ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ, ОБЛАДАЮЩИЙ ЭФФЕКТОМ ИНГИБИРОВАНИЯ ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ Российский патент 2024 года по МПК C07D213/20 C07D213/22 C09K8/52 C09K8/54 C23F11/14 

Область техники

Настоящее изобретение относится к технической области защиты против коррозии и закупорки нефте- и газопроводов и, в частности, к ингибитору коррозии, обладающему эффектом ингибирования гидратообразования, а также к способу его получения и его применению.

Уровень техники

Самыми основными требованиями являются безопасность и бесперебойность транспортировки кислых газов и жидкостей по металлическим трубопроводам, например, транспортировка кислого природного газа на установки по очистке природного газа. В частности, коррозионное повреждение трубопровода представляет собой основную угрозу для безопасности, а гидратные пробки влияют на бесперебойную работу. Что касается коррозии трубопроводов, распространенным способом ингибирования коррозии металлических трубопроводов является добавление ингибиторов коррозии, которое может продлить срок службы трубопроводов. Что касается гидратных пробок, распространенным способом является добавление ингибитора гидратообразования.

В настоящее время ингибирование коррозии и ингибирование гидратообразования обеспечивают путем добавления ингибитора коррозии и ингибитора гидратообразования, соответственно, при транспортировке кислого природного газа. Ингибиторы коррозии, обладающие эффектом ингибирования гидратообразования, редко упоминаются в литературе. Например, в патенте CN 101666427 В сообщается о высокоэффективном ингибиторе гидратообразования, содержащем ингибитор коррозии, который может ингибировать гидратообразование и коррозию углеродистой стали в среде сырой нефти без сероводорода или диоксида углерода. В заявке на патент CN 107936921 А синтезирована двухфункциональная химическая добавка для защиты против коррозии и закупорки льдом посредством семистадийной реакции, которая может ингибировать гидратообразование и коррозию углеродистой стали. В патенте RU 2661635 С1 сообщается о способе синтеза хлорированной четвертичной аммониевой соли дибутилбис(2-(1-хлор)аллила), обладающей функцией как ингибирования гидратообразования, так и защиты против коррозии, но данный способ требует безводной среды и требует четырех или более стадий. В заявке на патент US 2004167040 А1 и заявке на патент US 2009173663 А сообщается о молекулярных структурах двух производных янтарной кислоты, которые могут ингибировать коррозию углеродистой стали в среде масло-вода (масло: вода = 1:9, вода, содержащая 5% хлорида натрия).

Кроме того, проблемы с коррозией и закупоркой гидратами являются более серьезными на газовых месторождениях, содержащих сероводород, но практически нет предыдущих упоминаний в литературе в отношении окружающей среды на газовых месторождениях, содержащих серу. Между тем, процесс получения также относительно сложен и требует методов с высоким контролем. Следовательно, в уровне техники существует острая необходимость в разработке реагентов, которые могут обеспечивать защиту как против коррозии, так и против закупорки нефте- и газопроводов.

Краткое описание изобретения

Ввиду вышеупомянутых проблем, целью настоящего изобретения является обеспечение ингибитора коррозии, обладающего эффектом ингибирования гидратообразования, который может обеспечивать как защиту против коррозии, так и ингибирование гидратообразования в оборудовании стальных трубопроводов.

Другой целью настоящего изобретения является обеспечение способа получения вышеупомянутого ингибитора коррозии, обладающего эффектом ингибирования гидратообразования.

Дополнительной целью настоящего изобретения является обеспечение применения вышеупомянутого ингибитора коррозии, обладающего эффектом ингибирования гидратообразования.

Для достижения вышеуказанных целей в настоящем изобретении предложена галогенированная соль пиридиния, полученная способом, включающим: добавление соединения на основе бипиридина, соединения на основе пиридина и галогенированного углеводорода к растворителю и их смешивание в достаточной степени для проведения реакция с получением соли, при этом соединение на основе бипиридина представляет собой любое соединение, выбранное из 4,4-бипиридина и его производных и 2,2-бипиридина и его производных; соединение на основе пиридина представляет собой любое соединение, выбранное из пиридина и 2,6-диметилпиридина; и галогенированный углеводород имеет структурную формулу X-R₆-X, где R₆ выбран из алкила, циклоалкила, арила, алкиларила и алкенила, каждый из которых имеет 1-20 атомов углерода, и X выбран из фтора, хлора, брома и йода.

В соответствии с некоторыми конкретными вариантами реализации настоящего изобретения соединение на основе бипиридина представляет собой любое соединение, выбранное из 4,4-бипиридина и 2,2-бипиридина, предпочтительно 4,4-бипиридина.

В соответствии с некоторыми конкретными вариантами реализации настоящего изобретения соединение на основе пиридина выбрано из 2,6-диметилпиридина.

В соответствии с некоторыми конкретными вариантами реализации настоящего изобретения R₆ выбран из арильной и алкиларильной групп, каждая из которых имеет 1-20 атомов углерода, и X выбран из хлора, брома и йода.

В соответствии с некоторыми конкретными вариантами реализации настоящего изобретения галогенированный углеводород включает бис(хлорметил)бифенил.

В соответствии с некоторыми конкретными вариантами реализации настоящего изобретения растворитель представляет собой один или более растворителей, выбранных из метанола, этанола, этиленгликоля, диэтиленгликоля и триэтиленгликоля.

В соответствии с некоторыми конкретными вариантами реализации настоящего изобретения соединение на основе бипиридина, соединение на основе пиридина, галогенированный углеводород и растворитель вместе образуют реакционную систему, в которой молярное соотношение соединения на основе бипиридина, соединения на основе пиридина и галогенированного углеводорода составляет (0,3-1):(0,5-1,5):(0,5-1,5), и массовая доля растворителя составляет 55-94 мас. %, предпочтительно 80-90 мас. % в реакционной системе.

С другой стороны, в настоящем изобретении также предложен ингибитор коррозии, обладающий эффектом ингибирования гидратоообразования, содержащий вышеупомянутую галогенированную соль пиридиния.

В соответствии с некоторыми конкретными вариантами реализации настоящего изобретения ингибитор коррозии содержит: 1-30 мас. % галогенированной соли пиридиния, 55-94 мас. % растворителя и 0,1-15 мас. % вспомогательного вещества, предпочтительно 1-24 мас. % галогенированной соли пиридиния, 75-94 мас. % растворителя и 0,1-10 мас. % вспомогательного вещества, более предпочтительно 8-15 мас. % галогенированной соли пиридиния, 80-90 мас. % растворителя и 1-5 мас. % вспомогательного вещества.

В соответствии с некоторыми конкретными вариантами реализации настоящего изобретения растворитель представляет собой один или более растворителей, выбранных из метанола, этанола, этиленгликоля, диэтиленгликоля и триэтиленгликоля.

В соответствии с некоторыми конкретными вариантами реализации настоящего изобретения вспомогательное вещество представляет собой одно или более веществ, выбранных из азотсодержащего соединения, серосодержащего соединения и неорганической соли.

В соответствии с некоторыми конкретными вариантами реализации настоящего изобретения азотсодержащее соединение представляет собой одно или более соединений, выбранных из гексаметилентетрамина, триазола, бензотриазола, имидазола, имидазолина, метилимидазола, N-метилимидазола, пиримидина, пиразина, пиридазина, индола, триазина и алкиламинов и ариламинов, имеющих 1-20 атомов углерода.

В соответствии с некоторыми конкретными вариантами реализации настоящего изобретения серосодержащее соединение представляет собой одно или более соединений, выбранных из тиомочевины, тиофена, тиазола и бензотиазола.

В соответствии с некоторыми конкретными вариантами реализации настоящего изобретения неорганическая соль представляет собой одну или более солей, выбранных из йодида калия, йодида натрия, молибдата, вольфрамата и хромата.

С другой стороны, в настоящем изобретении также предложен способ получения вышеупомянутого ингибитора коррозии, включающий стадии добавления соединения на основе бипиридина, соединения на основе пиридина и галогенированного углеводорода к растворителю и их смешивания в достаточной степени для проведения реакции, добавления вспомогательного вещества в систему после завершения реакции и его тщательного смешивания с получением ингибитора коррозии.

В соответствии с некоторыми конкретными вариантами реализации настоящего изобретения соединение на основе бипиридина имеет следующую структурную формулу:

где R₇ выбран из Н или алкила, циклоалкила, арила, алкиларила и алкенила, каждый из которых имеет 1-20 атомов углерода; R₈ выбран из Н или алкила, циклоалкила, арила, алкиларила и алкенила, каждый из которых имеет 1-20 атомов углерода; R₉ выбран из Н или алкила, циклоалкила, арила, алкиларила и алкенила, каждый из которых имеет 1-20 атомов углерода; R₁₀ выбран из Н или алкила, циклоалкила, арила, алкиларила и алкенила, каждый из которых имеет 1-20 атомов углерода; R₁₁ выбран из Н или алкила, циклоалкила, арила, алкиларила и алкенила, каждый из которых имеет 1-20 атомов углерода; и где R₁₂ выбран из Н или алкила, циклоалкила, арила, алкиларила и алкенила, каждый из которых имеет 1-20 атомов углерода; R₁₃ выбран из Н или алкила, циклоалкила, арила, алкиларила и алкенила, каждый из которых имеет 1-20 атомов углерода; R₁₄ выбран из Н или алкила, циклоалкила, арила, алкиларила и алкенила, каждый из которых имеет 1-20 атомов углерода.

В соответствии с некоторыми конкретными вариантами реализации настоящего изобретения соединение на основе пиридина имеет следующую структурную формулу:

где R₁ выбран из Н или алкила, циклоалкила, арила, алкиларила и алкенила, каждый из которых имеет 1-20 атомов углерода; R₂ выбран из Н или алкила, циклоалкила, арила, алкиларила и алкенила, каждый из которых имеет 1-20 атомов углерода; R₃ выбран из Н или алкила, циклоалкила, арила, алкиларила и алкенила, каждый из которых имеет 1-20 атомов углерода; R₄ выбран из Н или алкила, циклоалкила, арила, алкиларила и алкенила, каждый из которых имеет 1-20 атомов углерода; R₅ выбран из Н или алкила, циклоалкила, арила, алкиларила и алкенила, каждый из которых имеет 1-20 атомов углерода.

В соответствии с некоторыми конкретными вариантами реализации настоящего изобретения соединение на основе бипиридина представляет собой любое соединение, выбранное из 4,4-бипиридина и его производных и 2,2-бипиридина и его производных, предпочтительно 4,4-бипиридина; и соединение на основе пиридина представляет собой любое соединение, выбранное из пиридина и 2,6-диметилпиридина, предпочтительно 2,6-диметилпиридина.

В соответствии с некоторыми конкретными вариантами реализации настоящего изобретения галогенированный углеводород имеет структурную формулу X-R₆-X, где R₆ выбран из алкила, циклоалкила, арила, алкиларила и алкенила, имеющих 1-20 атомов углерода, предпочтительно арила или алкиларила; X выбран из фтора, хлора, брома и йода, предпочтительно хлора, брома или йода.

В соответствии с некоторыми конкретными вариантами реализации настоящего изобретения галогенированный углеводород включает бис(хлорметил)бифенил.

В соответствии с некоторыми конкретными вариантами реализации настоящего изобретения молярное соотношение соединения на основе бипиридина, соединения на основе пиридина и галогенированного углеводорода составляет (0,3-1):(0,5-1,5):(0,5-1,5).

В соответствии с некоторыми конкретными вариантами реализации настоящего изобретения соединение на основе бипиридина, соединение на основе пиридина и галогенированный углеводород подвергают взаимодействию при температуре 40-120°С после смешивания.

В соответствии с некоторыми конкретными вариантами реализации настоящего изобретения соединение на основе бипиридина, соединение на основе пиридина и галогенированный углеводород подвергают взаимодействию в течение 0,5-24 часов после смешивания.

Согласно еще одному аспекту в настоящем изобретении также предложено применение вышеупомянутого ингибитора коррозии при коррозии и гидратных пробках на серосодержащих газовых месторождениях газов.

Полезный эффект изобретения:

Ингибитор коррозии, полученный в соответствии с настоящим изобретением, может обеспечивать как защиту против коррозии, так и ингибирование гидратообразования в оборудовании стальных трубопроводов и, в то же время, он обладает преимуществом, состоящим в простоте получения по сравнению с предшествующим уровнем техники. Ингибитор коррозии обладает степенью ингибирования коррозии более 90% для стали марки 20 при 10-60°С и в среде H₂S-CO₂-Cl^-, при этом он обладает более высокой степенью переохлаждения, чем в случае, когда используется один этиленгликоль.

Подробное описание предпочтительных вариантов реализации

Далее будут подробно описаны технические решения настоящего изобретения, чтобы обеспечить более четкое понимание его технических характеристик, целей и полезных эффектов, при этом это не следует рассматривать как ограничение реализуемого объема изобретения.

Был использован стандартный газ, имеющий состав, представленный в Таблице 1 ниже, предоставленный компанией Sichuan Gerui Standard Material Technology Co.

Кроме того, в следующих примерах использованные операции, для которых не указано никаких условий, выполняются в обычных условиях или в условиях, рекомендованных производителем. Используемое сырье, производитель или спецификация которого не указаны, представляет собой обычные коммерчески доступные продукты.

Пример 1

В данном примере приведен способ получения ингибитора коррозии, выполненный следующим образом.

В колбу, снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником, добавляли 1 моль пиридина, 1 моль бис(хлорметил)бифенила, 0,5 моль 4,4-бипиридина и 3000 г этиленгликоля. Полученную смесь нагревали до 80°С при перемешивании и подвергали взаимодействию в течение 6 часов, а затем реакцию прекращали с получением системы галогенированной соли пиридиния. После ее охлаждения до комнатной температуры дополнительно добавляли 105 г гексаметилентетрамина с получением конечного ингибитора коррозии, который содержал следующие компоненты: 11,6 мас. % галогенированной соли пиридиния, 85,4 мас. % этиленгликоля и 3 мас. % гексаметилентетрамина.

Пример 2

В данном примере приведен способ получения ингибитора коррозии, выполненный следующим образом.

В колбу, снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником, добавляли 1 моль 2,6-диметилпиридина, 1 моль бис(хлорметил)бифенила, 0,5 моль 4,4-бипиридина и 3000 г этиленгликоля. Полученную смесь нагревали до 100°С при перемешивании и подвергали взаимодействию в течение 6 часов, а затем реакцию прекращали с получением системы галогенированной соли пиридиния. После ее охлаждения до комнатной температуры дополнительно добавляли 105 г гексаметилентетрамина с получением конечного ингибитора коррозии, который содержал следующие компоненты: 12 мас. % галогенированной соли пиридиния, 85 мас. % этиленгликоля и 3 мас. % гексаметилентетрамина.

Пример 3

В этом примере испытывали применение ингибиторов коррозии, полученных в Примере 1 и Примере 2, в отношении эффективности ингибирования коррозии (ссылка на стандарт SY/T 5273), и образец без ингибитора коррозии использовали в качестве сравнительного примера (холостой опыт). Оценку эффективности ингибирования коррозии проводили в условиях NaCl: 5%, H₂S: 1480 частей на миллион (ppm), СО₂: 288 ppm; ингибиторы коррозии, полученные согласно Примеру 1 и Примеру 2, добавленные в концентрации 200 ppm; температура проведения эксперимента 40°С и продолжительность 20 эксперимента 72 часа; в качестве материала в эксперименте использовали сталь марки 20, т.е. сталь с содержанием углерода 0,2%. Результаты оценки эффективности ингибирования коррозии ингибиторов коррозии представлены в Таблице 2.

Как видно из Таблицы 2, ингибиторы коррозии, полученные согласно Примеру 1 и Примеру 2, обладают степенью ингибирования коррозии более 90% и, таким образом, могут эффективно ингибировать коррозию углеродистой стали в средах H₂S-CO₂-Cl^-.

Пример 4

В этом примере ингибитор коррозии, полученный в Примере 2, испытывали на температуру гидратообразования, и в качестве сравнительного примера применяли только деионизированную воду. Методика эксперимента была следующей: ингибитор коррозии из Примера 2 тщательно смешивали с деионизированной водой с получением 10% раствора ингибитора коррозии в качестве испытуемого раствора, который затем помещали в аппарат высокого давления с сапфировым смотровым окном и вводили стандартный газ так, чтобы общее давление в системе было увеличено до 7 МПа; аппарат охлаждали, поддерживая общее давление постоянным, и наблюдали и регистрировали температуру гидратообразования. При этом деионизированную воду и 10% этиленгликоль в деионизированной воде применяли в качестве сравнительных примеров при тех же условиях, соответственно. Результаты в отношении температуры гидратообразования представлены в Таблице 3.

Как видно из Таблицы 3, температура гидратообразования в растворе снижается с 18,8°С до 10,3°С после добавления ингибитора коррозии из Примера 2, в то время как соответствующая температура этиленгликоля в качестве сравнительного примера снижается до 11,5°С. Это указывает на то, что ингибитор коррозии, предложенный в настоящем изобретении, обладает более высоким эффектом ингибирования гидратообразования, чем этиленгликоль, и может быть применен к металлическим трубопроводам для транспортировки кислого природного газа и может эффективно ингибировать гидратообразование.

Все вышеуказанные необязательные технические решения могут быть применены в любой комбинации с получением необязательных вариантов реализации настоящего изобретения, которые не будут повторяться в настоящем документе.

Приведенное выше описание представляет собой лишь предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения и не предназначено для ограничения изобретения. Любые модификации, эквивалентные замены, усовершенствования и т.п., сделанные в рамках сущности и принципов настоящего изобретения, подлежат включению в объем охраны настоящего изобретения.

Настоящее изобретение относится к галогенированной соли пиридиния для обеспечения защиты против коррозии. Галогенированную соль пиридиния получают способом, включающим добавление соединения на основе бипиридина, соединения на основе пиридина и галогенированного углеводорода к растворителю и их смешивание в достаточной степени для проведения реакции с получением галогенированной соли пиридиния. При этом соединение на основе бипиридина представляет собой любое соединение, выбранное из 4,4-бипиридина и 2,2-бипиридина, соединение на основе пиридина представляет собой любое соединение, выбранное из пиридина и 2,6-диметилпиридина, и галогенированный углеводород имеет структурную формулу X-R₆-X, где R₆ выбран из алкиларила, который содержит 8-20 атомов углерода, и X выбран из фтора, хлора, брома и йода. Также предложены ингибитор коррозии, обладающий эффектом ингибирования гидратообразования, способ его получения и его применение. Изобретение позволяет получить ингибитор коррозии, обладающий эффектом ингибирования гидратообразования, который может обеспечивать как защиту против коррозии, так и ингибирование гидратообразования в оборудовании стальных трубопроводов. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 табл., 4 пр.

1. Галогенированная соль пиридиния для обеспечения защиты против коррозии, полученная способом, включающим:

добавление соединения на основе бипиридина, соединения на основе пиридина и галогенированного углеводорода к растворителю и их смешивание в достаточной степени для проведения реакции с получением галогенированной соли пиридиния,

при этом соединение на основе бипиридина представляет собой любое соединение, выбранное из 4,4-бипиридина и 2,2-бипиридина; соединение на основе пиридина представляет собой любое соединение, выбранное из пиридина и 2,6-диметилпиридина; и галогенированный углеводород имеет структурную формулу X-R₆-X, где R₆ выбран из алкиларила, который содержит 8-20 атомов углерода, и X выбран из фтора, хлора, брома и йода.

2. Галогенированная соль пиридиния по п.1, отличающаяся тем, что соединение на основе бипиридина выбрано из 4,4-бипиридина; и соединение на основе пиридина выбрано из 2,6-диметилпиридина.

3. Галогенированная соль пиридиния по п.1 или 2, отличающаяся тем, что X выбран из хлора, брома и йода.

4. Галогенированная соль пиридиния по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что галогенированный углеводород включает бис(хлорметил)бифенил.

5. Галогенированная соль пиридиния по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что растворитель представляет собой один или более растворителей, выбранных из метанола, этанола, этиленгликоля, диэтиленгликоля и триэтиленгликоля.

6. Галогенированная соль пиридиния по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что соединение на основе бипиридина, соединение на основе пиридина, галогенированный углеводород и растворитель вместе образуют реакционную систему, в которой молярное соотношение соединения на основе бипиридина, соединения на основе пиридина и галогенированного углеводорода составляет (0,3-1):(0,5-1,5):(0,5-1,5), и массовая доля растворителя составляет 55-94 мас.%, предпочтительно 80-90 мас.% в реакционной системе.

7. Ингибитор коррозии, обладающий эффектом ингибирования гидратообразования, содержащий галогенированную соль пиридиния по любому из пп.1-6.

8. Ингибитор коррозии по п.7, содержащий: 1-30 мас.% галогенированной соли пиридиния, 55-94 мас.% растворителя и 0,1-15 мас.% вспомогательного вещества, предпочтительно 1-24 мас.% галогенированной соли пиридиния, 75-94 мас.% растворителя и 0,1-10 мас.% вспомогательного вещества, более предпочтительно 8-15 мас.% галогенированной соли пиридиния, 80-90 мас.% растворителя и 1-5 мас.% вспомогательного вещества.

9. Ингибитор коррозии по п.8, отличающийся тем, что растворитель представляет собой один или более растворителей, выбранных из метанола, этанола, этиленгликоля, диэтиленгликоля и триэтиленгликоля.

10. Ингибитор коррозии по п.8 или 9, отличающийся тем, что вспомогательное вещество представляет собой одно или более веществ, выбранных из азотсодержащего соединения, серосодержащего соединения и неорганической соли.

11. Ингибитор коррозии по п.10, отличающийся тем, что азотсодержащее соединение представляет собой одно или более соединений, выбранных из гексаметилентетрамина, триазола, бензотриазола, имидазола, имидазолина, метилимидазола, N-метилимидазола, пиримидина, пиразина, пиридазина, индола, триазина и алкиламинов и ариламинов, имеющих 1-20 атомов углерода.

12. Ингибитор коррозии по п.10, отличающийся тем, что серосодержащее соединение представляет собой одно или более соединений, выбранных из тиомочевины, тиофена, тиазола и бензотиазола.

13. Ингибитор коррозии по любому из пп.10-12, отличающийся тем, что неорганическая соль представляет собой одну или более солей, выбранных из йодида калия, йодида натрия, молибдата, вольфрамата и хромата.

14. Способ получения ингибитора коррозии по любому из пп.7-13, включающий следующие стадии:

добавление соединения на основе бипиридина, соединения на основе пиридина и галогенированного углеводорода к растворителю и их смешивание в достаточной степени для проведения реакции, добавление вспомогательного вещества в систему после завершения реакции и его тщательное смешивание с получением ингибитора коррозии.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что соединение на основе бипиридина представляет собой любое соединение, выбранное из 4,4-бипиридина и 2,2-бипиридина, предпочтительно 4,4-бипиридина; и соединение на основе пиридина представляет собой любое соединение, выбранное из пиридина и 2,6-диметилпиридина, предпочтительно 2,6-диметилпиридина.

16. Способ по п.14, отличающийся тем, что галогенированный углеводород имеет структурную формулу X-R₆-X, где R₆ выбран из алкиларила, который имеет 8-20 атомов углерода; X выбран из фтора, хлора, брома и йода, предпочтительно выбран из хлора, брома и йода.

17. Способ по п.14, отличающийся тем, что галогенированный углеводород включает бис(хлорметил)бифенил.

18. Способ по п.14, отличающийся тем, что молярное соотношение соединения на основе бипиридина, соединения на основе пиридина и галогенированного углеводорода составляет (0,3-1):(0,5-1,5):(0,5-1,5).

19. Способ по п.14, отличающийся тем, что соединение на основе бипиридина, соединение на основе пиридина и галогенированный углеводород подвергают взаимодействию при температуре 40-120°С после смешивания.

20. Способ по любому из пп.14-19, отличающийся тем, что соединение на основе бипиридина, соединение на основе пиридина и галогенированный углеводород подвергают взаимодействию в течение 0,5-24 часов после смешивания.

21. Применение галогенированной соли пиридиния по любому из пп.1-6 или ингибитора коррозии по любому из пп.7-13 при коррозии и гидратных пробках на серосодержащих газовых месторождениях.