов при 20°C с добавлением предложенного ингибитора и без него. По истечении времени выдерживания образцы тщательно промывали в струе воды, погружали на 5-10 минут в раствор щелочи, 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 - время испытания, ч;

t - время испытания, ч.

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

p₂ - скорость коррозии в ингибированной среде, г/м²⋅ч.

Сущность заявленного технического решения подтверждается примерами конкретного выполнения.

Пример 1. Синтез 2-метил-2-этил-5,7-ди-(1-метилбут-2-ен-1-ил)индолина

2-метил-2-этил-5,7-ди-(1-метилбут-2-ен-1-ил)индолин получали взаимодействием индолина с пипериленом в присутствии AlCl₃, при температуре 130°C в автоклаве. В автоклав объемом 17 мл помещали 1 г индолина, 10 мл бензола, 0,3 г AlCl₃ и 2,1 г пиперилена. Реакционную смесь нагревали при 130°C в течение 5 ч. Реакционную смесь хроматографировали на селикагеле с использованием в качестве элюента петролейный эфир - этилацетат в соотношении 5:1. Получили 1,9 г продукта с выходом 61%.

Спектр ЯМР ¹H (CDCl₃, δ, м.д., Z[E]): 0.90 [0.93] (3H, т, ³J=7.4, H-2ʺ'); 1.19 [1.25] (3H, с, H-1ʺʺ); 1.30 [1.34] (3H, д, ³J=7.0, H-4', H-4ʺ); 1.61 [1.55] (2H, кв, ³J=7.0, H-1ʺ'); 1.67 [1.69] (3H, д, ³J=6.0, Н-5', Н-5ʺ); 2.74 [2.73] (1Н, д, ³J=15.5, H-3^b); 2.86 [2.87] (1Н, д, ³J=15.5, Н-3^а); 3.29 [3.32] (2Н, м, Н-1', Н-1ʺ); 5.44 [5.44] (1H, м, Н-3'); 5.47 [5.47] (1Н, м, Н-3ʺ); 5.53 [5.53] (1Н, м, Н-2'); 5.62 [5.62] (1Н, м, Н-2ʺ); 6.72 [5.72] (1Н, с, Н-6); 6.79 [6.79] (1Н, с, Н-6).

Спектр ЯМР ¹³C (CDCl₃, δ, м.д., Z[E]): 8.76 [9.08] (С-2ʺ'); 17.62 [17.96] (С-5', С-5ʺ); 18.81 [18.85] (С-4'); 21.88 [21.94] (С-4ʺ); 26.49 [26.82] (С-1ʺʺ); 34.41 [34.79] (С-1ʺ'); 38.19 [38.36] (С-1ʺʺ); 42.03 [42.09] (С-3); 42.25 [42.21] (С-1'); 63.81 [63.95] (С-2); 121.25 [121.27] (С-4); 122.54 [122.54] (С-3'); 123.35 [123.33] (С-6); 123.60 [123.69] (С-3ʺ); 125.51 [125.61] (С-5); 128.39 [128.53] (С-7); 135.25 [135.26] (С-2'); 136.52 [136.53] (С-4а); 137.35 [137.39] (С-2ʺ); 146.65 [146.66] (С-7а).

Пример 2.

Испытания эффективности защитного действия 2-метил-2-этил-5,7-ди-(1-метилбут-2-ен-1-ил)индолина в качестве ингибитора коррозии стали проводили по вышеописанной методике.

В водно-нефтяной смеси ММВ:нефть с содержанием сероводорода CH₂s=1300 мг/л, скорость коррозии без ингибитора составляет 0,80 г/м²⋅ч, а в присутствии 200 мг/л 2-метил-2-этил-5,7-ди-(1-метилбут-2-ен-1-ил)индолина (далее реагента) - 0,036 г/м²⋅ч. Степень защиты от коррозии в указанных условиях составляет 95,5%.

Пример 3.

Испытания эффективности защиты от коррозии прототипом (ингибитор ПБ-5) проводили аналогично примеру 2. Скорость коррозии в водно-нефтяной смеси ММВ:нефть, содержащей сероводород CH₂s=1300 мг/л, составляет 0,80 г/м²⋅ч без реагента и 0,46 г/м²⋅ч в присутствии 200 мг/л прототипа. Степень защиты в указанных условиях составляет 42,5%.

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

Результаты испытаний, приведенные в таблице, свидетельствуют о высокой эффективности предлагаемого ингибитора коррозии стали в минерализованных водно-нефтяных средах, содержащих сероводород. Наиболее высокая эффективность достигается при концентрации ингибитора от 25 до 200 мг/л. При повышении концентрации ингибитора выше 200 мг/л степень защиты существенно не меняется, а при понижении его концентрации ниже 25 мг/л наблюдается резкое снижение степени защиты. В случае прототипа при концентрации 200 мг/л скорость коррозии составляет 0,46 г/м²⋅ч, а степень защиты равна 42,5%.

Преимущества предлагаемого ингибитора коррозии стали по сравнению с прототипом состоят в следующем.

1. Высокая степень защиты от коррозии 2-метил-2-этил-5,7-ди-(1-метилбут-2-ен-1-ил)индолина (86,25-95,5%) по сравнению с прототипом (42,5%).

2. Снижение скорости коррозии стали в присутствии 2-метил-2-этил-5,7-ди-(1-метилбут-2-ен-1-ил)индолина в 7,3-22,2 раза, а в присутствии прототипа - 1,7 раза.

3. Эффективными дозировками предлагаемого ингибитора являются 25-200 мг/л (степень защиты 86,25-95,5%), а в прототипе даже при дозировках 200 мг/л степень защиты не превышает 42,5%.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о высокой эффективности предлагаемого способа защиты стали от коррозии в минерализованных водно-нефтяных средах, содержащих сероводород, который может найти применение в нефтяной отрасли.

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в сероводородных средах ингибиторами и может быть использовано для защиты стального оборудования в нефтяной отрасли. Способ включает добавление в минерализованную водно-нефтяную среду, содержащую сероводород, 2-метил-2-этил-5,7-ди-(1-метилбут-2-ен-1-ил)индолина в концентрации 25-200 мг/л. Технический результат: повышение степени защиты от коррозии до 86,25-95,5%. 1 табл., 3 пр.

Способ защиты стального оборудования от коррозии в минерализованных водно-нефтяных средах, содержащих сероводород, включающий добавление в минерализованную водно-нефтяную среду, содержащую сероводород, 2-метил-2-этил-5,7-ди-(1-метилбут-2-ен-1-ил)индолина в концентрации 25-200 мг/л.