Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ЗАЩИТЫ СТАЛИ ОТ СЕРОВОДОРОДНОЙ КОРРОЗИИ

Изобретение относится к способу защиты металлов от коррозии в сероводородных средах ингибиторами и может быть использовано при защите от коррозии оборудования в нефтяной отрасли, контактирующего с сероводородсодержащих средами.

Известны способы защиты стали от коррозии в кислых средах с помощью ингибиторов на основе ароматических и гетероциклических соединений: ингибитор С-5У, состоящий из смеси производных хинолина (ТУ 6-03-7-21-79. Введ. 15.02.1980, 12 с.); ингибитор коррозии ТДА, состоящий из кубовых остатков дистиллияции толуилендиизоцианатов (ТУ 6-03-31-81. Введ. 12.03.1982, 12 с.); ингибитор КИ-1, представляющий собой смесь алкилбензилпиридина, циклического амина в виде солянокислых солей (ТУ6-01-873-76. Введ. 17.02.1966, 14 с.); ингибитор ОР-2, представляющий собой продукт взаимодействия хинолиновых оснований и хлористого бензила (ТУ 6-03-7-19-79. Введ. 13.04.1980, 13 с.); ингибитор БА-6, представляющий собой смесь N,N,N-трибензилтригидросиммтриазина и N-метилбензиаминометилена (ТУ 6-02-11-92-79. Введ. 18.02.1980, 12 с.); ингибитор 2,4,6-три-(1-метил-2-бутенил)анилина (ТУ 2458-006-20833127-2008. Введ. 18.03.2009, 13 с.).

Однако указанные ингибиторы не обладают высокой эффективностью защиты в сероводородсодержащих средах.

Ближайшим аналогом по структуре и эффективности является ингибитор ПБ-5, представляющий собой продукт конденсации анилина и уротропина в присутствии катализатора. Основное действующее начало ингибитора - полимерный продукт [-СН₂-N(C₆H₅)-СН₂-N(С₆Н₅)-]_n. Ингибитор выпускается по ТУ 6-01-730-72. Введ. 18.02.1973, 13 с.

Недостатком указанного ингибитора является низкая его эффективность в сероводородсодержащих средах.

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в повышении эффективности защиты стали в сероводородсодержащих средах.

В заявленном техническом решении предложен способ защиты стали от сероводородной коррозии, включающий добавление в сероводородсодержащую среду 2,5-бис[2Е(Z)-1-метилбут-2-ен-1-ил]фенил-1,4-диамина в концентрации 25-200 мг/л.

Испытания защитного действия 2,5-бис[2Е(Z)-1-метилбут-2-ен-1-ил]фенил-1,4-диамина в качестве ингибитора коррозии стали в сероводородсодержащих средах проводили в лабораторных условиях гравиметрическим методом в соответствии с ОСТ 39-099-79 «Ингибиторы коррозии. Метод оценки эффективности защитного действия ингибиторов коррозии в нефтепромысловых сточных водах», ВНИИСПТнефть, 1980 г.

В качестве рабочих сред использовали модель сточной воды (МСВ) состава, г/л: NaCI - 111.5; CaCI₂⋅6H₂O - 10.8; CaSO₄⋅2H₂O - 0.3; MgCI₂⋅6H₂O - 17.00. Содержание сероводорода составляло 1100 мг/л. В качестве образцов-свидетелей использовали пластинки из стали марки 3 (ГОСТ 380-90).

Обезжиренные и высушенные до постоянного веса образцы из стали марки 3 помещали в рабочую среду на 6 часов при 20°C с добавлением предложенного ингибитора и без него. По истечении времени выдерживания образцы тщательно промывали в струе воды, погружали на 5-10 минут в раствор щелочи, вновь промывали проточной водой и сушили до постоянного веса. Далее образцы взвешивали с точностью до 0.0002 г.

Скорость коррозии (р), степень защиты стали от коррозии (Z) определяли в соответствии с формулами (1) и (2)

где m₁-m₂ - изменение массы, г;

S - площадь образца, м²;

t - время испытания, ч.

где p₁ - скорость коррозии в среде без ингибитора, г/м² ч;

p₂ - скорость коррозии в ингибированной среде, г/м² ч.

Сущность заявленного технического решения подтверждается примерами конкретного выполнения.

Пример 1

Синтез 2,5 -бис [2E(Z)-1-метилбут-2-ен-1-ил] фенил-1,4-диамина

2,5-бис[2Е(Z)-1-метилбут-2-ен-1-ил]фенил-1,4-диамин получали взаимодействием п-фенилендиамина с пипериленом в присутствии AlCl₃ при температуре 190°C по следующей методике. В автоклав объемом 17 мл помещали 2 г п-фенилендиамина, 10 мл бензола, 0.8 г AlCl₃ и 3.8 г пиперилена. Реакционную смесь нагревали при 190°C 8 часов, затем охлаждали до комнатной температуры, фильтровали, растворитель выпаривали в вакууме. Реакционную смесь хроматографировали на силикагеле с использованием в качестве элюента петролейный эфир - этилацетат в соотношении 1:1. Получили 0.57 г продукта с выходом 28%.

Спектр ЯМР ¹Н (CDCl₃, δ, м.д., Z[E]): 1.32 [1.33, 1.34] (6Н, м, Н-5', Н-5''); 1.69 [1.70, 1.68] (6Н, м, Н-4', Н-4''); 3.41 [3.42, 3.40] (2Н, м, Н-1'); 5.52 [5.51, 5.53] (4Н, м, Н-2', Н-2'', Н-3', Н-3''); 6.50 [6.46, 6.56] (2Н, с, Н-3, Н-6). Спектр ЯМР ¹³С (CDCl₃, δ, м.д., Z[E]): 17.86 [17.87, 17.86] (С-4', С-4''); 19.57 [19.59, 19.89] (С-5', С-5''); 36.85 [37.06, 37.28] (С-1', С-1''); 112.66 [114.88, 115.52] (С-3, С-6); 124.13 [123.39, 124.17] (С-3', С-3''); 129.16 [129.31, 129.34] (С-2, С-5); 135.32 [135.29, 135.12] (С-2', С-2''); 136.54 [136.56, 136.63] (С-1, С-4). (Возможны 3 изомера по двойным связям: E[E]+E[Z]+Z[Z]).

Пример 2

Испытания эффективности защитного действия 2,5-бис[2E(Z)-1-метилбут-2-ен-1-ил] фенил-1,4-диамина в качестве ингибитора коррозии стали проводили по вышеописанной методике. В МСВ с =1100 мг/л скорость коррозии без ингибитора составляет 0.85 г/м² ч, а в присутствии 200 мг/л 2,5-бис[2E(Z)-1-метилбут-2-ен-1-ил]фенил-1,4-диамина (далее реагента) - 0.033 г/м²ч. Степень защиты от коррозии в указанных условиях составляет 96.1%.

Пример 3

Испытания эффективности защиты от коррозии ингибитором-прототипом ПБ-5 проводили аналогично примеру 2. Скорость коррозии в МСВ составляет 0.85 г/м²ч без реагента и 0.46 г/м²ч в присутствии 200 мг/л прототипа. Степень защиты в указанных условиях составляет 45.9%.

В таблице представлены остальные примеры испытания реагента в качестве ингибитора сероводородной коррозии стали.

Результаты испытаний, приведенные в таблице, свидетельствуют о высокой эффективности предлагаемого ингибитора коррозии стали в сероводородсодержащих средах. Наиболее высокая эффективность достигается при концентрации ингибитора от 25 до 200 мг/л. При повышении концентрации ингибитора выше 200 мг/л степень защиты существенно не меняется, а при понижении его концентрации ниже 25 мг/л наблюдается резкое снижение степени защиты. В случае прототипа при концентрации 200 мг/л скорость коррозии составляет 0.46 г/м²ч, а степень защиты равна 45.9%.

Преимущества предлагаемого ингибитора коррозии стали по сравнению с прототипом состоят в следующем:

1. Высокая степень защиты от коррозии 2,5-бис[2Е(Z)-1-метилбут-2-ен-1-ил]фенил-1,4-диамином (89.8-96.1%) по сравнению с прототипом (45.9%).

2. Снижение скорости коррозии стали в присутствии 2,5-бис[2Е(Z)-1-метилбут-2-ен-1-ил]фенил-1,4-диамина в 9.77-25.76 раза, а в присутствии прототипа - 1.85 раза.

3. Эффективными дозировками предлагаемого ингибитора являются 25-200 мг/л (степень защиты 89.8-96.1%), а в прототипе даже при дозировках 200 мг/л степень защиты не превышает 45.9%.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о высокой эффективности предлагаемого способа защиты стали от коррозии в сероводородных средах, который может найти применение в нефтяной отрасли.