Ингибитор коррозии металлов в серной и соляной кислотах

Изобретение относится к защите металлов от коррозии в кислых средах с помощью ингибиторов и может быть применено в травильных растворах и кислотных очистках оборудования. Ингибитор содержит, мас.%: α-оксинафтальампициллин 10,7-8,6; 3-изопропилбензо-2,1,3-тиадиазинон-4-диоксид-2,2 21,2-17,1; 2-гептадецилимидазолинилацетат 31,5-22,5; уротропин 36,6-51,8. Технический результат - замедление коррозии стали, алюминия и индия, а также уменьшение наводороживания стали. 2 табл.

 

Изобретение относится к области защиты металлов от кислотной коррозии с помощью ингибиторов и может применяться в металлургии, машиностроении при травлении металлов и кислотных очистках оборудования в энергетике.

Известно применение уротропина для уменьшения скорости коррозии стали в серной и соляной кислотах (Алцыбеева А.И., Левин С.З. Ингибиторы коррозии металлов. - Л.: Химия, 1968, с.28-29). Однако при торможении коррозии в серной и соляной кислотах стали и других металлов (например, алюминия и индия) эффективность уротропина недостаточна. К тому же, уротропин рекомендуется использовать в высоких концентрациях, достигающих 2% (т.е. исчисляемых в сотнях миллимолей на литр).

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому результату является известный ингибитор кислотной коррозии, содержащий продукт конденсации анилина с каприновым альдегидом (Турбина В.Г., Ключников Н.Г. Защита стали от коррозии в соляной кислоте продуктами конденсации аминов и альдегидов, сборник статей «Ингибиторы коррозии металлов», ЦНИИ технологии, изд. «Судостроение», 1965 г., с.124-129). Известный ингибитор защищает сталь лучше, чем уротропин. Однако степень защиты для него недостаточно велика, составляя в 3, 5 и 7 н. соляной кислоте, соответственно 92,07%, 95,50%, 97,29%. Для алюминия и индия защита от коррозии еще менее эффективна. Также известный ингибитор слабо защищает сталь от наводороживания.

Техническая задача настоящего изобретения состоит в повышении степени защиты стали, алюминия и индия от коррозии в серной и соляной кислотах, а также в снижении наводороживания стали.

Для достижения поставленной технической задачи в растворы серной и соляной кислот предложено добавлять ингибитор, состоящий из четырех компонентов: продукт конденсации амина и альдегида (в качестве которого используют α-оксинафтальампициллин), 3-изопропилбензо-2,1,3-тиадиазинон-4-диоксид-2,2,2-гептадецилимидазолинилацетат и уротропин. Указанные вещества представляют собой следующие структуры:

α-оксинафтальампициллин (далее продукт конденсации)

3-изопропилбензо-2,1,3-тиадиазинон-4-диоксид-2,2 (далее производное тиадиазинона)

2-гептадецилимидазолинилацетат (далее производное имидазолина)

В состав предлагаемого ингибитора компоненты входят в следующих концентрациях, мас.%:

продукт конденсации 10,7-8,6
производное тиадиазинона 21,2-17,1
производное имидазолина 31,5-22,5
уротропин 36,6-51,8.

В кислотах растворяют сначала продукт конденсации и уротропин (в половинном объеме кислоты). Затем при энергичном перемешивании в другой половине объема кислоты растворяют производные тиадиазинона и имидазолина, после чего оба раствора сливаются при перемешивании. Можно также предварительно растворить в ацетоне (5-10 мл) последние два компонента, а затем добавить ацетоновый раствор ко второй половине объема кислоты и смешать обе половины растворов кислоты. Добавка ацетона не изменяет защитные свойства ингибитора.

Результаты коррозионных испытаний, полученные объемным и гравиметрическим способами, приведены в таблице 1 (для предлагаемого ингибитора) и в таблице 2 (для известного ингибитора). В указанных таблицах содержатся и данные по наводороживанию стали, которое изучалось на крутильной машине К-5 (фиксировалось число оборотов образцов стальной проволоки до излома образца). Некоторые данные проведенных исследований приводятся в примерах 1-3.

Пример 1. В 500 мл 3 н. H2SO4 растворен предлагаемый ингибитор коррозии (2,5 г), содержащий, мас.%:

продукт конденсации 10,7
производное тиадиазинона 21,2
производное имидазолина 31,5
уротропин 36,6

Стальной образец 30×20×1 мм обрабатывался наждачной бумагой, обезжиривался ацетоном, выдерживался два часа в эксикаторе над прокаленным хлоридом кальция и затем взвешивался на аналитических весах. Все опыты по измерению скорости коррозии проводились не менее чем в трех повторностях в растворе серной кислоты и в растворе с добавкой ингибитора при 20°С и 90°С (соответственно в течение 48 часов и 0,5 часа). Температура поддерживалась с помощью жидкостного термостата с точностью ±1°С. По убыли массы образцов рассчитывали скорость коррозии и по ним определяли коэффициенты торможения коррозии γ для ингибитора γ20=47,6 и γ90=250.

Из полученных величин γ рассчитываем по уравнению

степени защиты Z20=97,9% и Z90=99,6%.

При введении в 3 н. серную кислоту отдельных компонентов ингибитора получены следующие величины коэффициентов торможения:

20°С 90°С
продукт конденсации 1,8 2,4
производное тиадиазинона 2,0 3,7
производное имидазолина 2,7 5,0
уротропин 1,4 2,2

Произведения величин частных коэффициентов торможения равны 13,6 при 20°С и 97,7 при 90°С. Эти величины можно считать условно теоретическими, т.е. полученными в предположении об отсутствии взаимного усиления защитного действия компонентов в смеси. Теоретические значения γ меньше полученных опытных величин для четырехкомпонентного ингибитора в 3,5 (20°С) и 2,56 (90°С) раза. Столь значительное превосходство экспериментального коэффициента торможения свидетельствует о том, что компоненты смеси, составляющие ингибитор, взаимно усиливают действие друг друга. Наблюдаемый синергизм ингибиторов косвенно подтверждается поляризационными измерениями: катодная и анодная поляризация повышаются в присутствии ингибитора соответственно в 2,5 и 4 раза. Таким образом, высокая эффективность предлагаемого ингибитора обусловлена синергизмом его компонентов. Сравнение величин γ, полученных с известным (13,0) и предлагаемым (47,6) ингибиторами для стали, свидетельствует о существенном превосходстве последнего. Еще значительнее предлагаемый ингибитор превосходит известный по защите от наводороживания стали (степени защиты соответственно 36,9 и 6%).

Пример 2. В 500 мл 3 н. HCl растворяли 2,5 г предлагаемого ингибитора с тем же содержанием компонентов, что и в примере 1. В указанном растворе по методике, описанной в примере 1, проводились опыты с алюминием, которые дали следующие результаты по коэффициентам торможения коррозии: при 20°С γ=415,1, при 50°С γ=687,5. На основе приведенных величин были рассчитаны значения степени защиты Z20=99,8% и Z50=99,9%. Сравнение названных величин с аналогичными показателями для опытов с известным ингибитором Z20=41,9% и Z50=50,5% показывает явное превосходство предлагаемого ингибитора по защитному действию для алюминия.

Опыты с отдельно взятыми компонентами предлагаемого ингибитора дали следующие значения коэффициентов торможения коррозии γ:

20°С 50°С
продукт конденсации 3,0 3,7
производное тиадиазинона 2,4 3,1
производное имидазолина 4,7 5,5
уротропин 1,9 2,3

Произведения величин γ для отдельных ингибиторов равны 64,3 при 20°С и 145,1 при 50°С, что меньше опытных значений соответственно в 6,5 и 4,7 раза. Следовательно, и в случае алюминия также наблюдается синергизм, повышающий эффективность защитного действия четырехкомпонентного ингибитора.

Пример 3. В 500 мл 5 н. H2SO4 растворяли 2,5 г предлагаемого ингибитора с тем же содержанием компонентов, что и в примерах 1 и 2. В приготовленном растворе проводили опыты с индием по той же методике, как в примерах 1 и 2. Полученные величины коэффициентов торможения коррозии с предлагаемым ингибитором γ20=5,1 и γ90=4,8 позволили рассчитать степени защиты, которые оказались равны Z20=80,3% и Z90=79,2%. Для известного ингибитора степени защиты значительно ниже 44,9 и 48,3%. Синергизм компонентов проявляется и для индия, но в меньшей мере, чем для стали и алюминия.

Из данных, которые приведены в таблицах и примерах, можно сделать вполне обоснованный вывод о том, что предлагаемый ингибитор существенно эффективнее, чем известный как при защите от коррозии стали, алюминия и индия, так и при торможении наводороживания стали.

Дополнительные опыты с ингибитором ПБ-5, широко применяемым в практике защиты от кислотной коррозии стали, обнаружили значительное преимущество предлагаемого ингибитора над известным: для первого коэффициент торможения коррозии около 60, а для известного - 44. Кроме того, известный ингибитор коагулирует уже при небольшом содержании солей железа в травильном растворе, в то время как предлагаемый ингибитор в этих условиях не подвержен коагуляции.

Предлагаемый ингибитор можно рекомендовать при травлении стали, алюминия и индия, а также при кислотных промывках оборудования из названных металлов.

Таблица 1
Степени защиты от коррозии стали, алюминия, индия и от наводороживания стали предлагаемым ингибитором
№ п/п Металл Концентрация компонентов ингибитора, мас.% Кислота, ее концентрация, экв/л t, °C Степень защиты, %
продукт конденсации производное тиадиазинона производное имидазолина уротропин от коррозии от наводороживания
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 сталь 8,6 17.1 22,5 51,8 H2SO4, 3 20 93,8 27,3
2 сталь 9,6 19,2 27,0 44,2 H2SO4, 3 20 95,2
3 сталь 10,7 21,2 31,5 36,6 H2SO4, 3 20 97,9 36,9
4 сталь 8,6 17,1 22,5 51.8 H2SO4, 3 90 97,8
5 сталь 9,6 19,2 27,0 44,2 H2SO4, 3 90 98,7
6 сталь 10,7 21,2 31,5 36,6 H2SO4, 3 90 99,6
7 сталь 8,6 17,1 22,5 51,8 H2SO4, 5 20 98,7 39,2
8 сталь 9,6 19,2 27,0 44,2 H2SO4, 5 20 99,2
9 сталь 10,7 21,2 31,5 36,6 H2SO4, 5 20 99,6 46,3
10 сталь 8,6 17,1 22,5 51,8 H2SO4, 5 90 97,5
11 сталь 9,6 19,2 27,0 44,2 H2SO4, 5 90 99,8
12 сталь 10,7 21,2 31,5 36,6 H2SO4, 5 90 99,9
13 сталь 8,6 17,1 22,5 51.8 HCl, 3 20 99,2 27,0
14 сталь 9,6 19,2 27,0 44,2 HCl, 3 20 99,7
15 сталь 10,7 21,2 31,5 36,6 HCl, 3 20 99,9 35,8
16 сталь 8,6 17,1 22,5 51,8 HCl, 3 90 95,0
17 сталь 9,6 19,2 27,0 44,2 HCl, 3 90 98,7
18 сталь 10,7 21,2 31,5 36,6 HCl, 3 90 99,8
19 сталь 8,6 17,1 22,5 51,8 HCl, 5 20 99,3 29,2
20 сталь 9,6 19,2 27,0 44,2 HCl, 5 20 99,8
21 сталь 10,7 21,2 31,5 36,6 HCl, 5 20 99,9 42,9
22 сталь 8,6 17,1 22,5 51,8 HCl, 5 90 95,7
23 сталь 9,6 19,2 27,0 44,2 HCl, 5 90 96
24 сталь 10,7 21,2 31,5 36,6 HCl, 5 90 99,6
25 сталь 8,6 17,1 22,5 51,8 HCl, 7 20 97,9 25,7
26 сталь 9,6 19,2 27,0 44,2 HCl, 7 20 98,9
27 сталь 10,7 21,2 31.5 36,6 HCl, 7 20 99,9 44,5
28 сталь 8,6 17,1 22,5 51,8 HCl, 7 90 95,5
29 сталь 9,6 19,2 27,0 44,2 HCl, 7 90 97,1
30 сталь 10,7 21.2 31,5 36,6 HCl, 7 90 98,3
31 алюминий 8,6 17,1 22,5 51,8 H2SO4, 3 20 85,3
32 алюминий 9,6 19,2 27,0 44,2 H2SO4, 3 20 86,3
33 алюминий 10,7 21,2 31,5 36,6 H2SO4, 3 20 88,7
34 алюминий 8,6 17,1 22,5 51,8 H2SO4, 3 50 87,9
35 алюминий 9,6 19,2 27,0 44,2 H2SO4, 3 50 89,5
36 алюминий 10,7 21,2 31,5 36,6 H2SO4, 3 50 91,5
37 алюминий 8,6 17,1 22,5 51,8 H2SO4, 5 20 82,0
38 алюминий 9,6 19,2 27,0 44,2 H2SO4, 5 20 90,2
39 алюминий 10,7 21,2 31,5 36,6 H2SO4, 5 20 92,3
40 алюминий 8,6 17,1 22,5 51,8 H2SO4, 5 50 88,5
41 алюминий 9,6 19,2 27,0 44,2 H2SO4, 5 50 91.2
42 алюминий 10,7 21,2 31,5 36,6 H2SO4, 5 50 92,9
43 алюминий 8,6 17,1 22,5 51,8 HCl, 3 20 93,3
44 алюминий 9,6 19,2 27,0 44,2 HCl, 3 20 97,1
45 алюминий 10,7 21,2 31,5 36,6 HCl, 3 20 99,8
46 алюминий 8,6 17,1 22,5 51.8 HCl, 3 50 94,9
47 алюминий 9,6 19,2 27,0 44,2 HCl, 3 50 98,7
48 алюминий 10,7 21,2 31,5 36,6 HCl, 3 50 99,9
49 алюминий 8,6 17,1 22,5 51,8 HCl, 5 20 93,6
50 алюминий 9,6 19,2 27,0 44,2 HCl, 5 20 98,2
51 алюминий 10,7 21,2 31,5 36,6 HCl, 5 20 99,3
52 алюминий 8,6 17,1 22,5 51,8 HCl, 5 50 95,8
53 алюминий 9,6 19,2 27,0 44,2 HCl, 5 50 98,5
54 алюминий 10,7 21,2 31,5 36,6 HCl, 5 50 99,9
55 индий 8,6 17,1 22,5 51,8 H2SO4, 3 20 63,3
56 индий 9,6 19,2 27,0 44,2 H2SO4, 3 20 69,2
57 индий 10,7 21,2 31,5 36,6 H2SO4, 3 20 73,9
58 индий 8,6 17,1 22,5 51,8 H2SO4, 3 90 73,8
59 индий 9,6 19,2 27,0 44,2 H2SO4, 3 90 78,7
60 индий 10,7 21,2 31,5 36,6 H2SO4, 3 90 81,5
61 индий 8,6 17,1 22,5 51,8 H2SO4, 5 20 77,1
62 индий 9,6 19,2 27,0 44,2 H2SO4, 5 20 78,0
63 индий 10.7 21,2 31,5 36,6 H2SO4, 5 20 80,3
64 индий 8,6 17,1 22,5 51,8 H2SO4, 5 90 73,1
65 индий 9,6 19,2 27.0 44,2 H2SO4, 5 90 75,8
66 индий 10,7 21.2 31,5 36,6 H2SO4, 5 90 79,2
67 индий 8,6 17.1 22,5 51,8 HCl, 3 20 71
68 индий 9,6 19,2 27,0 44,2 HCl, 3 20 75,5
69 индий 10,7 21,2 31,5 36,6 HCl, 3 20 76,9
70 индий 8,6 17,1 22,5 51,8 HCl, 3 90 69,2
71 индий 9,6 19,2 27,0 44,2 HCl, 3 90 73,3
72 индий 10,7 21,2 31,5 36,6 HCl, 3 90 79,1
73 индий 8,6 17,1 22,5 51,8 HCl, 5 20 75,1
74 индий 9,6 19,2 27,0 44,2 HCl, 5 20 77,1
75 индий 10,7 21,2 31,5 36,6 HCl, 5 20 79,0
76 индий 8,6 17,1 22,5 51,8 HCl, 5 90 68,7
77 индий 9,6 19,2 27,0 44,2 HCl, 5 90 71,5
78 индий 10,7 21,2 31,5 36,6 HCl, 5 90 78,9
Таблица 2
Торможение коррозии стали, алюминия и индия и торможение наводороживания стали в серной и соляной кислотах известным ингибитором (продуктом конденсации анилина с каприновым альдегидом), концентрация ингибитора 5 г/л
№п/п Металл Кислота, ее концентрация, экв/л t, °C Степень защиты, %
От коррозии От наводороживания
1 2 3 4 5 6
1 сталь HCl, 3 20 92,1 2
2 сталь HCl, 5 20 95,5 3
3 сталь HCl, 7 20 97,3 4
4 сталь HCl, 3 90 94,3
5 сталь HCl, 5 90 93,1
6 сталь HCl, 7 90 96,0
7 сталь H2SO4, 3 20 92,3 6
8 сталь H2SO4, 5 20 93,1 8
9 сталь H2SO4, 3 90 90,2
10 сталь H2SO4, 5 90 93,7
11 алюминий HCl, 3 20 41,9
12 алюминий HCl, 5 20 53,8
13 алюминий HCl, 3 50 50,5
14 алюминий HCl, 5 50 63,3
15 алюминий H2SO4, 3 20 65,9
16 алюминий H2SO4, 5 20 62,2
17 алюминий H2SO4, 3 50 46,6
18 алюминий H2SO4, 5 50 52,0
19 индий HCl, 3 20 39,0
20 индий HCl, 5 20 36,3
21 индий HCl, 3 90 42,9
22 индий HCl, 5 90 40,5
23 индий H2SO4, 3 20 34,5
24 индий H2SO4, 5 20 44,9
25 индий H2SO4, 3 90 44,8
26 индий H2SO4, 5 90 48,3

Ингибитор коррозии металлов в серной и соляной кислотах, содержащий продукт конденсации амина с альдегидом, отличающийся тем, что он дополнительно содержит 3-изопропилбензо-2,1,3-тиадиазинон-4-диоксид-2,2, 2-гептадецилимидазолинилацетат и уротропин, а в качестве продукта конденсации α-оксинафтальампициллин, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

α-оксинафтальампициллин 10,7-8,6
3-изопропилбензо-2,1,3-тиадиазинон-4-диоксид-2,2 21,2-17,1
2-гептадецилимидазолинилацетат 31,5-22,5
уротропин 36,6-51,8


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к защите металлов от коррозии в серной и соляной кислотах и может быть использовано в травильных растворах и кислотных очистках оборудования.

Изобретение относится к защите металлов от кислотной коррозии с помощью ингибиторов и может быть использовано при травлении стали, титана и индия, а также для кислотных очисток оборудования.

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано в нефтяной промышленности для защиты нефтепромыслового оборудования и для кислотной обработки буровых скважин, а также для обработки призабойной зоны нефтяных и водонагнетательных скважин.

Изобретение относится к синтезу не известных ранее N,N-диэтил-N-[изоалкоксикарбонилметил]-N-[алкилфеноксиполи(этиленокси)карбонилэтил]аммоний 2-гидроксипропионатов формулы где R1 = алкил фракции C 8-С10; R2 = изоалкил С12 , изоалкил фракции С12-С14, изоалкил С 14; n = средняя степень оксиэтилирования, равная 6, обладающие свойствами ингибиторов коррозии стали в солянокислых водных средах.

Изобретение относится к области защиты металлов от кислотной коррозии и может быть использовано для защиты нефте- и газопроводов, химического и нефтехимического оборудования от кислотной коррозии.

Изобретение относится к области защиты металлов от 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.

Изобретение относится к защите металлов от коррозии в кислых средах с помощью ингибиторов и может быть применено в травильных растворах и кислотных очистках оборудования.
Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в кислотах с помощью ингибиторов и может быть использовано, в частности, в нефтегазодобывающей отрасли при солянокислотных обработках призабойных зон эксплутационных и нагнетательных скважин.

Изобретение относится к области защиты металлов от углекислотной коррозии и может быть использовано, например, на нефтепромысловых и нефтеперерабатывающих производствах.

Изобретение относится к области защиты металлов от углекислотной коррозии и может быть использовано, например, на нефтепромысловых и нефтеперерабатывающих производствах

Изобретение относится к области защиты металлов от кислотной коррозии и может быть использовано для защиты нефте- и газопроводов, химического и нефтехимического оборудования от кислотной коррозии
Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано для защиты оборудования от сероводородной и углекислотной коррозии в нефтедобывающей промышленности

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в минерализованных средах, содержащих диоксид углерода, ингибиторами и может быть использовано при защите от коррозии трубопроводов и оборудования в нефтяной отрасли

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в серной, соляной и ортофосфорной кислотах с помощью ингибитора коррозии и может быть применено в травильных растворах, в кислотных очистках оборудования, в преобразователях ржавчины на основе ортофосфорной кислоты

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии, в частности к области защиты низколегированных и низкоуглеродистых сталей от коррозии в минерализованных водных средах, содержащих растворенный кислород и углекислый газ

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в нефтяной отрасли ингибиторами и может быть использовано при защите от коррозии оборудования, контактирующего с минерализованной водной фазой водно-нефтяных эмульсий, содержащих сероводород

Изобретение относится к защите металлов от коррозии и может быть использовано в травильных ваннах и при кислотных очистках оборудования

Изобретение относится к области защиты оборудования от сероводородной и углекислотной коррозии в минерализованных водных и водонефтяных средах и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности

Изобретение относится к защите металлов от коррозии в кислых средах с помощью ингибиторов и может быть применено в травильных растворах и кислотных очистках оборудования

Наверх