Способ получения ингибитора коррозии металла

 

Изобретение относится к органическому синтезу, в частности к способу получения ингибитора коррозии металла. Сущность изобретения состоит в том, что ингибиторы коррозии металлов получают утилизацией отходов производства хлористого аллила, содержащих 30-50 мас.% 1,2-дихлорпропана, 30-50 мас.% 1,3-дихлорпропенов и 3-10 мас.% 1,2,3-трихлорпропана, путем первоначальной обработки этой смеси диметиламином, или диэтиламином, или диэтаноламином при температуре 10-100^oС, в зависимости от структуры вторичного амина, при мольном соотношении амин: 1,3-дихлорпропен, равном 1:1,1, с дальнейшей обработкой реакционной смеси 25-45%-ной водной NaOH при мольном ее соотношении к амину, равном 1:1, с отделением органической фазы и прибавлением к ней смеси 1,2,3-трихлордодекана и тетрахлордекана при мольном соотношении к третичным аминам, равном 1:1,05, выдерживанием этой смеси при перемешивании при 90-100^oС, растворением образовавшихся четвертичных аммониевых солей водой с получением 50-60%-ного водного раствора. Технический результат при осуществлении изобретения выражается в возможности частичной утилизации отходов производства хлористого аллила. Преимущества предлагаемого способа: использование отходов производства хлористого аллила для получения эффективных ингибиторов коррозии металлов; возможность использования недефицитных, широко используемых в промышленности диметиамина, диэтиламина, диэтаноламина и олефинов С₁₂-С₁₄, несложное технологическое оформление процесса.

Изобретение относится к органическому синтезу, в частности к способу получения ингибитора коррозии металла.

Известно, что эффективным ингибитором коррозии является смесь аминопарафинов, получаемая аминированием хлорпарафинов С₁₀-С₁₆ с содержанием органического хлора в пределах 15-46 мас.% при температуре 120-160^oС этилендиамином в эквимольном соотношении органического хлора и диамина до содержания остаточного хлора не более 3 %. Скорость коррозии металла (СТ-3) в 20%-ной соляной кислоте равна 0,163 г/м²•час. /Патент РФ 2096525, 20.10.97/.

Как видно, эффективность ингибирования по известному способу высока, однако этот способ ингибирования и получаемый ингибитор имеют следующие недостатки: - жесткие температурные условия получения ингибитора; - большие расходные нормы исходных хлорпарафинов и этилендиамина (на каждую моль хлорпарафина расходуется 6 молей этилендиамина). Как этилендиамин, так и хлорпарафин труднодоступные и дорогостоящие продукты.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому по совокупности существенных признаков является способ получения ингибиторов коррозии металла взаимодействием третичных аминов и алкилгалагенидов. /АС 2064021, 20.08.92г. /.

В известном способе ингибитор коррозии и наводораживания металлов получают путем конденсации третичного амина формулы R-N(CH₃)₂, где R-алкил С₈-С₁₅, с хлорорганическими соединениями формулы - СН₂Сl-СН₂Сl-СН₃ или СН₂Сl-ССl= СН₂ или их смесь с получением четвертичной аммониевой соли общей формулы R-N(CH₃)₂-R₁, где R-алкил С₈-С₁₅, R₁ - СН₂-СНСl-СН₃, -СН₂-ССl=СН₂. Основным недостатком получаемых ингибиторов коррозии указанным способом является труднодоступность исходных реагентов: - получение третичного амина с радикалом С₈-С₁₅ технологически сложный процесс, так как для его получения необходимо получить первоначальный глоидалкил из первичных спиртов С₈-С₁₅. Кроме того, получение непосредственно третичного амина из галоидалкила С₈-С₁₅ и диметиламина требует высоких температур и высокого давления.

Задачей изобретения является разработка способа получения эффективных ингибиторов коррозии из доступного сырья.

Технический результат при осуществлении изобретения выражается в возможности частичной утилизации отходов производства хлористого аллила. На одну тонну хлористого аллила образуется до 280 кг хлорорганических отходов, переработка которых приводит в основном к трудноразделимой смеси, содержащей до 50 мас. % 1,3-дихлорпропена, 30-50 мас.% 1,2-дихлорпропана, остальное 1,2,3-трихлорпропан. (Ошин Л. "Промышленное производство хлорорганических продуктов". Справочник. М., Химия. 1978г.).

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе получения ингибиторов коррозии металлов взаимодействием третичных аминов и алкилгалагенидов особенность заключается в том, что ингибиторы коррозии металлов получают утилизацией отходов производства хлористого аллила, содержащих 30-50 мас.% 1,2-дихлорпропана, 30-50 мас.% 1,3-дихлорпропенов и 3-10 мас. % 1,2,3-трихлорпропана, путем первоначальной обработки этой смеси диметиламином, или диэтиламином, или диэтаноламином при температуре 10-100^oС, в зависимости от структуры вторичного амина, при мольном соотношении амин: 1,3-дихлорпропен, равном 1: 1,1, с дальнейшей обработкой реакционной смеси 25-45%-ной водной NaOH при мольном ее соотношении к амину, равном 1:1, с отделением органической фазы и прибавлением к ней смеси 1,2,3-трихлордодекана и тетрахлордекана при мольном соотношении к третичным аминам, равном 1:1,05, выдерживанием этой смеси при перемешивании при температуре 90-100^oС, растворением образовавшихся четвертичных аммониевых солей водой с получением 50-60%-ного водного раствора.

Таким образом, третичные амины получают из 1,3-дихлорпропена без выделения его из смеси хлорорганических отходов производства хлористого аллила и в этой же получают четвертичную аммониевую соль, которая и представляет собой ингибитор коррозии металлов. Оставшуюся органическую смесь после ее отделения легко разделяют на индивидуальные 1,2-дихлорпропан и 1,2,3-трихлорпропан.

Химизм процесса описывается следующей схемой: где R - CH₃; R₂ - C₂H₅; R₃ - CH₂-CH₂ОH Способ осуществляется следующим образом. В четырехгорлую колбу, снабженную перемешивающим устройством, обратным холодильником, делительной воронкой и термометром, помещают расчетное количество осветленных отходов производства хлористого аллила, следующего состава: 30-50% 1,3-дихлорпропены, 30-50% 1,2-дихлорпропана, 3-10% 1,2,3-трихлорпропана. При перемешивании и заданной температуре (в зависимости от структуры вторичного амина) прибавляют диметиламин, или диэтиленамин, или этаноламин при мольном соотношении к 1,3-дихлорпропену, равном 1:1,1. При заданной температуре смесь перемешивают 8-10 часов, после чего прибавляют NaOH в виде 25-45%-ного водного раствора, при мольном ее соотношении к взятому вторичному амину, равном 1:1. Реакционную массу помещают в делительную воронку, органический слой отделяют, анализируют хроматографически на наличие 1,3-дихлорпропенов (конверсия 95-98%) и помещают в реактор, снабженный перемешивающим устройством, обратным холодильником и делительной воронкой. К этой смеси прибавляют смесь 1,2,3-трихлордодекана и тетрахлордекана в мольном соотношении к третичным аминам, равном 1: 1,05, смесь при перемешивании и при температуре 90-100^oC выдерживают 12-16 часов. После этого к реакционной массе, содержащей кристаллы образовавшейся четвертичной аммониевой соли добавляют воду до их растворения, водный слой анализируют на ионный хлор для определения концентрации четвертичной соли (обычно 50-60%-ный водный раствор) и применяют для получения ингибированной кислоты при концентрации полученных ингибиторов 0,7-1 мас.% в 20%-ной соляной кислоте. Эффективность заявляемых ингибиторов коррозии определяют в соответствии с требованиями технических условий на ингибированную соляную кислоту ТУ-6-01-04689381-92. Скорость растворения стали марки Ст-3 при 20^oC в ингибированной соляной кислоте 20-22%-ной не превышает 0,15 г/м²•час.

Из органического слоя отгоняют 1,2-дихлорпропан и используют его для получения хлористого аллила.

Способ объясняется следующими примерами.

Пример 1. В реактор, снабженный перемешивающим устройством, термометром, обратным холодильником, делительной воронкой, помещают 271 г хлорорганических отходов производства хлористого аллила, содержащих 49 мас.% 1,2-дихлорпропенов, 48 мас. % 1,2-дихлопропана и 3 мас.% 1,2,3-трихлопропана. При перемешивании и температуре 10-20^oС в реактор дозируют 48 г диметиамина в виде 57%-ного водного раствора (мольное соотношение 1,3-дихлопропен:диметиламин 1:1,05). При этой температуре смесь перемешивают 10 часов. После этого в реактор прибавляют 42 г NaOH в виде 45%-ного водного раствора (мольное соотношение диметиламин: NаОН равно 1:1) и воды для растворения выпавшего NaCl. Реакционную массу помещают в делительную воронку, органический слой отделяют, анализируют хроматографически. Конверсия 1,3-дихлорпропенов 95%. Органический слой помещают в реактор с перемешивающим устройством и обратным холодильником и прибавляют 250 г смеси 1,2,3-трихлордодекана и тетрахлордекана (мольное соотношение третичных аминов: смесь 1,2,3-трихлордодекана и тетрахлордекана равно 1:1,1). При перемешивании и температуре 90-100^oС смесь перемешивают (в течение 12-16 часов), выпавшие кристаллы четвертичной аммониевой соли растворяют в минимальном количестве воды. Органический слой, содержащий в основном 1,2-дихлорпропан и 1,2,3-трихлорпропан, отделяют.

Получают 370 г четвертичной аммониевой соли в 300 г воды (55%-ный водный раствор формулы Выход 95%.

1,2-дихлорпропан отгоняют и направляют для переработки в хлористый аллил.

Пример 2. В условиях примера 1, к 271 г смеси хлорорганических отходов прибавляют 73 г диэтиленамина (мольное соотношение 1,3-дихлорпропены:диэтиленамин 1:1). Смесь при перемешивании и температуре 50-55^oС выдерживают 8 часов, добавляют 40 г NaOH в виде 25%-ного водного раствора. Органический слой отделяют, анализируют. Конверсия дихлорпропенов 97%. К полученной смеси органических продуктов прибавляют 255 г смеси 1,2,3-трихлордодекана и тетрахлордекана. Смесь при перемешивании и при температуре 90-100^oС выдерживают 12 часов. Получают 380 г четвертичной аммониевой соли формулы /(С₂Н₅)₂ N-CH₂-CH=CHCl-CH-CHCl-(CH₂)₁₀-CH₃/+Cl в виде 50%-ного водного раствора.

Пример 3. В условиях примера 1, к 271 г смеси хлорорганических отходов прибавляют 105 г диэтаноламина. Смесь при перемешивании и температуре 90-100^oС выдерживают 10 часов, обрабатывают 40 г NaOH в виде 30%-ного водного раствора, органический слой отделяют, анализируют хроматографически. Конверсия 1,3-дихлорпропенов 95%.

К органической фазе прибавляют 250 г смеси 1,2,3-трихлордодекана и тетрахлордекана, перемешивают, выдерживают 16 часов. Получают 400 г четвертичной аммониевой соли формулы /(HOCH₂-CH₂)₂ N-CH-CH= CH₂Cl-CH-СНСl-СНСl(СН₂)₁₀-СН₃/+Сl- в виде 50%-ного водного раствора. Выход 90%.

Эффективность заявляемых ингибиторов коррозии металлов согласно вышеуказанных технических условий.

Результаты испытаний:
- эффективная концентрация, обеспечивающая скорость коррозии не выше 0,2 г/м² в 22%-ной HCL, для ингибитора коррозии по примеру 1, равна 0,8-1,0 мас. %, скорость коррозии стали марки Ст-3 составляет 0,165 г/м²час;
- по примеру 2 - эффективная концентрация равна 0,6-0,8, скорость коррозии того же металла составляет 0,134 г/м²•час;
- по примеру 3 - эффективная концентрация ингибитора коррозии в 22%-ной соляной кислоте равна 0,6-1,0, скорость коррозии Ст-3 составляет 0,154 г/м²•час.

Преимущества предлагаемого способа:
- использование отходов производства хлористогоаллила для получения эффективных ингибиторов коррозии металлов;
- возможность использования недефицитных, широко используемых в промышленности диметиамина, диэтиламина, диэтаноламина и олефинов С₁₂-С₁₄;
- несложное технологическое оформление процесса.

Формула изобретения

Способ получения ингибиторов коррозии металлов взаимодействием третичных аминов и алкилгалогенидов, отличающийся тем, что ингибиторы коррозии получают утилизацией отходов производства хлористого аллила, содержащих 30-50 мас. % 1,2-дихлорпропана, 30-50 мас. % 1,3-дихлорпропенов и 3-10 мас. % 1,2,3-трихлорпропана путем первоначальной обработки этой смеси диметиламином или диэтиламином или диэтаноламином при температуре 10-100^oС, в зависимости от структуры вторичного амина, при мольном соотношении амин: 1,3-дихлорпропен, равном 1: 1,1, с дальнейшей обработкой реакционной смеси 25-45%-ной водной NaOH при мольном ее соотношении к амину, равном 1: 1, с отделением органической фазы и прибавлением к ней смеси 1,2,3-трихлордодекана и тетрахлордекана при мольном соотношении к третичным аминам, равном 1: 1,05, выдерживанием этой смеси при перемешивании при 90-100^oС, растворением образовавшихся четвертичных аммониевых солей водой с получением 50-60%-ного водного раствора.