ИНГИБИТОР СОЛЯНОКИСЛОЙ КОРРОЗИИ СТАЛИ Российский патент 2023 года по МПК C23F11/14 C23F11/167 

Изобретение относится к использованию N-(4,5-дигидро-1Н-имидазол-2-ил)-5-гептил-1,3,4-тиадиазол-2-амина в качестве ингибитора коррозии малоуглеродистой стали в кислых средах и может применяться для защиты от коррозии стального оборудования при кислотных обработках, при травлении металлов, удалении окалины, а также при наличии в коррозионной среде сероводорода.

N-(4,5-дигидро-1Н-имидазол-2-ил)-5-гептил-1,3,4-тиадиазол-2-амин.

Органические соединения, содержащие гетероатомы с высокой электронной плотностью, такие как сера, азот, кислород или содержащие множественные связи, которые считаются центрами адсорбции, эффективны в качестве ингибитора коррозии (АН Doner, Gulfeza Karda§. N - Aminorhodanine as an effective corrosion inhibitor for mild steel in 0.5 M H₂SO₄. Elsevier, 2011. p.4223-4232). Исследованные соединения имеют в своем составе тиадиазольный и имидазольный фрагменты, атомы N которых способствуют адсорбции соединения на поверхности стали за счет имеющихся неподеленных пар электронов, а гептильный заместитель в положении 5 тиадиазольного кольца обладает экранирующим действием, увеличивая степень заполнения поверхности. В качестве дополнительного центра адсорбции может выступать S, входящая в состав тиадиазольного цикла. Эффективность ингибитора коррозии на сегодняшний день неразрывно связана с его экологичностью. Ингибиторы коррозии на основе гетероциклических соединений на сегодняшний день относят к наиболее экологически безопасным (Quraishi М. A., Chauhan D. S., Saji V. S. Heterocyclic biomolecules as green corrosion inhibitors. Elsevier, 2021. p.117-265).

Целью изобретения является поиск новых гетероциклических соединений, которые снижают скорость коррозии малоуглеродистой стали при контакте с металлическим оборудованием.

В качестве наиболее близкого аналога выбран 5-амино-1,3,4-тиадиазол2-тиол, представленный в работе (Н. Ouicia, М. Tourabib, О. Benalic, С.Sellesd, С.Jamae, А. Zarroukf, F. Bentiss. Adsorption and corrosion inhibition properties of 5-amino 1,3,4- thiadiazole2-thiol on the mild steel in hydrochloric acid medium: Thermodynamic, surface and electrochemical studies. Elsevier, 2017). Ингибирующий эффект данного соединения в 1 М НСl в диапазоне концентраций 0,25-2 ммоль/л не превышает 92%.

Технический результат достигается тем, что содержание в 15% растворе соляной кислоты]М-(4,5-дигидро-1Н-имидазол-2-ил)-5-гептил-1,3,4-тиадиазол-2-амина (50-200 мг/л) приводит к снижению

скорости коррозии стали Ст3 (ГОСТ 380-2005) в 20,7 раза, а в 0,1 М водном растворе соляной кислоты в присутствии 300 мг/л H₂S - в 31,1 раза при концентрации 200 мг/л.

Пример 1. N-(4,5-дигидро-1Н-имидазол-2-ил)-5-гептил-1,3,4-тиадиазол-2-амин.

К охлажденному до 0°С раствору N-[бис(метилсульфанил)метилиден]-5-гептил-1,3,4-тиадиазол-2-амина (1.212 г, 0.004 моль) в 1,5 мл ДМФА при перемешивании добавляли раствор этилендиамина (0.96 г, 0.016 моль) в 1,5 мл ДМФА при комнатной температуре (соотношение компонентов 1:4), при непрерывном перемешивании. Реакционную смесь выдерживали при 120°С в течение 8 часов. Затем смесь охлаждали и добавляли в ледяную воду. Полученное твердое вещество промывали водой, сушили и очищали колоночной хроматографией (элюент: петролейный эфир/этилацетат).

ЯМР ¹Н, (400 МГц, CDCl₃), d,м.д.: 7.83 (д, J=9.4 Гц, 2Н), 7.43-7.39 (м, 3Н), 3.45 (с, 4Н), 2.85 (с, 6Н).

Спектр ЯМР ¹³С (101 МГц, CDCl₃), d, м.д.: 175.79, 161.51, 160.63, 131.82, 130.36, 130.12, 129.24, 129.15, 127.35, 127.38, 42.71.

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

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; τ - время испытания, ч; ρ - плотность Ст3, K₀ и K - скорости коррозии стали соответственно в чистом растворе и с добавкой ингибитора, мм/год.

Пример 3. Коррозионные испытания проводят в лабораторных условиях гравиметрическим (ГОСТ 9.506-87) методом в 0,1 М водном растворе соляной кислоты в присутствии 300 мг/л H₂S при стандартной температуре.

Расчет показателей коррозии осуществлялся по формулам, описанным в примере 2.

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии с помощью ингибиторов и может быть использовано для защиты от коррозии стального оборудования при кислотных обработках, травлении металлов, удалении окалины, а также при наличии в коррозионной среде сероводорода. Предложено применение N-(4,5-дигидро-1Н-имидазол-2-ил)-5-гептил-1,3,4-тиадиазол-2-амина, с формулой

в качестве ингибитора коррозии стали Ст3 в диапазоне концентраций 50-200 мг/л в 15% водном растворе HCl, а также в 0,1 М растворе HCl в присутствии 300 мг/л сероводорода. Технический результат: снижение скорости коррозии стали Ст3. 2 табл., 3 пр.

Применение N-(4,5-дигидро-1Н-имидазол-2-ил)-5-гептил-1,3,4-тиадиазол-2-амина, с формулой

в качестве ингибитора коррозии стали Ст3 в диапазоне концентраций 50-200 мг/л в 15% водном растворе HCl, а также в 0,1 М растворе HCl в присутствии 300 мг/л сероводорода.