Способ защиты стали от коррозии в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий Российский патент 2022 года по МПК C23F11/14 

Изобретение относится к способу 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.

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 ПБ-5, представляющий собой продукт конденсации анилина и уротропина (ТУ 6-01-28-92. Ингибитор коррозии ПБ-5. Введ. 01.01.93. 11с.).

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 нефтепромысловых средах, включающий добавление в минерализованную водно-нефтяную среду, содержащую сероводород, N,N-диаллил-4-[(1-метилбут-2-ен-1-ил)окси]анилина в концентрации 50-200 мг/л.

N,N-диаллил-4-[(1-метилбут-2-ен-1-ил)окси]анилин получали О-алкенилированием п-аминофенола с использованием 4-хлорпент-2-ена в щелочной среде с последующим N-алкенилированием аллилхлоридом. Испытания защитного действия N,N-диаллил-4-[(1-метилбут-2-ен-1-ил)окси]анилина 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 водно-нефтяных средах», Издательство стандартов, 1988.

В качестве рабочих сред использовали модель минерализованной воды (ММВ) состава, г/л: NaCI - 163,00; CaCI₂⋅6H₂O - 34,00; CaSO₄⋅2H₂O-0.14; MgCI₂⋅6H₂ - 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°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, м²;

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 N,N-диаллил-4-[(1-метилбут-2-ен-1-ил)окси]анилина.

К раствору 1.09 г (0.01 моль) п-аминофенола в 5 мл изопропанола добавляли 0,56 г (0.01 моль) КОН и 0.96 г (0.0092 моль) 4-хлорпент-2-ена. Раствор перемешивали в течение 3 часов при комнатной температуре. В полученный раствор добавляли 5.0 мл триэтиламина и 1,4 г (0.0184 моль) аллилхлорида, далее реакционную массу нагревали до 80°С и выдерживали при этой температуре до полного исчезновения исходного амина, после завершения реакции к смеси добавляли 20 мл воды и продукт экстрагировали эфиром (3x10 мл), органический слой отделяли, промывали водой (3x10 мл) и высушивали над CaCl₂, после отгонки эфира продукт выделяли вакуумной перегонкой.

N,N-диаллил-4-{[1-метилбут-2-ен-1-ил]окси}анилин (10). Выход 3.21 г (95.5%). Бурая жидкость. Найдено, %: С 79.30; Н 9.00; N 5.44; C₁₇H₂₃NO. Вычислено, %: С 79.33; Н 9.01; N 5.38. C₁₇H₂₃NO. ИК-спектр (v, см^-1): 983, 1683. Спектр ЯМР ¹H (CDCl₃, δ, м.д. J, Гц): 1.31 д (3Н, СН₃, J=1.1), 1.62 д (3Н, СН₃, J=2.09), 3.75 д (2Н, СН₂, J=15.6), 4.53 м (1Н, ОН), 4.95-5.09 м (2Н, СН₂), 5.51-5.56 м (2Н, СН), 5.63-5.75 м (2Н, СН), 6.11-6.65 м (4Н, ArH). Спектр ЯМР ¹³С (CDCl₃, (δ, м.д.): 18.20 (СН₃), 20.93 (СН₃), 53.21 (2СН₂), 76.93 (СН), 115.71 (2ArC). 116.69 (2ArC), 117.01 (2СН₂), 126.79 (СН), 130.81 (2СН), 137.75 (СН), 148.94 (ArC), 150.91 (ArC).

Пример 2

Испытания эффективности защитного действия N,N-диаллил-4-[(1-метилбут-2-ен-1-ил)окси]анилина в качестве ингибитора коррозии стали проводили по вышеописанной методике. В водно-нефтяной смеси с содержанием сероводорода Cн₂s=1300 мг/л, скорость коррозии без ингибитора составляет 0.81 г/м² ч, а в присутствии 200 мг/л N,N-диаллил-4-пентеноксианилина (1) (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 Cн₂s=1300 мг/л, составляет 0.81 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 1 представлены остальные примеры испытания реагента в качестве ингибитора коррозии стали

Результаты испытаний, приведенные в таблице, свидетельствуют о высокой эффективности предлагаемого ингибитора коррозии стали в минерализованной водной фазе водно-нефтяной эмульсии, содержащих сероводород. Наиболее высокая эффективность достигается при концентрации ингибитора от 50 до 200 мг/л. При повышении концентрации ингибитора выше 200 мг/л степень защиты существенно не меняется, а при понижении его концентрации ниже 50 мг/л наблюдается резкое снижение степени защиты. В случае прототипа при концентрации 200 мг/л скорость коррозии составляет 0.47 г/м² ч, а степень защиты равна 42.0%.

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

1. Высокая степень защиты от коррозии N,N-диаллил-4-[(1-метилбут-2-ен-1-ил)окси]анилина (1) (86.25-96.2%) по сравнению с прототипом (42.5%).

2. Снижение скорости коррозии стали в присутствии N,N-диаллил-4-[(1-метилбут-2-ен-1-ил)окси]анилина (1) в 7.3-22.2 раза, а в присутствии прототипа - 1.7 раза.

3. Эффективными дозировками предлагаемого ингибитора являются 50-200 мг/л (степень защиты 86.25-96.2%), 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 минерализованной водной фазе водно-нефтяной эмульсии, содержащей сероводород, который может найти применение в нефтяной отрасли.

Изобретение относится к области защиты стали от водно-нефтяной сероводородной коррозии и может быть использовано для защиты от коррозии оборудования и трубопроводов, контактирующих с сероводородсодержащими средами в нефтяной отрасли. Способ включает добавление в сероводородсодержащую среду азотсодержащего соединения, при этом в качестве азотсодержащего соединения используют N,N-диаллил-4-[(1-метилбут-2-ен-1-ил)окси]анилин в концентрации 50-200 мг/л. Технический результат: повышение степени защиты стали до 90,0-96,2 %. 1 табл., 3 пр.

Способ защиты стали от водно-нефтяной сероводородной коррозии, включающий добавление в сероводородсодержащую среду азотсодержащего соединения, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего соединения используют N,N-диаллил-4-[(1-метилбут-2-ен-1-ил)окси]анилин в концентрации 50-200 мг/л.