Способ получения ингибитора сероводородной коррозии и наводораживания металлов

 

Изобретение относится к химической технологии, в частности к способу получения ингибитора коррозии и наводораживания металлов. Способ осуществляют путем взаимодействия разветвленных алифатических монокарбоновых кислот, в качестве которых используют α,α ¹-разветвленные монокарбоновые кислоты фракции С ₁₀-С₂₀ с полиэтиленполиаминами и 1,4-ди(2-аминоэтил)пиперазином при температуре 250-280° С в течение 2-6 часов при мольном соотношении кислота фракции С₁₀-С₂₀ : полиэтиленполиамины : 1,2-ди(2-аминоэтил)пиперазин, равном 1:0,70-0,9:0,2-0,5, затем при вакуумировании 1-30 мм вод. ст. в течение 2-4 часов отгоняют реакционную воду и избыток полиэтиленполиаминов, реактор охлаждают до 160-180° С и при перемешивании загружают α ,α ¹-разветвленные монокарбоновые кислоты фракции С ₁₀-С₂₀ или жирные кислоты таллового масла в мольном соотношении продукт конденсации : кислота, равном 1:1, перемешивают в течение 2-4 часов, охлаждают до 40-60° С и вводят при перемешивании 2-8 мас.% поверхностно-активного вещества неионогенного типа, 10-25 мас.% насыщенного одноатомного спирта C₁-C₄, 32-73 мас.% композиционного ароматического растворителя, перемешивают до получения однородного раствора и охлаждают. Технический результат при использовании заявляемого изобретения выражается в повышении защитного действия ингибитора коррозии и понижении наводораживания металлов (потери пластичности). 1 табл.

Изобретение относится к химической технологии, в частности к способу получения ингибитора коррозии и наводораживания металлов.

В литературе широко известно применение в качестве ингибиторов коррозии черных металлов в процессе добычи нефти и нефтепереработки, производных 1,2-дизамещенных имидазолинов с минеральными и органическими кислотами (С.А.Балезин, Е.С.Иванов, Г.Н.Кузнецова. Ингибиторы коррозии металлов. М., 1985, с.55).

Известен способ получения ингибитора коррозии путем конденсации полимерной кислоты с 1-аминоалкил-2-имидазолином (США, патент №3687847, 1971).

Известен способ получения ингибитора коррозии путем конденсации 1-аминоалкил-2-алкил-2-имидазолина с полимерной кислотой и последующим смешением с диспергирующим агентом и ароматическим растворителем (Патент №1301138, Англия. 1970).

Недостатком известного способа является невысокая степень защиты черных металлов в водных и особенно водонефтяных средах (при содержании ингибирующей композиции 50 мг/л степень защиты составляет 55-65%). Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является способ получения ингибитора коррозии для нефтепромысловых сред путем взаимодействия алифатических монокарбоновых кислот фракции С ₆-С₁₀, С₁₀-С₂₀, С ₂₂-С₂₈ и С₅-С₇, C ₉-C₁₉, C₂₁-C₂₇ и технической смесью полиэтиленполиаминов, состоящей, мас.%: диэтилентриамин 40-50, N-(B-аминоэтил)пиперазин 20-30, триэтилентетрамин и тетраэтиленпенамид 30-45, при температуре 120-220° С с последующей отгонкой воды и смешением остатка с алкилирующими средствами хлорпроизводными С₂-С₄ углеводородами, неионогенным поверхностно-активным веществом (ПАВ) и ароматическим растворителем, причем соотношение компонентов составляет, мас.%: продукт взаимодействия 20-30, диспергатор 2-6, композиция растворителей - до 100 (по патенту RU 2135483).

Основным недостатком изобретения по прототипу является относительно низкий защитный эффект при дозировке 50 мг/л (менее 94%), а также использование хлорорганических соединений, что запрещено Приказом Министерства энергетики РФ от 18.10.01 №294.

Задачей изобретения является разработка способа получения ингибитора коррозии.

Технический результат при использовании заявляемого изобретения выражается в повышении защитного действия ингибитора коррозии и понижении наводораживания металлов (потери пластичности).

Указанный выше технический результат достигается особенностью заявляемого изобретения, заключающейся в способе получения ингибиторов сероводородной коррозии и наводораживания металлов путем взаимодействия разветвленных алифатических монокарбоновых кислот с полиэтиленполиаминами и 1,4-ди(2-аминоэтил)пиперазином, которая заключается в том, что в качестве кислот используют α ,α ¹-разветвленные монокарбоновые кислоты фракции С ₁₀-С₂₀, а процесс ведут при температуре 250-280° С в течение 2-6 часов при мольном соотношении кислота фракции С₁₀-С₂₀ : полиэтиленполиамины : 1,2-ди(2-аминоэтил)пиперазин, равном 1:0,70-0,9:0.2-0,5, затем при вакуумировании 1-30 мм вод.ст. в течение 2-4 часов отгоняют реакционную воду и избыток полиэтиленполиаминов, реактор охлаждают до 160-180° С и при перемешивании загружают α ,α ¹-разветвленные монокарбоновые кислоты фракции С ₁₀-С₂₀ или жирные кислоты талового масла в мольном соотношении продукт конденсации : кислота, равном 1:1, перемешивают в течение 2-4 часов, охлаждают до 40-60° С и вводят при перемешивании 2-8 мас.% поверхностно-активного вещества неионогенного типа, 10-25 мас.% насыщенного одноатомного спирта C₁ -C₄, 32-73 мас.% композиционного ароматического растворителя, перемешивают до получения однородного раствора и охлаждают (Нефрас АР 120/200 или Нефрас А-150-300).

Проведение процесса циклизации α ,α ¹-разветвленных монокарбоновых насыщенных кислот фракции С₁₀-С₂₀ с полиаминами в указанных условиях и соотношениях позволяют получать 1,2-дизамещенные имидазолины, которые в дальнейшем превращаются в соответствующие амидоамины имидазолинов, что позволяет получать ингибирующие композиции, характеризующиеся высокими защитными свойствами, и значительно уменьшают наводораживание стали.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1 (по изобретению). В стальной реактор при 20° С загружают 172 г (1 моль) α ,α ¹-разветвленных монокарбоновых кислот фракции C ₁₀-C₁₈ (кислотное число 320 мг КОН/1 г) 1279 г (0,7 моль) триэтилентетрамина и 81 г (0,5 моль) 1,4-ди(2-аминоэтил)-пиперазина и перемешивают в токе азота в течение 20 мин, включают обогрев, в течение 3 часов повышают температуру до 250° С, выдерживают реакционную массу при этой температуре в течение 6 часов, затем вакуумируют (10 мм вод.ст.) в течение 4 часов, отгоняя реакционную воду и избыток полиэтиленполиаминов, реактор охлаждают до 180° С и при перемешивании загружают 172 г (1 моль) α ,α ¹-разветвленных монокарбоновых кислот фракции С ₁₀-C₁₈ (кислотное число 320 г КОН/1 г, перемешивают при этой температуре в течение 2 часов, охлаждают и при температуре 60° С вводят при перемешивании 38,0 г поверхностно-активного вещества ОП-10, 51,3 г (10 мас.%) этилового спирта и 523 г (50 мас.%) ароматического растворителя Нефрас АР 120/200 и охлаждают до комнатной температуры.

Защитное действие (Z₁ ) и эффект (γ ) ингибирующего состава оценивали электрохимическим методом в средах, моделирующих нефтепромысловые (минерализованная сточная вода двухфазная система нефть : вода), следующим образом.

Электроды помещают в ячейку объемом 700 см³, заполненную моделью сточной воды, и продувают в течение 15-20 мин углекислым газом до полного удаления кислорода и вводят сероводород в концентрации 100 мг/л. После достижения постоянной скорости коррозии (ρ _о) в ячейку дозируют ингибирующий состав в количестве 25 мг/л.

Защитное действие рассчитывают по формуле

где (скорость коррозии в присутствии ингибирующего состава.

Коррозионная активность водной фазы, выделившейся из водонефтяной эмульсии в отсутствии и в присутствии ингибирующего состава, оценивали следующим образом.

Смесь нефти и воды в соотношении 1:4 (по объему) перемешивают в смесителе в течение 45 мин при скорости вращения мешалки 1200 об/мин. Ингибирующий состав предварительно дозируют в водную фазу в концентрации 25 мг/л в расчете на общий объем эмульсии.

Защитное действие (Z₂) ингибирующего состава расчитывают по формуле

Степень наводораживания стали оценивают по потере пластичности образцов из стали 3 диаметром 6 мм после 24-часовой выдержки в указанной выше среде. Пластичность характеризуется числом перегибов образцов (N_инг) до их излома. Число перегибов образцов на воздухе (n_возд) до разрушения равно 19. Потерю пластичности (Н) определяют по формуле

Результаты испытаний суммированы в таблице.

Примеры 2-5 (по изобретению). Условия получения ингибиторов, компоненты и их соотношения, а также результаты испытаний представлены в таблице.

Как видно из представленных примеров в таблице данных, предлагаемый способ получения ингибитора сероводородной коррозии и наводораживания металлов по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества:

- позволяет повысить ингибирующие свойства при низких дозировках (25 мг/л и ниже)

- позволяет снизить наводораживание черных металлов.

Проведение процесса циклизации α ,α ¹-разветвленных кислот монокарбоновых насыщенных кислот фракции С₁₀-С₂₀ с полиаминами в указанных условиях и соотношениях позволяют получить 1,2-дизамещенные имидазолины, а из них соответствующие амидоамины имидозалинов, что позволяет получать ингибирующие композиции, характеризующиеся высоким защитным эффектом и действием, и значительно уменьшают наводораживание стали.

Формула изобретения

Способ получения ингибитора сероводородной коррозии и наводораживания металлов путем взаимодействия разветвленных алифатических монокарбоновых кислот с полиэтиленполиаминами и 1,4-ди(2-аминоэтил)пиперазином, отличающийся тем, что в качестве кислот используют α,α ¹-разветвленные монокарбоновые кислоты фракции С ₁₀-С₂₀, а процесс ведут при температуре 250-280°С в течение 2-6 ч при мольном соотношении кислота фракции С ₁₀-С₂₀ : полиэтиленполиамины : 1,2-ди(2-аминоэтил)пиперазин, равном 1:0,70-0,9:0,2-0,5, затем при вакуумировании 1-30 мм вод. ст. в течение 2-4 ч отгоняют реакционную воду и избыток полиэтиленполиаминов, реактор охлаждают до 160-180°С и при перемешивании загружают α,α ¹-разветвленные монокарбоновые кислоты фракции С ₁₀-С₂₀ или жирные кислоты таллового масла в мольном соотношении продукт конденсации : кислота, равном 1:1, перемешивают в течение 2-4 ч, охлаждают до 40-60°С и вводят при перемешивании 2-8 мас.% поверхностно-активного вещества неионогенного типа, 10-25 мас.% насыщенного одноатомного спирта C₁ -C₄, 32-73 мас.% композиционного ароматического растворителя, перемешивают до получения однородного раствора и охлаждают.