Ингибитор солянокислой коррозии стали

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано для защиты нефтепромыслового оборудования и трубопроводов, эксплуатируемых в агрессивных средах. Предложено применение 5-замещенного 2-амино-1,3,4-тиадиазола общей формулы

в качестве ингибитора солянокислой коррозии стали Ст3 в диапазоне концентраций 50-200 мг/л в 1 М растворе HСl. Технический результат: найдены новые соединения тиадиазолов, которые повышают стойкость стали к коррозии при солянокислотной обработке скважин. 2 табл., 4 пр.

 

Изобретение относится к использованию 5-замешенных 2-амино-1,3,4-тиадиазолов общей формулы

в качестве ингибиторов кислотной коррозии углеродистой стали и может быть использовано для защиты металлов в нефтяной промышленности для предотвращения коррозии оборудования и трубопроводов, эксплуатируемых в агрессивных средах. Одним из наиболее эффективных методов борьбы с коррозионным разрушением технологического оборудования является ингибиторная защита. Эффективность данного метода подтверждена рядом преимуществ, в числе которых можно отметить возможность вмешательства в коррозионный процесс на различных стадиях протекания. Кроме того, относительно небольшие капитальные затраты позволяют значительно затормозить процессы коррозионного разрушения и деградации механических свойств металлов и сплавов, тем самым замедляя разрушение оборудования.

Современной мировой тенденцией является разработка экологически безопасных ингибиторов коррозии на основе гетероциклических соединений (Ambrish Singh, K.R. Ansari, Dheeraj Singh Chauhan, M.A. Quraishi, H. Lgaz, III-Min Chung, Comprehensive investigation of steel corrosion inhibition at macro/micro level by ecofriendly green corrosion inhibitor in 15% HCl medium, Journal of Colloid and Interface Science, Volume 560, 2020, pp 225-236), так как они являются более экономичными и перспективными по сравнению с наномолекулярными защитными составами на основе ZnO (Moses М. Solomon, Husnu Gerengi, Tugce Kaya, Saviour A. Umoren. Performance Evaluation of a Chitosan/Silver Nanoparticles Composite on St37 Steel Corrosion in a 15% HCl Solution. ACS Sustainable Chem. Eng. 2017, 5,1. pp. 809-820). Данные составы на основе наноразмерньгх эмульсий успешно используются в атмосферных условиях, а для жидких агрессивных сред не создают необходимой защиты (Патент 2460748).

Целью изобретения является поиск новых соединений тиадиазолов, которые повышают стойкость стали к коррозии при соляно кислотной обработке скважин.

Цель достигается тем, что 5-замещеняые 2-амино-1,3,4-тиадиазолы проявляют высокий защитный эффект стали Ст3 (ГОСТ 380-2005) в диапазоне концентраций 50-200 мг/л в растворе 1 М HCl.

Пример 1.

2-амино-5-ситрил-1,3,4-тиадиазол

Смешивают 9,1 г тиосемикарбазида и 14.8 г коричной кислоты и перетирают их в фарфоровой ступке до однородной массы. Полученную смесь перемещают в круглодонную колбы на 250 мл и при перемешивании и охлаждении до 0°С приливают 27,4 мл оксихлоридфосфора (POCl₃) со скоростью 1 мл в минуту. После окончания добавления POCl₃ полученную смесь нагревают при перемешивании до 70°С и выдерживают при данной температуре в течении 4 часов. К полученному раствору последовательно добавляют по каплям 50 мл воды, 40% раствор гидроксида натрия до рН 8-9. Выпавший осадок отфильтровывают и промывают водой до нейтральной реакции среды промывочных вод. Светло-желтые твердое соединение, выход 46%. Спектр ¹Н ЯМР (400 МГц, ДМСО d₆) δ 7.62, 7.63 (д, J=7.3 Hz, 1Н, Ph), 7.29-7.44 (м, 7Н, Ph, NH₂, СН=), 7.04, 7.08 (д, J=16.3 Hz, 1Н, СН=). ¹³С ЯМР (400 МГц, ДМСО d₆) δ 167.6, 156.8, 135.9, 134.2, 128.7, 126.9, 119.67.

Пример 2.

2-амино-5-гептил-1,3,4-тиадиазол

В круглодонной колбе на 250 мл смешивают 9,1 г тиосемикарбазида и 14.4 г октановой кислоты до однородной массы. При перемешивании и охлаждении до 0°С приливают 27,4 мл оксихлоридфосфора (POCl₃) со скоростью 1 мл в минуту. После окончания добавления РОСЬ полученную смесь нагревают при перемешивании до 70°С и выдерживают при данной температуре в течении 4 часов. К полученному раствору последовательно добавляют по каплям 50 мл воды, 40% раствор гидроксида натрия до рН 8-9. Выпавший осадок отфильтровывают и промывают водой до нейтральной реакции среды промывочных вод. Белое твердое соединение, выход 64%. Спектр ¹Н ЯМР (400 МГц, CDCl₃) δ 5.96 (с, 2Н, NH₂), 2.86-2.90 (т, J=7.4 Hz, 2Н, СН₂), 1.68-1.74 (м, 2Н, СН₂-СН₂-). 1.29-1.44 (м, 8Н), 0.87-0.90 (т, J=6.5 Hz, 2Н, -СН₃). ¹³С ЯМР (400 МГц, CDCl₃) δ 168.2, 161.6, 31.6, 30.34, 29.4, 28.9,28.8,22.5, 13.9.

Пример 3.

Коррозионные испытания проводят в лабораторных условиях гравиметрическим методом (ГОСТ 9.506-87) в 1 М растворе соляной кислоты в воде.

Скорость коррозии (К), степень торможения (γ) и ингибирующий эффект (Z_гр) оценивали согласно следующим формулам:

где m₀ - масса исходного образца, г; m - масса образца после коррозионных испытания и удаления продуктов коррозии, г; S - площадь поверхности образца, м²; τ - время испытания, ч; где К₀ и К - скорости коррозии стали соответственно в чистом растворе и с добавкой ингибитора, г/м^2*час.

Пример 4. Определение защитных характеристик 4,5-дифенил-4Н-1,2,4-триало-3-тиола проводили электрохимическим методом Поляризационные измерения проводили в интервале температур от 20 до 80°С с использованием электрохимического комплекса Solatron 1280С, Для поддержания необходимой температуры ячейку подключали к термостату LOIP LT 100 с внешней циркуляцией.

Защитный эффект (Z_эл/х) рассчитывали по электрохимическим данным:

где и i_кор - плотности тока коррозии стали соответственно в чистом растворе и с добавкой ингибитора, А/м²

Применение 5-замещенного 2-амино-1,3,4-тиадиазола общей формулы

в качестве ингибитора солянокислой коррозии стали Ст3 в диапазоне концентраций 50-200 мг/л в 1 М растворе HСl.