Результат интеллектуальной деятельности: Ингибитор коррозии нефтяных труб и способ его получения

Изобретение относится к защите нефтяных труб от кислотной коррозии и может применяться при добыче нефти, природного газа.

Для очистки нефтяных труб используют их обработку 15% соляной кислотой. Высокообводненные нефти добывают и перекачивают со скоростью 5 м/сек в турнбулентном режиме. Общие годовые затраты на коррозию в нефтегазодобывающих производствах оцениваются в 1,372 млрд. долл. США (https://www.nace.org/Corrosion-Central/Industries/Oil-Gas-Production/). Вместе с кислотой добавляют ингибиторы для снижения кислотной коррозии. В качестве ингибитора применяют никотин.

В табачной отрасли Российской Федерации ежегодно образуется 15 тыс. тонн отходов. Основную долю отходов занимает табачная пыль. Из 410 млрд. штук сигарет пятая часть табака сигарет выбрасывается в виде окурков. Для ингибирования используют 10-15 г бензойной кислоты и ее соли с неорганическими ионами (, "AnlntroductiontoCorrosionandProtectionofMetals", , Stockholm, 1972, p.160).

Наиболее близкой к заявляемому объекту находится заявка на изобретение РФ №2008149019/02 от 11.12.2008 «Парофазные ингибиторы коррозии и способы их получения». В ней предлагается композиция, в состав которой входят производные никотина и бензойной кислоты: амид никотиновой кислоты и 4-гидроксибензойной кислоты.

Большинство веществ, входящих в состав известной композиции, получают многостадийным синтезом и поэтому они дорогие. Они не решают проблемы утилизации отходов, например, с использованием никотина из отходов табака. Но проблема извлечения никотина из отходов табака тоже имеет недостатки. Водой извлекается не весь никотин. Большая часть его остается в табаке. Органические растворители, используемые для этих целей, горючи, воспламеняются, взрываются. Желательна такая добавка к воде, которая будет безопасной, приведет как к увеличению никотина при экстракции, так и к увеличению его ингибирующей способности.

Задачей изобретения является увеличение экстракции никотина из отходов табака и увеличение ингибирующей способности композиции.

Задача изобретения достигается тем, что ингибитор коррозии получен экстракцией никотина и сопутствующих веществ из отходов табака водным раствором бензойной кислоты и состоит из соли никотина и бензойной кислоты с содержанием никотина в водном растворе кислот не менее 1%. Причем готовят водный раствор бензойной кислоты и водную суспензию отходов табака при мольном соотношении никотина в табаке и бензойной кислоты в растворе 1:(1-1,5), перемешивают в течение 7-8 час при комнатной температуре для экстракции никотина и сопутствующих веществ водным раствором бензойной кислоты, смесь фильтруют, отгоняют воду из экстракта, причем удаление воды прекращают при появлении соли никотина и бензойной кислоты, а оставшуюся воду удаляют сушкой.

При электрохимической коррозии нефтяных труб образуются микрогальванические пары, представляющие собой микроэлектроды из активных (Fe) и малоактивных (С) электродов. Они имеют разные заряды. Механизм ингибирования стали состоит в адсорбции ингибиторов на этих микроэлектродах и блокировании их заряда. Это уменьшает электродвижущую силу гальванической пары. Поэтому в качестве ингибитора коррозии эффективна соль, состоящая из противоположно заряженных ионовникотина с положительным зарядом и бензойной кислоты с отрицательным зарядом.

Эксперимент по защите от коррозии выполняют с 15% соляной кислотой в турнбулентном режиме (с магнитной мешалкой 50 об/мин) со сталью для нефтяной трубы PSL-1. Образцы пластинок полируют, взвешивают, опускают в раствор соляной кислоты, промывают, сушат и вновь взвешивают.По разнице веса до и после растворения поверхности стали в растворе соляной кислоты определяют защиту ингибиторами от коррозии (табл. 2). Химический состав стали нефтяных труб стандартных групп прочности уровня PSL-1 (сварные) в % был С - 0,18; Mn - 0,55; Р - 0,02; S - 0,02; остальное Fe.

Процесс защиты стали от коррозии ингибитором, состоящим из соли никотина и бензойной кислоты иллюстрируется примерами.

Пример 1. Готовят раствор 15% соляной кислоты. В растворе растворяют 2% ингибитора, состоящего из соли никотина и бензойной кислоты. Опускают туда отполированную и промытую от полировочной пасты пластинку трубной стали на 7 час при 20°С. Включают мешалку с 50 об/мин для создания турбулентного режима. После измерения потери веса пластинки определяют 99% эффективность ингибитора. Другие примеры представлены в табл. 1.

При добавлении в воду бензойная кислота выполняет функцию адсорбата, который проникает в разбухшие частички табака, взаимодействует с положительно заряженным никотином по аминной группе и этим самым увеличивает экстракцию никотина по сравнению с водой.

Перед экстракцией выполняют анализ содержания никотина в отходах табака известным способом. Затем готовят раствор бензойной кислоты такой концентрации, чтобы весовое соотношение табака и воды было, примерно. 1:10, а никотина и бензойной кислоты в мольном соотношении 1:(1-1,5). Суспензию табака перемешивают с раствором в течение 8 часов, фильтруют, отгоняют воду до начала выпадения осадка соли никотина и бензойной кислоты (табл. 1). В экстракте содержатся и другие вещества, но, как показывает эксперимент, они не мешают выполнению функций ингибитора, а даже улучшают его свойства. Соотношение никотина и бензойной кислоты необходимо поддерживать 1:(1-1,5). Это соотношение является оптимальным (табл. 2).

Способ получения ингибитора иллюстрируется примерами.

Пример 1. Определяют содержание никотина в табаке окурков 2,1%. В стеклянный стакан на 200 мл помещают 5 г табака из окурков с 2,1% (0,00065 М) никотина и добавляют 50 мл дистиллированной воды с 0,00065 М бензойной кислоты. Мольное отношение никотина и бензойной кислоты 1:1. Смесь перемешивают в течение 7 час на магнитной мешалке. После этого смесь отстаивается. На другой день отфильтровывают табак, отгоняют воду из экстракта до появления в остатке белой мути. Остаток сливают, удаляют влагу сушкой на воздухе и над хлористым кальцием в эксикаторе. Получают 0,15 г соли никотина с бензойной кислотой и с незначительным количеством 0,012 г сопутствующих веществ.

Пример 2. Все делают так, как в примере 2. Экстрагируют никотин из пыли табака с 3% никотина в 5 г пыли с мольным отношением 1:1,5 к бензойной кислоте. Получают 0,23 г соли никотина с бензойной кислотой и с 0,015 г сопутствующих веществ.

Пример 3. Все делают, как в примере 2. Экстрагируют водой с мольным соотношением 1:2. Получают 0,22 г соли никотина с бензойной кислотой.

Таким образом, ингибитор, содержащий никотин и бензойную кислоту, получаемый из отходов табака экстракцией водным раствором бензойной кислоты, обладает лучшими ингибирующими свойствами при кислотной коррозии нефтяных труб по сравнению с известными ингибиторами на основе никотина.

этого смесь отстаивается. На другой день отфильтровывают табак, отгоняют воду из экстракта до появления в остатке белой мути. Остаток сливают, удаляют влагу сушкой на воздухе и над хлористым кальцием в эксикаторе. Получают 0,15 г соли никотина с бензойной кислотой и с незначительным количеством 0,012 г сопутствующих веществ.

Пример 2. Все делают так, как в примере 2. Экстрагируют никотин из пыли табака с 3% никотина в 5 г пыли с мольным отношением 1:1,5 к бензойной кислоте. Получают 0,23 г соли никотина с бензойной кислотой и с 0,015 г сопутствующих веществ.

Пример 3. Все делают, как в примере 2. Экстрагируют водой свойствами при кислотной коррозии нефтяных труб по сравнению с известными ингибиторами на основе никотина.