Способ получения ингибиторов кислотной коррозии
Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в кислых, водно-солевых средах и может быть использовано в химической, нефтегазодобывающей отраслях промышленности, а также в металлургии и энергетике при различных видах кислотной обработки изделий, оборудования и транспортировке кислот. Способ включает алкилирование имидазолина - продукта реакции полиэтиленполиаминов или полипропиленполиаминов с высшими изомерными α-разветвленными монокарбоновыми кислотами - с хлористым бензилом при температуре 70-85°С в течение 4-8 ч при мольном соотношении имидазолина с хлористым бензилом 1:(1-4), полученный продукт используют в качестве активной основы ингибиторов кислотной коррозии 10-25 мас.% с добавлением алифатического спирта С1-С4 10-20 мас.%, ортофосфорной килоты 8-25 мас.% и воды - остальное. Технический результат: повышение ингибирующих свойств, удешевление выпускаемых продуктов и расширение сырьевой базы ингибиторов коррозии. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в кислых, водно-солевых средах, конкретно к получению ингибирующего состава на основе имидозолина и хлористого бензила (ХБ), которое может быть использовано в химической, нефтегазодобывающей отраслях промышленности, а также в металлургии и энергетике при различных видах кислотной обработки изделий, оборудования и транспортировке кислот.
Известно применение для предотвращения коррозионного разрушения нефтепромыслового оборудования широкого ряда сложных по составу композиций - Нефтехим-3, СНПХ-6301, СНПХ-6302, СНПХ-6011, СНПХ-6014, Викор, а также смесь аминопарафинов, получаемая аминированием продукта хлорирования жидким хлором жидких парафинов С10-26 с пределами выкипания 220-345°С [Патент РФ№2074170; Бюл. №6, 1997 г.].
Недостатком применения указанных ингибиторов коррозии является невысокая степень защиты металла от коррозии, плохая растворимость ингибитора в указанных выше средах.
Известны ингибиторы коррозии, получаемые аминированием бензолсульфохлорида водным раствором аммиака [Патент РФ №2096523]. Недостатком применения данного ингибитора является недостаточная степень защиты металла, плохая растворимость его в указанных выше средах, многостадийность процесса его синтеза.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения ингибитора кислотной коррозии на основе продукта алкилирования, оксиалкилирования или цианэтилирования имидазолинов, полученных взаимодействием полиэтиленполиаминов или полипропиленполаминов с высшими изомерными α-разветвленными карбоновыми кислотами фракций С5-С28, с последующим смешением полученного продукта (активной основы) с растворителем и диспергатором [Патент РФ №2135483, 27.08.99. Бюл. №24].
Недостатком известного способа получения ингибиторов кислотной коррозии является применение полиаминов, получаемых синтезом индивидуальных аминов (в настоящее время не производятся в РФ) и дихлоралканов, с последующими стадиями нейтрализации, выделения соли, отгоном воды и дистилляцией полиаминов.
Задача изобретения - разработка одностадийного способа получения ингибиторов кислотной коррозии, обеспечивающих эффективную защиту металлов газонефтепромыслового оборудования, трубопроводов от коррозии.
Технический результат при использовании изобретения выражается в удешевлении готового продукта, расширении сырьевой базы и ассортимента ингибиторов коррозии.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в качестве активной основы ингибитора коррозии используют продукт алкилирования имидазолинов, полученных взаимодействием полиэтилен- или полипропиленполиаминов (ПЭПА или ПППА) с высшими изомерными α-разветвленными карбоновыми кислотами фракций С5-С28, а в качестве алкилирующего агента используют хлористый бензил и алкилирование имидазолинов проводят при температуре 70-85°С в течение 4-8 часов при мольном соотношении имидазолин:хлористый бензил, равном 1:1-4, выдерживанием при 80-85°С в течение 1-3 часов, с последующим добавлением алифатического спирта из ряда C1-C4, ортофосфорной кислоты, уротропина и воды при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Активная основа | 10-25 |
| Спирт | - 10-20 |
| Уротропин | - 1-5 |
| Ортофосфорная кислота | - 8-25 |
| Вода | остальное |
В качестве спирта используют метиловый, этиловый, пропиловый, изопропиловый, бутиловый, изобутиловый спирты. Способ поясняется следующими примерами.
Получение активной основы.
Пример 1. В реактор, снабженный перемешивающим устройством, дозирующим устройством, рубашкой теплообмена, контактным термометром, обратным холодильником, загружают 36,3 г (0,1 моля) имидазолина, полученного на основе ПЭПА, нагревают до 70°С и дозируют 12,65 г (0,1 моль) хлористого бензила (ХБ), перемешивают в течение 4-х часов при 70°С и 1 ч при 80°С. Получают 48,5 г (99,2%) продукта.
Пример 2. В условиях 1 примера 36,3 г (0,1 моля) имидазолина, полученного реакцией ПЭПА с высшими изомерными α-разветвленными карбоновыми кислотами (ВИК), и 25,3 г (0,2 моля) ХБ подвергают взаимодействию при температуре 75°С в течение 6 ч и 1,5 часа при 80°С. Получают 60,7 г (98,7%) продукта.
Пример 3. В условиях 1 примера 36,3 г (0,1 моля) имидазолина, полученного реакцией ПЭПА с ВИК, и 37,9 г (0,3 моля) ХБ нагревают при температуре 70-75°С в течение 6 ч и выдерживают при 80-85°С в течение 1 ч. Получают 72,4 г (97,7%) продукта.
Пример 4. В условиях примера 136,3 г (0,1 моля) имидазолина на основе ПЭПА и ВИК, 50,6 г (0,4 моля) ХБ, подвергают взаимодействию при 80°С, выдерживают в течение 6 ч, при 85°С - в течение 2 ч. Получают 78,2 г (90,1%) продукта.
Пример 5. В условиях примера 1 в реактор загружают 33,6 г (0,1 моля) имидазолина, полученного реакцией ПППА и ВИК, и 12,65 г ХБ (0,1 моля) выдерживают при температуре 75°С в течение 4 ч, при 85°С - в течение 1,5 ч. Получают 50,7 г (99,6%) продукта.
Пример 6. В условиях примера 1 и 5 38,3 г имидазолина (из ПППА и ВИК) и 25,3 г ХБ подвергают взаимодействию при 70-75°С в течение 6 ч при мольном соотношении, равном 1:3, выдерживают при температуре 85°С в течение 1 часа. Получают 62,9 г (99,0%) продукта.
Пример 7. 38,3 г (0,1 моля) имидазолина (из ПППА и ВИК) и 37,9 г (0,3 моля) ХБ, перемешивают в течение 6 ч при температуре 70-75°С, выдерживают при 80-85°С в течение 1 ч. Получают 69,6 г (91,4%) продукта.
Пример 8. В условиях примера 1 к 38,3 г (0,1 моль) имидазолина (из ПППА и ВИК) при 80°С добавляют 50,6 г (0,4 моля) ХБ выдерживают при 80-85°С в течение 8 ч. Получают 81,6 г (91,9%) продукта.
Пример 9. В условиях примера 1 смесь 36,3 г (0,1 моль) имидазолина (из ПЭПА и ВИК) и 25,3 г (0,2 моля) ХБ перемешивают при 90-100°С в течение 5 ч. Получают 51,6 г (83,8%) продукта.
Пример 10. В условиях примера 1 смесь 38,3 г (0,1 моля) имидазолина (из ПППА и ВИК) и 12,65 г (0,1 моль) ХБ перемешивают при 40-50°С в течение 5 ч. Получают 41,4 г (81,4%) продукта.
Получение ингибитора кислотной коррозии.
Пример 11. 15 г активной основы ингибиторов кислотной коррозии, 18 г изопропилового спирта (ИПС), 3 г уротропина, 20 г фосфорной кислоты (Н3PO4) и 44 мл воды перемешивают при 20-60°С в течение 20-60 мин. В качестве активной основы используют алкилированные хлористым бензилом имидазолины по примерам 1-10.
Результаты испытаний составов ингибиторов коррозии на защитную активность приведены в таблице.
Примеры 1-8, при условии выдерживания параметров процесса, подтверждают высокий выход (98,7-99,7%) алкилированных хлористым бензилом имидазолинов и показывают защитный эффект (99,4-99,7%) при расходе ингибитора в количестве 1 г на 250 мл 23%-ной соляной кислоты.
Примеры 9-10 свидетельствуют о том, что отклонение от заявляемых в формуле изобретения параметров процесса приводит к снижению выхода целевых продуктов и защитных свойств (86,4-91,5%).
| Таблица | |||||
| Результаты испытаний ингибиторов кислотной коррозии | |||||
| № п/п | Состав ингибитора коррозии, г | Мольное соотношение Имидазолин:ХБ | Количество ингибитора, г на 250 мл 23%-ной HCl | Скорость коррозиии, г/м2ч | Защитный эффект, % |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 1 | АО (по примеру 1) - 15 | 1:1 | 0,5 | 0,9 | 94,90 |
| ИПС - 18 | |||||
| Уротропин - 3 | |||||
| Н3РО4 - 20 | |||||
| Вода - 44 | |||||
| 2 | АО (по примеру 1) - 15 | 1:1 | 1 | 0,11 | 99,38 |
| ИПС - 18 | |||||
| Уротропин - 3 | |||||
| Н3РО4 - 20 | |||||
| Вода - 44 | |||||
| 3 | АО (по примеру 2) -15 | 1:2 | 1 | 0,10 | 99,43 |
| Изобутиловый спирт - 18 | |||||
| Уротропин - 2 | |||||
| Н3РО4 - 10 | |||||
| Вода - 55 | |||||
| 4 | АО (по примеру 3) - 18 | 1:3 | 1 | 0,08 | 99,55 |
| Метиловый спирт - 15 | |||||
| Уротропин - 1,5 | |||||
| Н3РО4 - 15,5 | |||||
| Вода - 50 | |||||
| 5 | АО (по примеру 4) - 15 | 1:4 | 0,5 | 0,48 | 97,28 |
| Изопропиловый спирт - 20 | |||||
| Уротропин - 2 | |||||
| Н3PO4 - 15 | |||||
| Вода - 48 | |||||
| 6 | АО (по примеру 4) - 15 | 1:1 | 1 | 0,07 | 99,6 |
| Изопропиловый спирт - 20 | |||||
| Уротропин - 2 | |||||
| Н3РО4 - 15 | |||||
| Вода - 48 | |||||
| 7 | АО (по примеру 5) - 20 | 1:1 | 1 | 0,07 | 99,6 |
| Пропиловый спирт - 10 | |||||
| Уротропин - 2,5 | |||||
| Н3РО4 - 10,5 | |||||
| Вода - 57 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 8 | АО (по примеру 4) - 15 | 1:2 | 1 | 0,05 | 99,7 |
| Этиловый спирт - 18 | |||||
| Уротропин - 5 | |||||
| Н3PO4 - 16 | |||||
| Вода - 46 | |||||
| 9 | АО (по примеру 7) - 14 | 1:3 | 1 | 0,08 | 99,5 |
| Изопропиловый спирт - 20 | |||||
| Уротропин - 3 | |||||
| Н3PO4 - 15 | |||||
| Вода - 53 | |||||
| 10 | АО (по примеру 8) - 12 | 1:4 | 1 | 0,10 | 99,4 |
| Изопропиловый спирт - 20 | |||||
| Уротропин - 2 | |||||
| Н3PO4 - 10 | |||||
| Вода - 56 | |||||
| 11 | АО (по примеру 9) - 25 | 1:2 | 1 | 1,5 | 91,5 |
| Изопропиловый спирт - 20 | |||||
| Уротропин - 3 | |||||
| Н3PO4 - 8 | |||||
| Вода - 44 | |||||
| 12 | АО (по примеру 10) - 10 | 1:1 | 1 | 2,4 | 86,4 |
| Бутиловый спирт - 10 | |||||
| Уротропин - 1 | |||||
| Н3PO4 - 25 | |||||
| Вода - 54 |
1. Способ получения ингибитора кислотной коррозии, активной основой которого является продукт алкилирования имидазолина, полученного взаимодействием полиаминов с изомерными α-разветвленными карбоновыми кислотами фракций С5-С28, отличающийся тем, что имидазолин алкилируют хлористым бензилом при температуре 70-85°С в течение 4-8 ч при мольном соотношении имидазолин: хлористый бензил, равном 1:(1-4), выдерживают при 80-85°С в течение 1-3 ч с последующим добавлением алифатического спирта из ряда С1-С4, ортофосфорной кислоты, уротропина и воды с получением ингибитора кислотной коррозии при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| активная основа | 10-25 |
| алифатический спирт | 10-20 |
| ортофосфорная кислота | 8-25 |
| уротропин | 1-5 |
| вода | остальное |
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве алифатического спирта из ряда С1-С4 используют метиловый, этиловый, пропиловый, изопропиловый, бутиловый или изобутиловый спирт.
