Ингибитор солянокислой коррозии стали

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии.

Применение 5-фенил-1Н-1,2,4-триазол-3-тиола общей формулы

в качестве ингибитора коррозии стали Ст3 в диапазоне концентраций 50-200 мг/л в растворе 17% HCl при нагревании до 80°С. Технический результат: найдено гетероциклическое соединение, которое замедляет скорость коррозии малоуглеродистой стали Ст3 при кислотной обработке скважин и имеет простую методику синтеза. 2 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к использованию 5-фенил-1H-1,2,4-триазол-3-тиола, общей формулы

в качестве ингибитора коррозии малоуглеродистой стали в 17% растворе соляной кислоты и может быть использовано для защиты газо- и нефтепромыслового оборудования при кислотных обработках. В состав ингибитора входят N и S, которые способствуют адсорбции соединения на поверхности металлов или сплавов с образованием пленки, защищающей поверхность от коррозии, в то время как фенильный радикал обладает экранирующим действием, увеличивая степень заполнения поверхности молекулами ингибитора. При этом, наличие в структуре 5-фенил-1H-1,2,4-триазол-3-тиола только одного заместителя, содержащего непредельные атомы углерода облегчает ориентацию молекулы на поверхности стали и способствует более высокой растворимости в водных растворах.

Эффективность ингибитора коррозии на сегодняшний день неразрывно связана с его экологичностью. Ингибиторы коррозии на основе гетероциклических соединений на сегодняшний день относят к наиболее экологически безопасным (Mumtaz A. Quraishi, Dheeraj S. Chauhan and Viswanathan S. Saji. Heterocyclic Organic Corrosion Inhibitors Principles and Applications. Elsevier, 2020, p. 284).

Целью изобретения является поиск новых гетероциклических соединений, которые замедляют скорость коррозии малоуглеродистой стали при кислотной обработке скважин и имеют простые методики синтеза.

Цель достигается тем, что 5-фенил-1H-1,2,4-триазол-3-тиол проявляет высокий защитный эффект на стали Ст3 (ГОСТ 380-2005) в 17% растворе соляной кислоты в диапазоне концентраций 50-200 мг/л в растворах при температурах 20-80°С.

Пример 1. 5-фенил-Н-1,2,4-триазол-3-тиол

К охлажденному до 0°С раствору бензоилхлорида (1,17 мл, 10,0 ммоль, 1,0 экв.) в ТГФ (15 мл) аликвотами добавляли тиосемикарбазид (1,0 г, 10,9 ммоль, 1,1 экв.) и реакционную смесь перемешивают при комнатной температуре в течение 6 часов. Растворитель выпаривали при пониженном давлении, остаток растворяли в EtOAc (30 мл), органическую фазу промывали насыщенным раствором NaHCO₃ (2×15 мл), затем сушили над Na₂SO₄, фильтровали и выпаривали. Далее, полученный бензоил тиосемикарбазид (0,48 г, 2,5 ммоль, 1,0 экв.) кипятили в 2 М водном растворе NaOH (2 мл, 4 ммоль, 1,6 экв.) в течение 4 часов. Смесь охлаждали до комнатной температуры и подкисляли концентрированной HCl до рН~3. Образовавшийся осадок отфильтровывали, перекристаллизовывали из метанола. Продукт белое кристаллическое вещество, выход 61%. Спектр ¹Н ЯМР (400 МГц, ДМСО d₆) δ 7.50-7.51 (м, Ph, 3Н), 7.89-7.92 (м, Ph, 2Н), 13.6 (с, SH, 1H), 13.76 (с, NH, 1H). ¹³С ЯМР (400 МГц, ДМСО d₆) δ 125.19, 125.36, 128.75, 130.25, 149.88, 166.85.

Пример 2. Коррозионные испытания проводят в лабораторных условиях гравиметрическим (ГОСТ 9.506-87) методом в 17% растворе соляной кислоты в воде в диапазоне температур от 20 до 80°С.

Скорость коррозии (K), степень торможения (γ) и ингибирующий эффект (Z_гр) расчитывали по 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 K₀ и K - скорости коррозии стали соответственно в чистом растворе и с добавкой ингибитора, г/м²⋅час.

Пример 3. Определение защитных характеристик 5-фенил-1Н-1,2,4-триало-3-тиола проводили электрохимическим методом согласно СТО Газпром 9.3-007-2010. 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.

В концентрированной соляной кислоте соединение 5-фенил-1Н-1,2,4-триазол-3-тиола сохраняет свою структурную целостность и высокое защитное действие при повышении температуры до 80°С в течение длительного времени, тем самым обеспечивая возможность его применения в данных условиях.

Применение 5-фенил-1Н-1,2,4-триазол-3-тиола общей формулы

в качестве ингибитора коррозии стали Ст3 в диапазоне концентраций 50-200 мг/л в растворе 17% HCl при нагревании до 80°С.