СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНГИБИТОРА КОРРОЗИИ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ В КИСЛЫХ СРЕДАХ

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии с помощью химических реагентов и может быть использовано для предотвращения коррозии стали в сероводородсодержащих средах, например, в системах водоподготовки, утилизации сточных вод, при добыче, сборе, транспорте и хранении нефти, а также при кислотных обработках скважин.

Известен способ получения ингибитора коррозии стали в кислых средах, включающий смешение кубовых остатков синтетических жирных кислот, моноэтаноламина, оксиэтилированных алкилфенолов, растворителя, продукта конденсации фенола с N, N-тетраметилметилендиамином при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Кубовые остатки синтетических жирных кислот - 6,3-13,5
Моноэтаноламин - 1,2-3,5
Продукт конденсации N, N-тетраметилметилендиамина с фенолом - 37,5-55,0
Оксиэтилированные алкилфенолы (ОП-7 или ОП-10) - 5,0-12,0
Растворитель - 25,0-41,0
[Авт. св. СССР 1351174, С 23 F 11/04 от 10.02.86].

Недостатками данного способа являются низкая растворимость в воде (40-40,5 мг/л) и сравнительно высокая скорость коррозии.

Также известен способ получения ингибитора коррозии, включающий смешение продукта конденсации пиридиновых оснований и органических кислых соединений, каменноугольных пиридиновых оснований, бензола и его метилпроизводных, продукта конденсации каменноугольных пиридиновых оснований каменноугольных фенолов при следующем соотношении компонентов:
Продукт конденсации каменноугольных пиридиновых оснований и каменноугольных фенолов - 15-50
Свободные каменноугольные пиридиновые основания - 10-40
Бензол и его метилпроизводные - 10-50
[Патент РФ к заявке 99109873, С 23 F 11/04 от 5.05.99].

Недостатком является то, что в состав данного ингибитора входит токсичный компонент бензол, при этом ухудшаются условия труда при производстве и применении ингибитора.

Известен ингибитор коррозии металлов в серной и соляной кислотах, содержащий продукт конденсации альдегида с амином следующего состава, мас.%:
4-бромбензаль-2'-амино-4'-нитрофенол - 8,6-10,5
N-метил-2-пиридинальдоксим иодид - 22,4-31,6
4-амино-3-метил- тио-6-трет-бутил - 17,2-21,0
1,2,4-триазинон-5-уротропин - 36,8-51,7
[Патент РФ 2124578, С 23 F 11/04 от 15.03.96].

Недостатком данного способа является его высокая себестоимость за счет использования дорогостоящих исходных реагентов.

Наиболее близким техническим решением - прототипом является способ получения ингибитора коррозии черных металлов, включающий смешение алкилфенолов, аминов, формальдегида и катализатора, нагревание полученной смеси с последующей выдержкой времени до образования продуктов конденсации [патент РФ 2137863, 6 С 23 F 11/14 от 20.09.99].

Реакцию алкилфенолов с аминами и формалином в присутствии полиоксиэтилированных алкилфенолов проводят при атмосферном давлении при температуре 90-100^oС в течение 15-25 ч. После этого в реакционную массу добавляют необходимые количества растворителя и других компонентов, обеспечивающих комплекс эксплуатационных характеристик ингибитора. Оптимальным для проведения каталитического эффекта является условие, когда в алифатическом радикале R содержится от 8 до 10 углеродных атомов, а количество оксиэтилированных фрагментов равняется 5-7. Недостатком данного способа является:
- использование в качестве амина дорогостоящего реагента моноэтаноламина;
- дополнительное введение дорогостоящего и дефицитного катализатора;
- высокая продолжительность реакции, а также сравнительно невысокие защитные свойства ингибитора ввиду слабой растворимости ингибитора в водных средах.

Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение себестоимости получаемого ингибитора коррозии, повышение его защитных свойств, утилизация отходов производства Агидола-1 (4-метил-2,6-ди-третбутилфенола).

Техническая задача достигается за счет использования в качестве аминосодержащего агента отхода производства Агидола-1, получаемого на ЗАО СНХЗ по ТР 2.03.058-96. Отход производства представляет собой легкую фракцию аминов (ЛФА) со стадии аминометилирования следующего состава, мас.%:
Триметиламин - 0,01-0,5
Диметиламин - 8-18
N, N-тетраметилметиледиамин (бисамин) - 10-35
1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5(триазин) - 0,5-3
Вода - 1-10
Метанол - Остальное
Данный отход не находит в настоящее время квалифицированного применения.

Способ осуществляется следующим образом.

В реактор с мешалкой и рубашкой для обогрева загружают фенол, ЛФА, оксиэтилированные фенолы (ОП-10 или ОП-7), порционно вводят формалин. Производят смешение реагентов, нагревание полученной смеси до 80-110^oС с последующей выдержкой времени в течение 1,5-2,5 ч до образования продуктов конденсации.

В ходе реакции одновременно проводят следующие действия:
- фенол реагирует с N, N-тетраметилендиамином с выделением в ходе реакции диметиламина;
- выделяющийся и входящий в состав ЛФА диметиламин взаимодействует с формальдегидом и фенолом;
- фенол реагирует с 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазином.

В ходе первых двух реакций образуется смесь продуктов: ортодиметиламинометилфенол, бис-ортодиметиламинометилфенол, 2,4,6-трис-диметиламинометилфенол.

Неожиданным эффектом и существенным отличием предлагаемого изобретения является то, что отход производства Агидола-1, содержащий такие амины, как диметиламин, N, N-тетраметилендиамин, 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазин, которые при взаимодействии с фенолом и формальдегидом образуют смеси продуктов (ортодиметиламинометилфенол, бис-ортодиметиламинометилфенол, 2,4,6-трис-диметиламинометилфенол, продукт взаимодействия фенола и триазина). В целом данные продукты образуют комплексное соединение, которое проявляет ингибирующее действие.

В качестве растворителя используется метанол, входящий в состав отходов.

Для осуществления способа исходные реагенты должны соответствовать следующим требованиям:
- фенол соответствует ГОСТ 6417-52,
- формалин соответствует ГОСТ 1625-89,
- оксиэтилированные алкилфенолы ОП-7 или ОП-10 соответствуют ГОСТ 8433-81.

Сущность вышеизложенного подтверждается следующими примерами.

Пример 1. В реактор с мешалкой и змеевиком для обогрева загружают 94 г (1 моль) фенола, 240 г ЛФА следующего состава, мас.%:
Триметиламин - 0,1
Диметиламин - 10
Бисамин - 20
1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазин - 1
Вода - 5
Метанол - 63,9
Порционно вводят 35 г формалина (37% водный раствор формальдегида) и 10 г оксиэтилированных алкилфенолов (ОП-7 или ОП-10). Производят смешение реагентов, нагревание полученной смеси до 95^oС, выдержку в течение 2 ч.

Примеры получения ингибитора коррозии с другими заявляемыми соотношениями исходных реагентов приведены в таблице 1.

В таблице 2 представлены результаты испытания металлических образцов в агрессивных средах с применением заявляемой композиции.

Испытания защитного действия полученных композиций в качестве ингибитора коррозии проводили в лабораторных условиях.

В качестве коррозионных сред использован 15% раствор НСl и модель сточной воды состава: CaSO₄ - 0,3 г/л, СаСl₂ - 10,8 г/л, NaCl - 111,5 г/л, MgCl₂ - 6,0 г/л - (d₄ ²⁰-1,1 г/см³). Содержание H₂S в модели сточной воды составляло 50-150 мг/л и определялось титрометрическим методом. Содержание О₂ - от 0,3 до 0,5 мг/л и определялось по методу Винклера. Величины дозировок составляли 25-100 мг/л для модели пластовой воды и 0,1-0,4 - для 15% раствора НСl.

В качестве металлических образцов испытывали предварительно образцы стали 08КП (ГОСТ 380-70). Испытания проводились в динамических условиях при комнатной температуре. Время испытания составляло 6 ч. По истечении времени испытания образцы подвергались соответствующей обработке и определялась скорость коррозии (p) и степень защиты металла от коррозии (z) по известным формулам, представленным в "Справочнике по коррозии химической аппаратуры и коррозионной стойкости материалов" - М.: "Машиностроение", 1967, с.337.

где m - изменение массы, г;
s - площадь образца, м²;
τ - время испытания, ч.

где ρ₁ - скорость коррозии в среде без ингибитора коррозии;
ρ₂ - скорость коррозии в среде с ингибитором.

Изменение концентрации ингибитора в пределах 25-75 мг/л незначительно влияет на величину степени защиты. Количество ингибитора более 75 мг/л вводить нецелесообразно для сточных вод и более 0,35% для кислых сред.

Таким образом, сделан вывод о том, что из отходов производства Агидола-1 можно получить эффективный и недорогой ингибитор коррозии углеродистых сталей в кислых средах.