Способ защиты стали от коррозии в минерализованных водно-нефтяных средах, содержащих сероводород Российский патент 2021 года по МПК C23F11/14 

Изобретение относится к способу защиты металлов от коррозии в минерализованных водно-нефтяных средах ингибиторами и может быть использовано для защиты 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 алкилбензилпиридинийхлориды, 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 2-циклогексиланилина в концентрации 25-200 мг/л в минерализованную водно-нефтяную среду, содержащую сероводород. 2-Циклогексиланилин получали каталитическим восстановлением 2-(2-циклогексенил)анилина на палладии на угле (Pd/C) в этилацетате.

Испытания защитного действия 2-циклогексиланилина 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 водно-нефтяную смесь, составленную из модели минерализованной воды (ММВ) состава, г/л: NaCl - 163.00; CaCl₂⋅6H₂O - 34.00; CaSO₄⋅2H₂O - 0.14; MgCl₂⋅6H₂O - 17.00 и нефти. 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°С 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 - площадь образца, м;

t - время испытания, ч.

где р₁ - 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 2-циклогексиланилина.

К раствору 5 г 2-(2-циклогексенил)анилина в 50 мл этилацетата, добавили Pd/C (10% мольных) и перемешивали на магнитной мешалке в атмосфере водорода. По окончании реакции (контроль по ТСХ), реакционную массу отфильтровывали, растворитель удаляли при пониженном давлении. Получили 4.7 г продукта с выходом 93%. Спектр ЯМР¹Н (CDCl₃, δ/м.д., J/Гц): 1.29-1.37 м (1H, H^4'a), 1.43-1.51 м (4Н, Н^2'a, Н^3'а, Н^5'а, Н^6'а), 1.81-1.85 м (1Н, Н^4'b), 1.92-1.96 м (4Н, H^2'b, H^3'b, Н⁵'^b, Н^6'b), 2.50-2.55 м (1H, Н^1'), 3.72 уш. с. (2Н, NH₂), 6.72 д (1H, J 7.7, Н³), 6.83 т (1Н, J 7.7, Н⁵), 7.06 т (1Н, J 7.7, Н⁴), 7.17 д (1Н, J 7.7, Н⁶). Спектр ЯМР ¹³С (CDCl₃, δ/м.д., J/Гц): 26.42 (С^4'); 27.22 (С^3', С^5'); 32.88 (С^2', С^6'); 38.46 (С^1'); 115.97 (С³); 119.14 (С⁵); 126.02 (С⁶); 126.48 (С⁴); 132.05 (С²); 143.26 (С¹).

Пример 2.

Испытания эффективности защитного действия 2-циклогексиланилина в качестве ингибитора коррозии стали проводили по вышеописанной методике. В водно-нефтяной смеси ММВ: нефть с содержанием сероводорода Cн₂s=1300 мг/л, скорость коррозии без ингибитора составляет 0.91 г/м²⋅ч, а в присутствии 200 мг/л 2-циклогексиланилина (далее реагента) - 0.036 г/м²⋅ч. Степень защиты от коррозии в указанных условиях составляет 96.04%.

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 Cн₂s=1300 мг/л, составляет 0.91 г/м²⋅ч без реагента и 0.46 г/м²⋅ч в присутствии 200 мг/л прототипа. Степень защиты в указанных условиях составляет 49.5%.

В таблице представлены остальные примеры испытания реагента в качестве ингибитора коррозии стали в минерализованных водно-нефтяных средах, содержащих сероводород.

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 49.5%.

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

1. Высокая степень защиты от коррозии 2-циклогексиланилином (87.9-96.04%) по сравнению с прототипом (49.5%).

2. Снижение скорости коррозии стали в присутствии 2-циклогексиланилина в 8.3-25.3 раза, а в присутствии прототипа - в 1.9 раза.

3. Эффективными дозировками предлагаемого ингибитора являются 25-200 мг/л (степень защиты 87.9-96.04%), а в присутствии прототипа даже при дозировках 200 мг/л степень защиты не превышает 49.5%.

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 и может быть использовано для защиты от коррозии оборудования и трубопроводов, контактирующих с минерализованными водно-нефтяными средами, содержащими сероводород, в нефтяной отрасли. Способ включает добавление в минерализованную водно-нефтяную среду, содержащую сероводород, 2-циклогексиланилина с концентрацией 25-200 мг/л. Технический результат: повышение степени защиты от коррозии стального оборудования - (87,9 - 96,04) % и снижение скорости коррозии присутствии 2-циклогексиланилина в 8,3-25,3 раза. 1 табл., 3 пр.

Способ защиты стали от коррозии в минерализованных водно-нефтяных средах, содержащих сероводород, включающий добавление в минерализованную водно-нефтяную среду, содержащую сероводород, 2-циклогексиланилина с концентрацией 25-200 мг/л.