ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ СТАЛИ НА ОСНОВЕ ЗАМЕЩЕННОГО ИМИДАЗОЛИНА Российский патент 2023 года по МПК C23F11/14 

Изобретение относится к средствам защиты металлов от коррозии, а именно к использованию 1,3-диметил-2-(4-меркаптофенил)имидазолидина как ингибитора коррозии малоуглеродистой стали в 15% водном растворе соляной кислоты, который может быть использован в нефтяной промышленности для кислотной обработки буровых скважин, а также для обработки призабойной зоны нефтяных и водонагнетательных скважин.

Исследованное соединение относится к классу замещенных имидазолинов, в составе которого N, S - атомы, а также ненасыщенные связи. В качестве ингибиторов кислотной коррозии стали применяют производные имидазолина, которые в своем составе также имеют атомы N или аминогруппы склонные к протонированию (RU 2 754 320 C1, RU 2754326 C1, RU 2754323 С1).

Различные производные тиадиазола изучают в качестве ингибиторов коррозии углеродистой стали (G Bereket, Е С Quantum chemical studies on some imidazole derivatives as corrosion inhibitors for iron in acidic medium. Elsevier, 2002, p.79-88), такие исследования являются перспективными в данной отрасли, так как данный класс веществ отвечает экологическим требованиям к современным ингибиторам коррозии (M.Ouakkiac, М. Galai, М. Cherkaoui. Imidazole derivatives as efficient and potential class of corrosion inhibitors for metals and alloys in aqueous electrolytes: A review. Elsevier, 2022). Целью изобретения является поиск новых гетероциклических соединений, которые снижают скорость коррозии малоуглеродистой стали при контакте с металлическим оборудованием и имеют доступные для масштабирования методики синтеза, а также расширение спектра возможных соединений, замедляющих коррозию стали. Полученный результат заключается в том, что 1,3-диметил-2-(4-меркаптофенил)имидазолидин подавляет коррозию малоуглеродистой стали Ст3 (ГОСТ 380-2005) в 15% водном растворе соляной кислоты, при концентрации 100 - 400 мг/л. Скорость коррозии в присутствии 1,3-диметил-2-(4-меркаптофенил)имидазолидина снижается с 13,5 мм/год в неингибированном растворе до 1,8 мм/год при 25°С при концентрации 400 мг/л.

Пример 1. 1,3-диметил-2-(4-меркаптофенил)имидазолидин

При кипячении 4-меркаптобензальдегида и N,N'-диметиланилина происходит циклизация с образованием соответствующего 1,3-диметил-2-(4-меркаптофенил)имидазолидина. Далее смесь N,N'-диметилэтилендиамина и 4-меркаптобензальдегида (1:1) кипятили в сухом толуоле в присутствии каталитического количества п-толуолсульфокислоты. Полученный продукт очищали перегонкой в вакууме.

Спектр ЯМР ¹Н (400 МГц, CDCl₃), d, м.д.: 7.42 - 7.32(м, 2Н), 7.30 - 7.21 (м, 2Н), 3.41 - 3.36 (м, 2Н), 3.28 - 3.20 (м, 2Н), 2.57 - 2.46 (м, 6Н), 2.22 - 2.14 (м, 6Н).

Спектр ЯМР ¹³С (101 МГц, CDCl₃), d, м.д.: 138.83, 137.22, 129.65, 126.84, 92.30, 53.63, 39.72, 16.19.

Пример 2. Коррозионные испытания проводят в лабораторных условиях гравиметрическим методом (ГОСТ 9.506-87) в 15% водном растворе соляной кислоты при стандартной температуре.

Скорость коррозии определяли гравиметрически, т.е. по убыли массы образцов Ст3 до и после выдержки в тестовых растворах в течение 24 часов при температуре 25°С. Скорость коррозии (П), степень торможения (γ) и ингибирующий эффект (Z_гр) рассчитывали по формулам:

где m₀ - масса исходного образца, г; m - масса образца после коррозионных испытания и удаления продуктов коррозии, г; S - площадь поверхности образца, м²; m - время испытания, ч; ρ - плотность Ст3, П₀ и П - скорости коррозии стали соответственно в чистом растворе и с добавкой ингибитора, мм/год.

Изобретение относится к средствам защиты металлов от коррозии и может быть использовано в нефтяной промышленности для кислотной обработки буровых скважин, а также для обработки призабойной зоны нефтяных и водонагнетательных скважин. Соединение 1,3-диметил-2-(4-меркаптофенил)имидазолидина с формулой

предлагается использовать в качестве ингибитора коррозии стали Ст3 в диапазоне концентраций 100-400 мг/л в 15% водном растворе соляной кислоты при температуре 25°С. Технический результат: скорость коррозии стали Ст3 в присутствии 1,3-диметил-2-(4-меркаптофенил)имидазолидина снижается с 13,5 мм/год в неингибированном растворе до 1,8 мм/год. 1 табл., 2 пр.

Применение 1,3-диметил-2-(4-меркаптофенил)имидазолидина с формулой

в качестве ингибитора коррозии стали Ст3 в диапазоне концентраций 100-400 мг/л в 15% водном растворе HCl при температуре 25°С.