Способ ингибирования коррозии металлов

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано при защите оборудования и трубопроводов, контактирующих со сточными водами, в нефтяной отрасли промышленности. Способ включает добавление в водные среды ингибитора коррозии, в качестве которого используют 2,6-ди-(2′-циклонентен-3-ил)-4-метоксианилин. Указанный ингибитор коррозии используют с концентрацией 100-400 мг/л в водных кислородсодержащих средах, различающихся по степени минерализации, с содержанием кислорода 9-10 мг/л. Технический результат: повышение степени защиты металлов от коррозии при снижении концентрации ингибитора. 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.

 

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

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 толуилендиизонианатов (ТУ 6-03-31-81. Ингибитор коррозии ТДЛ. 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 ниридиния (ТУ 6-01-11-15-72. Ингибитор коррозии КИИ-3. Введ. 01.02.73. 14 с.).

Однако указанные ингибиторы не обладают высокой эффективностью защиты в минерализованных кислородсодержащих средах.

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

Недостатком указанного ингибитора является низкая его эффективность в минерализованных кислородсодержащих средах.

Задачей настоящего изобретения является создание эффективного способа защиты металлов от коррозии в минерализованных кислородсодержащих водных средах различной степени минерализации, обеспечивающего высокую степень защиты металлов от коррозии при снижении концентрации ингибитора.

Решение поставленной задачи достигается тем, что способ ингибирования коррозии металлов включает добавление в водные среды ингибитора коррозии, в качестве которого используют 2,6-ди-(2'-циклопентен-3-ил)-4-метоксианилин. Указанный ингибитор коррозии используют с концентрацией 100-400 мг/л в водных кислородсодержащих средах, различающихся по степени минерализации, с содержанием кислорода 9-10 мг/л.

Ингибитор коррозии 2,6-ди-(2'-циклопентен-3-ил)-4-метоксианилин формулы

получают прямым алкенилированием анилина 3-хлорциклопентеном в присутствии хлористого алюминия.

Испытания защитного действия 2,6-ди-(2'-циклопентен-3-ил)-4-метоксианилина в качестве ингибитора коррозии металлов в минерализованных кислородсодержащих водных средах проводили в лабораторных условиях гравиметрическим методом в соответствии с ГОСТ 9506-89 «Ингибиторы коррозии», 1989. В качестве рабочих сред использовали модель сточной воды состава, г/л: NaCl - 111,5; CaCl₂·6H₂O - 10,8; CaSO₄·2H₂O - 0,3; MgCl₂·6H₂O - 6,0. Содержание кислорода составляло 9-10 мг/л. В качестве образцов-свидетелей использовали пластинки из 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°C 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 (p), степень защиты стали от коррозии (Z) определяли в соответствии с формулами (1) и (2)

$$P=\frac{m_1-m_2}{S\cdot t},\left(1\right)$$

где m₁-m₂ - изменение массы, г;

S - площадь образца, м²;

t - время испытания, ч.

$$Z=\frac{p_1-p_2}{p_1}\mathrm{100,}\left(2\right)$$

где p₁ - скорость коррозии в среде без ингибитора, г/м²ч;

p₂ - скорость коррозии к ингибированной среде, г/м²ч.

Сущность заявленного технического решения подтверждается примерами конкретного выполнения.

Пример 1.

Синтез 2,6-ди-(2'-циклопентен-3-ил)-4-метоксианилина.

К 0,5 моля 4-метоксианилина в растворе 50 мл бензола добавили 1,0 моля 3-хлорциклопецтена и 0,9 моля хлористого алюминия. Полученную смесь термостатировали при температуре 130°C 5 часов. Получили 60 г (90%) 2,6-ди-(2'-циклопентен-3-ил)-4-метоксианилина - маслянистую вязкую коричневую жидкость.

2,6-ди-(2'-циклопентен-3-ил)-4-метоксианилин представляет собой вязкую коричневую массу. Т.кип. 143°C (3 мм рт.ст.).

Найдено (%): С 79,90; Н 8,25; N 5,47, C₁₇H₂₁NO.

Вычислено (%): С 79,96; H 8,29; N 5,49.

ИК-спектр (v, см^-1): 3433, 3367 (NH₂).

Спектр ЯМР ¹H (CDCl₃, δ/м.д.): 2,16-2,31 (м, 8H, CH₂); 3,58 (уш.с. 2Н, NH₂); 3,64 (м, 2Н, 2СН); 3,84 (с, 3H, OCH₃); (5,52-5,56) (5,70) (м, 4Н, CH=CH); 6,65 (с, 2Н, Ar-Н). Спектр ЯМР ¹³С: (CDCl₃, δ/м.д.): 33,58 (2СН₂); 34,13 (2СН₂); 46,36 (2СН); 55,30 (ОСН₃); 131,19 (С^2′, С^2′′); 132,93 (С^3′, С^3′′); 111,57, 131,15, 134,06, 155,69 (С-аром.). Спектр ЯМР ¹³С: (CDCl₃, δ/м.д.): 33,58 (2СН₂); 34,13 (2СН₂); 46,36 (2СН); 55,30 (OCH₃); 131,19 (С^2′, С^2′′); 132,93 (С^3′, С^3′′); 111,57, 131,15, 134,06, 155,69 (С-аром.).

Пример 2.

Испытания эффективности защитного действия 2,6-ди-(2'-циклопентен-3-ил)-4-метоксианилина в качестве ингибитора коррозии стали проводили по вышеописанной методике. Содержание кислорода составляло 9-10 мг/л.

В минерализованной водной среде скорость коррозии без ингибитора составляет 0,72 г/м²·ч, а в присутствии 400 мг/л 2,6-ди-(2'-циклопентен-3-ил)-4-метоксианилина (далее реагента) - 0,033 г/м²ч.

Степень защиты от коррозии в указанных условиях составляет 95,4%.

В таблице представлены остальные результаты испытания 2,6-ди-(2'-циклопентен-3-ил)-4-метоксианилина в качестве ингибитора коррозии стали.

Пример 3.

Испытания эффективности защиты от коррозии прототипом (ингибитор ПБ-5) проводили аналогично примеру 2.

Скорость коррозии в минерализованной водной среде составляет 0,72 г/м²ч без реагента и 0,462 г/м²ч в присутствии 400 мг/л прототипа. Степень защиты в указанных условиях составляет 35,8%.

Результаты испытаний, приведенные в таблице, свидетельствуют о высокой эффективности предлагаемого ингибитора коррозии металлов в минерализованных средах, содержащих кислород. Наиболее высокая эффективность достигается при концентрации ингибитора от 100 до 400 мг/л (степень защиты 90,1-95,4). При повышении концентрации ингибитора выше 400 мг/л степень защиты существенно не меняется, а при понижении его концентрации ниже 100 мг/л наблюдается резкое снижение степени защиты. К случае прототипа при концентрации 400 мг/л скорость коррозии составляет 0,462 г/м²ч и степень защиты равна 35,8%.

Таблица
Результаты испытаний 2,6-ди-(2'-циклопентен-3-ил)-4-метоксианилина в качестве ингибитора коррозии
№ п/п	Дозировка, мг/л	Скорость коррозии, г/м2ч	Степень защиты, %
Контроль	-	0,72	-
2	400,0	0,033	95,4
3 прототип	400,0	0,462	35,8
4	300,0	0,049	93,2
5	200,0	0,051	92,9
6	100,0	0,071	90,1
7	500,0	0,032	95,5

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

- высокая степень защиты от коррозии 2,6-ди-(2'-циклопентен-3-ил)-4-метоксианилином (90,1-95,4%) по сравнению с прототипом (35,8%);

- снижение скорости коррозии стали в присутствии 2,6-ди-(2'-циклопентен-3-ил)-4-метоксианилина в 10-20 раз и более, а в присутствии прототипа - в 1,56 раза;

- эффективными дозировками предлагаемого ингибитора являются 100-400 мг/л (степень защиты 90,1-95,4%), а в прототипе даже при дозировках 400 мг/л степень защиты не превышает 35,8%.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о высокой эффективности предлагаемого способа защиты металлов от коррозии в минерализованных кислородсодержащих средах, который может найти применение в нефтяной отрасли промышленности.

1. Способ ингибирования коррозии металлов, включающий добавление ингибитора в водные среды, отличающийся тем, что в качестве ингибитора используют 2,6-ди-(2′-циклопентен-3-ил)-4-метоксианилин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что 2,6-ди-(2′-циклопентен-3-ил)-4-метоксианилин используют с концентрацией 100-400 мг/л.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ингибитор добавляют в водные среды, различающиеся по степени минерализации.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный ингибитор используют в водных кислородсодержащих средах.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что содержание кислорода в водных кислородсодержащих средах составляет 9-10 мг/л.