Способ ингибирования коррозии металлов

Изобретение относится к ингибиторам коррозии и может быть использовано для защиты от коррозии оборудования и трубопроводов, контактирующего со сточными водами в нефтяной отрасли промышленности. Способ включает добавление в минерализованную водную среду ингибитора коррозии, в качестве которого используют N,N-диаллил-4-бутоксианилин. Способ позволяет обеспечить высокую степень защиты металлов от коррозии при снижении концентрации ингибитора. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.

 

Изобретение относится к способу защиты металлов от коррозии в высокоминерализованных водных средах ингибиторами и может быть использовано при защите от коррозии оборудования и трубопроводов, контактирующего со сточными водами в нефтяной отрасли.

Известны способы защиты стали от коррозии с помощью ингибиторов на основе ароматических и гетероциклических соединений: продукт конденсации бензиламина с уротропином (ТУ 6-02-1192-79. Ингибитор коррозии БА-6. Введ. 01.01.80. 13 с.); смесь алкилбензилпиридина и циклического амина (ТУ 6-46893387-34-90. Ингибитор коррозии КИ-1. Введ. 01.07.90. 12 с.); смесь производных толуилендиизоцианатов (ТУ 6-03-31-81. Ингибитор коррозии ТДА. Введ. 01.02.82. 13 с.); производные алкипиридинийхлоридов (ТУ 6-01-530-70. Ингибитор коррозии Катапин Б-300. Введ. 01.01.71. 13 с.); четвертичная соль пиридиния (ТУ 6-01-11-15-72. Ингибитор коррозии КПИ-3. Введ. 01.02.73. 14 с.).

Однако указанные ингибиторы не обладают высокой эффективностью защиты в высокоминерализованных водных средах.

Ближайшим аналогом по структуре и эффективности является ингибитор коррозии ПБ-5, представляющий собой продукт конденсации анилина и уротропина (ТУ 6-01-28-92. Ингибитор коррозии ПБ-5. Введ. 01.01.93. 11 с.).

Недостатком указанного ингибитора является низкая его эффективность в высокоминерализованных водных средах.

В заявленном техническом решении предложен способ защиты стали от коррозии в высокоминерализованных водных средах, включающий добавление в минерализованную водную среду ингибитора N,N-диаллил-4-бутоксианилина формулы (1)

N,N-диаллил-4-бутоксианилин получают O-алкилированием п-аминофенола с использованием бутила бромистого в щелочной среде с последующим N-алкенилированием с помощью аллила хлористого или бромистого (Абдрахманов И.Б. Амино-перегруппировка Кляйзена и превращения орто-алкенилариламинов. - Дис. … докт. хим. наук. - Уфа: УрО БНЦ Институт химии АН СССР, 1989).

Испытания защитного действия N,N-диаллил-4-бутоксианилин в качестве ингибитора коррозии стали в минерализованных водных средах проводили в лабораторных условиях гравиметрическим методом в соответствии с ГОСТ 9.506-89 «Ингибиторы коррозии».

В качестве рабочих сред использовали модель сточной воды состава, г/л: (ММВ-1): NaCl - 111,5 (130.0); CaCl₂·6H₂O - 10,8; CaSO₄·2H₂0 - 0.3; MgCl₂·6H₂O - 6,0; O₂=4.0-4.5 мг/л; (ММВ-2): NaCl - 163,0; CaCl₂·6H₂O - 34,0; CaSO₄·2H₂O - 0.14; MgCl₂·6H₂O - 17,0; O₂=3.0-3.5; (MMB-3): NaCl - 200; O₂=2.0-2.5 мг/л. В качестве образцов-свидетелей использовали образцы стали марки 3 (ГОСТ 380-90).

Обезжиренные и высушенные до постоянного веса образцы из стали 3 помещали в рабочую среду на 6 часов при 20°С с добавлением предложенного ингибитора и без него. По истечении времени выдерживания образцы тщательно промывали в струе воды, погружали на 5-10 минут в раствор щелочи и вновь промывали проточной водой и сушили до постоянного веса. Далее образцы взвешивали с точностью до 0,0002 г.

Скорость коррозии (р), степень защиты стали от коррозии (Z) определяли в соответствии с формулами (1) и (2)

где m₁-m₂ - изменение массы, г;

S - площадь образца, м²;

t - время испытания, ч.

где p₁ - скорость коррозии в среде без ингибитора, г/м²·ч;

р₂ - скорость коррозии в ингибированной среде, г/м²·ч.

Сущность заявленного технического решения подтверждается примерами конкретного выполнения.

Пример 1.

Синтез N,N-диаллил-4-бутоксианилина.

К 1 г п-аминофенола в растворе 5.0 мл метанола, содержащего 1 г КОН (или NaOH), добавили 1.0 г бутила хлористого (или бромистого) и перемешивали в течение 5 ч. Далее в полученную смесь добавляли 3 г бутила бромистого (или хлористого) в растворе триэтиламина и термостатировали при температуре 80-90°С в течение 5 часов. Получили 0.5 г (45%) N,N-диаллил-4-бутоксианилина - маслянистая жидкость с т. кип. 137°/3 мм рт.ст.).

Найдено, %: С 78,32; Н 9,87; N 4,52; C₁₆H₂₃NO.

Вычислено: С 78.32; Н 9.45; N 5.71; О 6.52.

ИК-спектр: 980, 1680, 3320, 3410.

Спектр ЯМР Н (СDС1, м.д., J, Гц): 0.88-0.92 д (3Н, CH₃, J=); 1,40-1.47 д (2Н, СН₂, J=); 1.64-1.70 м (2H, CH₂); 3,79-3.81 д (2Н, СН₂-СН=, J=); 3.89-3.92 т (2H, CH₂, J=); 4.99-5.12 д (4Н, CH₂=, J=); 5.68-5.78 м (2Н, СН=С); 6.20-7.17 м (4Н, Ar).

Пример 2.

Испытания эффективности защитного действия N,N-диаллил-4-бутоксианилина в качестве ингибитора коррозии стали проводили по вышеописанной методике.

В минерализованной водной среде (ММВ-1) скорость коррозии без ингибитора составляет 0,58 г/м²·ч, а в присутствии 200 мг/л N,N-диаллил-4-бутоксианилина - 0,023 г/м²·ч. Степень защиты от коррозии в указанных условиях составляет 96,0%.

Пример 3.

Скорость коррозии стали 3 в ММВ-2 составляет 0,70 г/м²·ч, а в присутствии N,N-диаллил-4-бутоксианилина - 0,027 г/м²·ч. Степень защиты при этих условиях составляет 96,1%.

Пример 4.

Скорость коррозии стали 3 в ММВ-3 составляет 0,68 г/м²·ч, а в присутствии 200 мг/л предлагаемого ингибитора составляет 0,028 г/м²·ч. Степень защиты в этих условиях составит 95,90%.

Пример 5.

Испытания эффективности защиты от коррозии прототипом (ингибитор ПБ-5) проводили аналогично примеру 2. Скорость коррозии в минерализованной водной среде ММВ-1 составляет 0,58 г/м²·ч без реагента и 0,023 г/м²·ч в присутствии 200 мг/л прототипа. Степень защиты в указанных условиях составляет 31,0%.

В таблице представлены остальные примеры испытания N,N-диаллил-4-бутоксианилина в качестве ингибитора коррозии стали.

Результаты испытаний N,N-диаллил-4-бутоксианилина в качестве ингибитора коррозии
№ п/п	Дозировка, Мг/л	Среда	Скорость коррозии, г/м2·ч	Степень защиты, %
Контроль	-	ММВ-1	0,58	-
2	200,0	ММВ-1	0,023	96,0
Контроль		ММВ-2	0,70
3	200,0	ММВ-2	0,027	96,1
Контроль		ММВ-3	0,68
4	200,0	ММВ-3	0,028	95,9
5	200 (прототип)	ММВ-1	0,40	31,0
6	200 (прототип)	ММВ-2	0,48	31,4
7	200 (прототип)	ММВ-3	0,481	29,3
8	100,0	ММВ-1	0,037	93,6
9	50	ММВ-1	0,059	89,8
10	100	ММВ-2	0,042	94,0
11	50	ММВ-2	0,068	90,3
12	100	ММВ-3	0,048	92,9
13	50	ММВ-3	0,074	89,1

Результаты испытаний, приведенные в таблице, свидетельствуют о высокой эффективности предлагаемого ингибитора коррозии стали в минерализованных средах, содержащих сероводород. Наиболее высокая эффективность достигается при концентрации ингибитора от 50 до 200 мг/л (степень защиты 89,1-96,1). При повышении концентрации ингибитора выше 200 мг/л степень защиты существенно не меняется, а при понижении его концентрации ниже 50 мг/л наблюдается резкое снижение степени защиты. В случае прототипа при концентрации 200 мг/л скорость коррозии составляет 0,40-0,481 г/м²·ч и степень защиты равна 29,3-31,4%.

Преимущества предлагаемого ингибитора коррозии стали по сравнению с прототипом состоят в следующем:

- высокая степень защиты от коррозии N,N-диаллил-4 бутоксианилина (89,1-96,1%) по сравнению с прототипом (29,3-31,4%);

- снижение скорости коррозии стали в присутствии N,N-диаллил-4-бутоксианилина в 9,2-25,2 раза, а в присутствии прототипа - 1,41-1,46 раза;

- эффективными дозировками предлагаемого ингибитора являются 50-200 мг/л (степень защиты 89,1-96,1%), а в прототипе даже при дозировках 200 мг/л степень защиты не превышает 49,1%.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о высокой эффективности предлагаемого способа защиты стали от коррозии в высокоминерализованных водных средах, который может найти применение в нефтяной отрасли.

1. Способ ингибирования коррозии металлов, включающий добавление в минерализованную водную среду ингибитора коррозии, отличающийся тем, что в качестве ингибитора коррозии используют N,N-диаллил-4-бутоксианилин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный ингибитор коррозии добавляют с концентрацией 50-200 мг/л.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что указанный ингибитор коррозии добавляют в водную среду различной степени минерализации.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что минерализованная водная среда содержит сероводород.