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

Изобретение относится к средствам защиты металлов от коррозии, а именно к использованию N-(1,3-дитиолан-2-илиден)-5-(2,4-диметоксифенил)-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 гетероциклических соединений, 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 2754320 C1, RU 2754326 C1, RU 2754323 C1). Verma С.et al. Amines as Corrosion Inhibitors: A Review //Organic Corrosion Inhibitors: Synthesis, Characterization, Mechanism, and Applications. - 2021. - C. 75-94.

Различные производные тиадиазола изучают в качестве ингибиторов коррозии углеродистой стали (G Bereket, Е Hur, С Ogretir. 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 N-(1,3-дитиолан-2-илиден)-5-(2,4-диметоксифенил)-1,3,4-тиадиазол-2-амин подавляет коррозию малоуглеродистой стали Ст3 (ГОСТ 380-2005) в 15% водном растворе соляной кислоты, при концентрации 10 - 200 мг/л. Скорость коррозии в присутствии N-(1,3-дитиолан-2-илиден)-5-(2,4-диметоксифенил)-1,3,4-тиадиазол-2-амина снижается с 11,9 г/м²⋅ч в неингибированном растворе до 0,4 г/м²⋅ч при 25°С при концентрации 100 мг/л.

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

К измельченной смеси 2,4-диметоксибензойной кислоты и тиосемикарбазида (1:2) добавляют порциями в течение 0.5 ч к POCl3 (1:5), затем нагревают полученную смесь до 70°С и выдерживают при данной температуре 4 часа. Затем реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры и добавляли воду (1:10) 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.

Получившееся соединение растворяли в ДМФА и добавляли концентрированный водный раствор NaOH (20 М), сероуглерод и дибромэтана последовательно с интервалом 30 мин в соотношении 2:1:1:1 и перемешивание продолжали в течение 2-4 ч. Затем смесь выливали в холодную воду и полученное твердое вещество промывали водой.

Спектр ЯМР ¹Н, (400 МГц, CDCl₃), δ, м.д.: 8.42, 8.39 (д, ³J=9.4 Гц, 2Н), 6.66-6.63 (дд, ³J=9.3 Гц, ⁴J=2.7 Гц, 2Н), 6.53 (д, ⁴J=2.3 Гц, 1H), 3.53 (с, 3Н), 3.86 (с, 3Н), 3.62 (с, 4Н). Спектр ЯМР ¹³С (101 МГц, CDCl₃), δ, м.д.: 181.1, 170.5, 163.2, 160.8, 157.5, 129.6, 112.98, 106.4, 98.6, 58.1, 56.0, 55.7, 55.7.

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 (II), степень торможения (γ) и ингибирующий эффект (Z_гp) 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, К₀ и К - скорости коррозии стали соответственно в чистом растворе и с добавкой ингибитора, мм/год.

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии с использованием ингибиторов и может быть использовано в нефтяной промышленности для кислотной обработки буровых скважин, а также для обработки призабойной зоны нефтяных и водонагнетательных скважин. Предложено применение N-(1,3-дитиолан-2-илиден)-5-(2,4-диметоксифенил)-1,3,4-тиадиазол-2-амина с формулой

в качестве ингибитора коррозии стали Ст3 в диапазоне концентраций 10-200 мг/л в 15% водном растворе HCl при температуре 25°С. Технический результат: найдено новое гетероциклическое соединение, которое снижает скорость коррозии малоуглеродистой стали при контакте с металлическим оборудованием и имеет доступные для масштабирования методики синтеза, а также расширение спектра соединений, замедляющих коррозию стали. 1 табл., 2 пр.

Применение N-(1,3-дитиолан-2-илиден)-5-(2,4-диметоксифенил)-1,3,4-тиадиазол-2-амина с формулой

в качестве ингибитора коррозии стали Ст3 в диапазоне концентраций 10-200 мг/л в 15% водном растворе HCl при температуре 25°С.