Ингибитор коррозии металлов в серной, соляной и ортофосфорной кислотах

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. Ингибитор содержит, мас.%: 5-нитро-2-фурфураль-α-нафтиламин 8,7-10,5, производное дипирилия 1,1'-диметил-4,4'-дипирилий-ди(о-метилсульфат) 12,9-23,0, мерказолил 29,1-33,6, уротропин 49,3-32,9. Техническим результатом является торможение коррозии стали, титана, алюминия, а также снижение наводороживания стали в растворах серной, соляной и ортофосфорной кислот. 2 табл.

 

Изобретение относится к защите металлов от кислотной коррозии с помощью ингибиторов и может применяться при травлении металлов, кислотных очистках оборудования в энергетике и в преобразователях ржавчины.

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

По технической сущности и полученным результатам наиболее близким к предлагаемому ингибитору является известный ингибитор, представляющий собой продукт конденсации анилина и капринового альдегида (В.Г.Турбина, Н.Г.Ключников. Защита от коррозии стали в соляной кислоте продуктами конденсации аминов и альдегидов: в сб. статей «Ингибиторы коррозии металлов», ЦНИИ технологии судостроения. Изд. Судостроение, 1965, с.124-129).

Известный ингибитор более эффективно защищает сталь, чем уротропин, но степени защиты все же недостаточно велики (92,07; 95,50; 97,29% соответственно в 3,5 и 7 н. соляной кислоте). Еще ниже эффективность известного ингибитора для титана и алюминия. Он весьма слабо тормозит наводороживание стали.

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

Для того чтобы достигнуть указанного результата в названные кислоты предлагается добавлять ингибитор, содержащий в своем составе продукт конденсации амина и альдегида, в качестве которого применяют 5-нитро-2-фурфураль-α-нафтиламин, а также 1,1'-диметил-4,4'-дипирилий-ди(o-метилсульфат), мерказолил и уротропин.

Названные компоненты предлагаемого ингибитора имеют следующее строение:

5-нитро-2-фурфураль-α-нафтиламин (далее продукт конденсации)

,

1,1'-Диметил-4,4'-дипирилий-ди(o-метилсульфат)

(далее производное дипирилия),

мерказолил

Указанные компоненты содержатся в предлагаемом ингибиторе в следующих концентрациях, мас.%:

продукт конденсации 8,7-10,5,
производное дипирилия 12,9-23,0,
мерказолил 29,1-33,6,
уротропин 49,3-32,9.

Приготовление ингибированного раствора кислоты начинают с растворения продукта конденсации в соответствующей кислоте при энергичном перемешивании. Затем к полученному раствору продукта конденсации в произвольной последовательности добавляют остальные компоненты, добиваясь полного растворения каждого из них за счет перемешивания раствора.

Скорость коррозии стали, титана и алюминия определяли весовым и объемным методами. В первом случае фиксировалась убыль массы образца после выдержки его в ингибированной и неингибированной кислотах. В объемном методе измерялся объем выделившегося водорода в тех же растворах кислоты. На основе указанных определений рассчитывались коэффициенты торможения:

или ,

где Δm1 и Δm2 - убыли массы образцов в неингибированном и ингибированном растворе кислоты, a v1 и v2 - объемы водорода, выделившиеся за время опыта. Для поддержания постоянной температуры применялся жидкостный термостат.

Наводороживание стали определяли с помощью крутильной машины K-5.

Результаты опытов приводятся в таблице 1 и примерах для предлагаемого ингибитора. Для известного ингибитора данные собраны в таблице 2.

Пример I. В опытах использовались растворы ортофосфорной кислоты с концентрациями 5, 3, 0,3 и 0,03 н. (выбор концентраций обусловлен тем, что ортофосфорная кислота применяется в качестве основного компонента преобразователя ржавчины, при использовании которого содержание кислоты в начальный момент процесса ответствует 3,0 н., а затем постепенно уменьшается до 0,03 н. в конце контролируемого этапа преобразования) (за счет расхода кислоты на взаимодействие с компонентами ржавчины, главным образом с оксидами железа). Примененный ингибитор содержал продукт конденсации 10,5; производное дипиридилия 23,0, мерказолил 33,6, уротропин 32,9 мас.%. На 500 мл кислоты бралось 2,5 г ингибитора.

Стальные образцы размером 40×25×0,5 мм обрабатывались тонкой наждачной бумагой, обезжиривались ацетоном, выдерживались 2 часа в эксикаторе над прокаленным хлоридом кальция и взвешивались на аналитических весах. Опыты проводились при 20±1°C и 90±1°C. Для 5, 3 и 0,3 н. растворов ортофосфорной кислоты длительность испытания составляла 48 (20°C) и 0,5 час (90°C), в 0,03 н. растворе - 96 и 1 час соответственно.

На основе полученных в опытах данных определялись коэффициенты торможения коррозии γ, которые имели следующие величины:

в 5 н. H3PO4 (20°C) γ=333,3, (90°C) γ=52,6

в 3 н. Н3РО4 (20°C) γ=76,9, (90°C) γ=99,9

в 0,3 н. Н3РО4 (20°C) γ=142,9

в 0,03 н. Н3РО4 (20°C) γ=333,3

Для концентраций кислоты 0,3 и 0,03 н. при 90°C опыты не проводились, т.к. преобразование ржавчины осуществляется при комнатной температуре.

Пересчет на степень защиты (z) дал следующие результаты:

а) при 20°C для 5 н. H3PO4 99,7%, 3 н. - 98,7%, 0,3 н. - 99,3%, 0,03 н. - 99,7%;

б) при 90°C для 5 н. H3PO4 z=98,1%, для 3 н. - 98,9%.

Сравнение приведенных данных с результатами z, полученными с использованием известного ингибитора (табл.2), показывает значительно более высокую эффективность защиты от коррозии для предлагаемого ингибитора.

Еще более существенно повышение степени защиты от наводороживания, обнаруженное в сравнительных опытах с применением предлагаемого и известного ингибиторов, когда значения защиты для первого в несколько раз превосходят показатели для известного.

Величины коэффициентов торможения, которые были получены в опытах с отдельными компонентами ингибитора, составляют следующие величины (в 3 н. растворе H3PO4):

20°C 90°C
продукт конденсации 1,3 1,7
производное дипирилия 1,9 1,5
мерказолил 2,9 3,2
уротропин 1,4 1,3

Произведения приведенных величин 10,03 и 10,6 значительно меньше, чем экспериментальные γ для предлагаемого ингибитора (76,9 и 99,9), что свидетельствует о сильном синергическом эффекте, т.е. взаимном усилении защитного действия компонентов при их совместном присутствии в растворе кислоты.

Для применения предлагаемого ингибитора в преобразователе ржавчины особо важен коэффициент торможения при низкой концентрации H3PO4, равный 333,3, показывающий таким образом практически полное подавление коррозии на заключительном этапе преобразования ржавчины в защитный грунтовый слой.

Пример II. В 500 мл 7 н. HCl испытывались на коррозию образцы титана. Концентрации компонентов ингибитора были такими же, как и в опыте I. Вычисленные из результатов опытов степени защиты титана от коррозии в присутствии предлагаемого ингибитора (91,0 при 20°C и 92,9% при 90°C) оказались значительно больше, чем в опытах с известным ингибитором (41,9 и 46,0% соответственно для 20°C и 90°C). Таким образом, для титана предлагаемый ингибитор существенно повышает защиту от коррозии.

Опыты с растворами HCl, в которые вносились отдельные компоненты предлагаемого ингибитора, дали результаты, говорящие о том, что в смеси четырех компонентов наблюдается взаимное усиление их защитного действия, так что природа торможения коррозии для титана та же, что и для стали.

Пример III. Проведены опыты в 3 н. H2SO4 с алюминием. В 500 мл серной кислоты растворялись 2,5 г предлагаемого ингибитора с содержанием компонентов таким же, как и в примерах I и II. Степени защиты, обнаруженные для предлагаемого ингибитора, составляющие 88,7 и 85,8% (для 20°C и 90%), заметно больше по сравнению с известным ингибитором - 65,5 и 45,0%. Синергизм компонентов характерен и для алюминия, однако в этом случае он проявляется в меньшей мере.

Из приведенных данных однозначно следует существенное превосходство предлагаемого ингибитора по защите от коррозии над известным для всех трех испытанных металлов и названных выше кислот. Также очевидна повышенная эффективность защиты от наводороживания стали.

Дополнительно проведенное испытание предлагаемого ингибитора с широко применяемым ингибитором ПБ-5 достаточно убедительно показало преимущество первого - коэффициент торможения коррозии для ПБ-5, составляющий 44, значительно ниже, чем для предлагаемого, где γ примерно в 2 раза выше - 99 (сталь). ПБ-5 коагулирует при накоплении солей железа в травильной ванне, предлагаемый ингибитор в том же растворе остается в жидкой фазе.

Предлагаемый ингибитор может применяться при травлении названных металлов в перечисленных кислотах, при кислотных промывках оборудования в энергетике, а также в преобразователях ржавчины на основе ортофосфорной кислоты.

Таблица 1
Степень защиты от коррозии стали, титана, алюминия и от наводороживания стали предлагаемым ингибитором
№ п/п Металл Концентрация компонентов ингибитора, мас.% Кислота, концентрация, экв/л t °C Степень защиты, %
продукт конденсации производное дипирилия мерказолил уротропин от коррозии от наводороживания
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 сталь 8,7 12,9 29,1 49,3 H2SO4, 3 20 96,1 26,3
2 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 96,6
3 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 99,0 36,9
4 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 H2SO4, 3 90 96,3
5 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 98,3
6 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 99,7
1 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 H2SO4, 5 20 97,9 38,7
8 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 99,0
9 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 99,7 49,2
10 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 -//- 90 98,0
11 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 99,5
12 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 99,7
13 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 HCl, 3 20 99,2 24,5
14 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 99,3
15 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 99,8 36,5
16 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 -//- 90 94,5
17 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 99,5
18 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 99,6
19 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 HCl, 5 20 98,5 25,8
20 сталь 9,6 17,9 31,3 41,0 HCl, 5 20 98,8
21 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 99,9 37,3
22 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 HCl, 5 90 96,0
23 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 96,9
24 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 99,5
25 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 HCl, 7 20 98,7 23,3
26 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 99,8
27 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 99,9 41,5
28 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 HCl, 7 90 95,4
29 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 95,8
30 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 98,0
31 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 H3PO4, 0,03 20 98,9
32 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 99,2
33 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 99,7
34 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 H3PO4, 0,3 20 99,2 25,8
35 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 99,0
36 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 99,3 27,1
37 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 H3PO4, 3 20 98,0 25,4
38 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 98,3
39 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 98,7 29,0
40 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 -//- 90 97,2
41 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 98,0
42 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 98,9
43 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 H3PO4, 5 20 98,3 23,6
44 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 99,0
45 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 99,7 25,8
46 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 -//- 90 94,5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
47 сталь 9,6 17,9 31,3 41,0 H3PO4, 5 90 95,8
48 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 98,1
49 титан 8,7 12,9 29,1 49,3 H2SO4, 8 20 73,1
50 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 73,9
51 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 74,5
52 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 -//- 90 86,5
53 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 87,8
54 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 92,5
55 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 HCl, 7 20 87,9
56 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 90,2
57 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 91,0
58 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 HCl, 7 90 89,9
59 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 90,9
60 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 92,9
61 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 Н3РО4 20 48,1
62 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 51,9
63 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 H3PO4, 5 20 57,1
64 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 HCl, 5 90 63,3
65 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 65,4
66 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 65,8
67 алюминий 8,7 12,9 29,1 49,3 H2SO4, 3 20 86,1
68 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 86,9
69 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 88,7
70 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 -//- 90 83,0
71 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 83,9
72 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 85,8
73 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 HCl, 3 20 92,9
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
74 алюминий 9,6 17,9 31,3 41,0 HCl, 3 20 96,9
75 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 99,2
76 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 -//- 90 93,3
77 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 99,3
78 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 99,9
79 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 Н3РО4, 3 20 76,1
80 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 77,3
81 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 79,2
82 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 -//- 90 71,9
83 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 73,3
84 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 77,0
85 -//- 8,7 12,9 29,1 49,3 Н3РО4, 5 20 63,3
86 -//- 9,6 17,9 31,3 41,0 -//- 65,8
87 -//- 10,5 23,0 33,6 32,9 -//- 67,1
Таблица 2
Степени защиты от коррозии стали, титана, алюминия и степени защиты от наводороживания стали для известного ингибитора
(концентрация 5 г/л)
№ п/п Металл Кислота, концентрация, экв/л t °C Степень защиты, %
от коррозии от наводороживания
1 2 3 4 5
1 сталь H2SO4, 3 20 91,5 5
2 -//- H2SO4, 5 20 90,9 9
3 -//- H2SO4, 3 90 90,8
4 -//- H2SO4, 5 90 87,7
5 -//- HCl, 3 20 92,5 2
6 -//- HCl, 5 20 94,9 3
7 -//- HCl, 7 20 97,3 4
8 -//- HCl, 3 90 90,2
9 -//- HCl, 5 90 90,0
10 -//- HCl, 7 90 96,2
11 -//- H3PO4, 0,03 20 87,0
12 -//- -//-, 0,3 20 92,1 4,5
13 -//-, 3,0 20 90,2 4,0
14 -//- -//-, 5,0 20 88,7 3,5
15 -//- -//-, 3,0 20 91,7
16 -//- -//-, 5,0 90 92,1
17 титан H2SO4, 8 20 44,4
18 -//- -//- 90 46,9
19 -//- HCl, 7,0 20 41,9
20 -//- -//- 90 46,0
21 -//- H3PO4, 5 20 30,3
22 -//- -//- 90 33,9
23 алюминий H2SO4, 3,0 20 65,5
24 -//- -//- 90 45,0
25 -//- HCl, 3,0 20 40,9
26 -//- -//- 90 51,4
27 -//- H3PO4, 3,0 20 58,5
28 -//- -//- 90 63,2
29 -//- H3PO4, 350 20 65,5

Ингибитор коррозии металлов в серной, соляной и ортофосфорной кислотах, включающий продукт конденсации амина с альдегидом, отличающийся тем, что он дополнительно содержит производное дипирилия 1,1'-диметил-4,4'-дипирилий-ди(о-метилсульфат), мерказолил и уротропин, а в качестве продукта конденсации 5-нитро-2-фурфураль-α-нафтиламин при следующих концентрациях компонентов, мас.%:

продукт конденсации 8,7-10,5
производное дипирилия 12,9-23,0
мерказолил 29,1-33,6
уротропин 49,3-32,9


 

Похожие патенты:

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 и может быть использовано для защиты оборудования от сероводородной и углекислотной коррозии в нефтедобывающей промышленности.

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 углекислотной коррозии и может быть использовано, например, на нефтепромысловых и нефтеперерабатывающих производствах.

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 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 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 области защиты металлов от коррозии в солянокислой среде и может быть применено в энергетике, металлургии, машиностроении при кислотной обработке металлических поверхностей оборудования и изделий, а также в нефте- и газодобывающей промышленности
Изобретение относится к бактерицидным составам, применяемым, в частности, в нефтегазодобывающей промышленности для подавления роста бактерий (СВБ) в нефтепромысловых средах и в заводняемом нефтяном пласте, а также для защиты оборудования от сероводородной коррозии

Изобретение относится к области защиты металлов от кислотной коррозии и может быть использовано при травлении стали, никеля и кобальта, а также для кислотных очисток оборудования и промывок скважин

Изобретение относится к средствам защиты металлов от коррозии в минерализованных средах и может быть использовано при защите нефтепромыслового оборудования от сероводородной, углекислотной и микробиологической коррозии в системах добычи, транспорта, хранения нефти, в заводняемых нефтяных пластах и при вторичных методах добычи нефти. В качестве ингибитора коррозии - бактерицида стали в минерализованных сероводородсодержащих и углекислотных средах предлагается использовать бромид N-алкил-N-метилморфолиния (алкил=н-децил, н-додецил, н-тетрадецил, н-гексадецил) общей формулы , где n=10, 12, 14, 16. Технический результат: расширение арсенала известных средств указанного назначения, снижение концентрации ингибитора коррозии - бактерицида до 10 мг/л при обеспечении защитного эффекта стального оборудования не менее 90%. 1 табл., 4 пр.

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в кислых и водно-солевых средах и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности, в металлургии и в энергетике. Способ получения ингибитора кислотной коррозии на основе циклических аминоамидов включает взаимодействие индивидуальных аминов и/или полиаминов с полиэтилентерефталатом и хлорпарафином при весовом соотношении исходных реагентов 0,4÷2,5:1:0,5÷2,5 соответственно при температуре 110-125°C в течение 2,0-4,5 ч с последующим вводом в продукты синтеза при температуре 50-60 °C уротропина в количестве (0,07÷0,37) моль и соляной кислоты с последующим перемешиванием. Технический результат - расширение сырьевой базы и упрощение технологии получения ингибитора коррозии. 3 з.п.ф-лы, 1 табл., 29 пр.
Наверх