ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ СТАЛИ В СОЛЯНОКИСЛЫХ СРЕДАХ Российский патент 2023 года по МПК C23F11/16 C07D417/14 

Изобретение относится к средствам защиты металлов от коррозии, а именно к использованию 5-(2Н-1,3-бензодиоксол-5-мл)-N-(1,3-дитиолан-2-илиден)-1,3,4-тиадиазол-2-амина 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 тиадиазолов, в составе которого N, S, О - атомы, а также ненасыщенные связи. В качестве ингибиторов кислотной коррозии стали применяют уратропин или производные имидазолина, которые в своем составе также имеют атомы N или аминогруппы склонные к протонированию (RU 2 706 927 C1, RU 2 352 687 С1).

Различные производные тиадиазола изучают в качестве ингибиторов коррозии углеродистой стали (М. Lebrini, М. Lagrenee, Н. Vezin, L. Gengembre, F. Bentiss. Electrochemical and quantum chemical studies of new thiadiazole derivatives adsorption on mild steel in normal hydrochloric acid medium. Elsevier, 2005, p. 485-505), такие исследования являются перспективными в данной отрасли, так как данный класс веществ отвечает экологическим требованиям к современным ингибиторам коррозии (Tao Zh, Zhang Sh, Li W, Hou В Corrosion inhibition of mild steel in acidic solution by some oxo-triazole derivatives. Elsevier, 2009, p. 2588-2595).

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 содержание в 15% водном растворе соляной кислоты 5-(2Н-1,3-бензодиоксол-5-мл)-N-(1,3-дитиолан-2-илиден)-1,3,4-тиадиазол-2-амина (50 -200 мг/л) приводит к снижению скорости коррозии стали Ст3 (ГОСТ 380-2005) с 12 мм/год в неингибированном растворе до 0,5 - 2 мм/год при 20°С и с 3206 мм/год до 481 мм/год при 80°С в зависимости от концентрации.

Пример 1. 5-(2Н-1,3-бензодиоксол-5-мл)-N-(1,3-дитиолан-2-илиден)-1,3,4-тиадиазол-2-амин

К тонко измельченной смеси 1,3-бензодиоксло-5-карбоновой кислоты и тиосемикарбазида (1:1) добавлялась порциями POCl₃ (1:5) в течение 0,5 ч затем нагревали полученную смесь до 70°С и выдерживалась при данной температуре 4 часа. Затем реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры и добавляли воду (1:5) с последующим подщелачиванием до рН 7 с помощью 50% раствора гидроксида натрия при перемешивании. Твердое вещество выделяли фильтрованием, промывали водой, сушили на воздухе и перекристаллизовывали из соответствующего растворителя. Далее полученный продукт растворяли в ДМФА и добавляли 20 М водный раствор NaOH, сероуглерод и дибромэтана последовательно в соотношении 5:1:1:1 с интервалом 30 мин и при непрерывном перемешивании, которое продолжали в течение 2-4 ч. Затем смесь выливали в холодную воду и полученное твердое вещество промывали водой и перекристаллизовывали из этанола.

Пример 2. Коррозионные испытания проводят в лабораторных условиях гравиметрическим (ГОСТ 9.506-87) методом в 15% водном растворе соляной кислоты при 20°С и 80°С.

Скорость коррозии оценивали по убыли массы образцов Ст3 до и после выдержки в тестовых растворах в течение 24 часов при температуре 20°С и в течение 1 часа при 80°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; τ - 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, а именно к применению 5-(2H-1,3-бензодиоксол-5-мл)-N-(1,3-дитиолан-2-илиден)-1,3,4-тиадиазол-2-амина формулы 1 в качестве ингибитора коррозии стали Ст3 в диапазоне концентраций 50-200 мг/л в 15 % водном растворе HCl при температуре 20°С и при нагревании до 80°С. Изобретение может быть использовано в нефтяной промышленности для кислотной обработки буровых скважин, а также для обработки призабойной зоны нефтяных и водонагнетательных скважин. Использование изобретения позволяет снизить скорости коррозии стали Ст3. 1 табл., 2 пр.

1

Применение 5-(2H-1,3-бензодиоксол-5-мл)-N-(1,3-дитиолан-2-илиден)-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 при температуре 20°С и при нагревании до 80°С.