Способ получения ингибитора кислотной коррозии

Способ получения ингибитора кислотной коррозии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в кислых, водно-солевых средах, конкретно к получению ингибиторов коррозии на основе имидазолинов, терефталевой кислоты, ее отхода и хлористого бензила, и может быть использовано в химической, нефтегазодобывающей отраслях промышленности, а также в металлургии и энергетике при различных видах кислотной обработки изделий, оборудования и транспортировке кислот.

Известно применение для предотвращения коррозионного разрушения нефтепромыслового оборудования широкого ряда ингибиторов коррозии - Нефтехим - 3, СНПХ - 6301, СНПХ - 6302, СНПХ - 6014, Викор, а также продукты, получаемые хлорированием жидких парафинов С₁₀-С₂₆ с пределами выкипания 220-345°С (см. пат. 2074170 РФ; БИ №6, 1997).

Недостатком применения указанных ингибиторов коррозии является невысокая степень защиты металла от коррозии, плохая растворимость ингибитора в указанных выше средах.

Известно использование ингибированной соляной кислоты для травления углеродистых сталей (см. А.с. 173090, 1965, ,юл. №14), где в качестве ингибитора кислотной коррозии применяют состав, мас.%: нафтеновые амины - 82, углеводороды - 10, нитрины - 6.

Недостатком применения указанных ингибиторов коррозии является использование в качестве активной основы дефицитного амина (нафтеновые амины), причем в больших количествах (82%) и недостаточно хорошая растворимость указанного состава активной основы.

Наиболее близким к заявленному по совокупности существенных признаков является способ получения ингибиторов кислотной коррозии взаимодействием ациклических, циклических ди- и полиаминов с чередующимися между атомами азота этиленовыми, пропиленовыми группами или смешанными этиленовыми и пропиленовыми группами с хлористым бензилом или его производными при температуре 50-70°С в спиртовой среде в присутствии 20-23%-ного раствора соляной кислоты в течение 4-6 ч. Способ осуществляется в среде спиртов с атомами углерода C_1-4. Полиамин представляет собой продукт взаимодействия этилендиамина, диэтилентриамина, N-(-аминоэтил)пиперазина с дихлорэтаном, 1,2- и 1,3-дихлорпропанами, 1,2-дихлордодеканом, 1,2-дихлортетрадеканом и их смесей при массовом соотношении компонентов смеси, равном 1:1, при температуре 85-150°С в течение 6-10 ч.

Недостатками использования указанных ингибиторов кислотной коррозии являются:

- многостадийность синтеза ингибиторов коррозии и применения исходных соединений, получаемых только в лабораторных условиях, - N-(β-аминоэтил)пиперазина, диэтилентриамина, 1,2-дихлордодекана, 1,2-дихлортетрадекана;

- сложность технологии, связанная с использованием растворителей и проведением процесса в высокоагрессивной среде - 20-23% раствора соляной кислоты.

Задача изобретения - разработка способа получения ингибитора кислотной коррозии, снижение их себестоимости, расширение сырьевой базы, упрощение технологии, а также обеспечение эффективной защиты металлов газонефтепромыслового оборудования, трубопроводов, теплообменной аппаратуры от коррозии.

Технический результат при использовании изобретения выражается в удешевлении выпускаемых продуктов, снижении себестоимости, расширении сырьевой базы и упрощении технологии получения ингибитора коррозии.

Вышеназванный технический результат получения ингибитора кислотной коррозии, работающего в кислых и водно-солевых средах, достигается особенностью ведения синтеза, заключающейся в том, что активную основу получают взаимодействием полиэтиленполиамина или полипропиленполиамина с терефталевой кислотой или отходом производства терефталевой кислоты, состоящим из терефталевой кислоты - 80-85 мас.%, толуиловой кислоты и карбоксибензальдегида - 15-20 мас.%, при температуре 150-190°С в течение 4-8 ч в мольном соотношении 2:1 с последующей выдержкой при температуре 240-260°С в течение 1,5-2,5 ч, с получением имидазолина или аминоиминоимидазолина, который подвергают реакции с хлористым бензилом при температуре 75-90°С в течение 4-8 ч и компоненты состава ингибитора кислотной коррозии берут в следующем соотношении, мас.%:

Активная основа	15-20
Уротропин	3-12
Поверхностно-активное вещество - неонол	2-6
Вода	остальное

или

Активная основа	10-25
Уротропин	4-10
Поверхностно-активное вещество - неонол	2-4
Ортофосфорная кислота	5-15
Вода	остальное.

Использовали полиэтиленполиамины по ТУ 2413-214-00203312-2002 «Полиэтиленполиамины технические». Полипропиленполиамины получают в условиях патента RU 2290396, бюл. №36, 27.12.06, легкие фракции полиаминов используют по ТУ 2413-214-00203312-2002.

В реакции синтеза активной основы использовали легкие ПЭПА (молекулярная масса 110-135) с содержанием преимущественно диэтилентриамина (ДЭТА), средние ПЭПА (молекулярная масса 140-160) содержащие преимущественно триэтилентетрамин (ТЭТА), тяжелые ПЭПА (с молекулярной массой 170-220), содержащие преимущественно тетраэтиленпентамин (ТЭПА).

Использовали отход производства терефталевой кислоты, состоящий из терефталевой кислоты - 80-85 мас.%, толуиловой кислоты и карбоксибензальдегида - 15-20 мас.%. Указанный состав образуется в качестве отхода в производстве терефталевой кислоты на ОАО «Полиэф».

В реакции синтеза активной основы также были использованы легкие ПППА (молекулярная масса 130-145), средние (молекулярная масса 150-190), тяжелые (молекулярная масса 200-250).

1.

2.

3.

Способ поясняется следующими примерами

Пример 1. В реактор, снабженный механической мешалкой, термометром, холодильником и капельной воронкой, загружают 27 г (0,2 моля) ПЭПА (средняя молекулярная масса ПЭПА - 132) и 16,6 г (0,1 моля) терефталевой кислоты (ТФК) (мольное соотношение амин:терефталевая кислота = 2:1). Содержимое реактора нагревают при температуре 150-170°С в течение 6 ч, выдерживают при 250-259°С в течение 2,5 ч. Реакционную смесь охлаждают до 80°С и при этой температуре добавляют 75,9 г (0,6 моля) хлористого бензила, перемешивают при температуре 80-85°С в течение 8 ч (алкилированный бис - имидазолин - активная основа). Процесс сначала до конца проводят под слабым током азота или другого инертного газа. Получено 114,0 г (98,4%) продукта (активная основа). ИК-спектр (ν, см^-1): 1632 (C=N).

Пример 2. В условиях примера 1 в реактор загружают 32,0 г (0,2 моля) ПЭПА (средняя молекулярная масса - 160) и 15,6 г отхода производства ТФК, состава, мас.%: терефталевая кислота - 80, толуиловая кислота - 10, карбоксибензальдегид - 10, перемешивают при температуре 160-175°С в течение 4 ч, выдерживают при температуре 240-250°С в течение 1,5 ч, затем реакционную смесь охлаждают до температуры 75°С и добавляют 25,3 г (0,2 моля) хлорбензила (ХБ), перемешивают при температуре 80-85°С в течение 4 ч. Получено 68,4 г (98,2%) активной основы. ИК-спектр (ν, см^-1): 1636 (C=N), 1645 (NH).

Пример 3. В условиях примера 1 в реактор загружают 39 г (0,2 моля) ПЭПА (средняя молекулярная масса ПЭПА - 195) и 16,6 г ТФК, смесь перемешивают при температуре 180-190°С в течение 8 ч, выдерживают при температуре 255-260°С 2 ч. Смесь охлаждают до 85°С и при этой температуре добавляют 50,6 г (0,4 моля) ХБ, перемешивают при температуре 80-90°С в течение 8 ч. Получено 50,2 г (96,6%) продукта. ИК-спектр (ν, см^-1): 1634 (C=N), 1650 (NH).

Пример 4. В условиях примера 1 в реактор загружают 29,0 г (0,2 моля) ПППА (средняя молекулярная масса 145) и 16,6 г ТФК. Смесь перемешивают при температуре 150-165°С в течение 6 ч, выдерживают при температуре 240-245°С в течение 1,5 ч, после чего при температуре 80°С добавляют 75,9 г (0,6 моля) ХБ, перемешивают при температуре 75-85°С в течение 5 ч. Получено 90,5 г (97,8%) продукта. ИК-спектр (ν, см^-1): 1635 (C=N), 1640 (NH).

Пример 5. В условиях примера 1 в реактор загружают 40 г (0,2 моля) ПППА (средняя молекулярная масса 200) и 15,4 г отхода производства ТФК, состава, мас.%: терефталевая кислота - 85, толуиловая кислота - 7, карбоксибензальдегид - 8. Смесь нагревают при температуре 170-180°С в течение 6 ч, выдерживают при температуре 245-250°С в течение 2 ч. Смесь охлаждают до 80-85°С и добавляют 50,6 г (0,4 моля) ХБ, перемешивают при температуре 80-85°С в течение 6 ч. Получено 100,7 г (98,1%) продукта.

Пример 6. В аналогичных условиях в реактор загружают 48,0 г (0,2 моля) ПППА (ср. молекулярная масса - 240) и 16,6 г ТФК, перемешивают при температуре 180-190°С в течение 8 ч и выдерживают при температуре 255-260°С в течение 2,5 ч, затем при температуре 85-90°С добавляют 75,9 г (0,6 моля) ХБ, перемешивают при температуре 90°С в течение 8 ч. Получено 132,5 г (96,8%) продукта. ИК-спектр (ν, см^-1): 1630 (C=N), 1645 (NH).

Пример 7. В условиях примера 1 в реактор загружают 27,0 г (0,2 моля) ПЭПА и 16,6 г ТФК и перемешивают при температуре 200-210°С в течение 9 ч, выдерживают при 270-280°С в течение 3 ч, затем добавляют 50,6 г (0,4 моля) ХБ, нагревают при 50-70°С в течение 8 ч. Получено 65,6 г (72,4%) продукта.

Пример 8. В условиях примера 4 в реактор загружают 14,5 г ПППА и 16,6 г ТФК, нагревают при температуре 190-200°С в течение 8 ч (мольное соотношение амин: терефталевая кислота = 1:1). Продукт заполимеризовался. Выдерживают при 230-235°С в течение 3 ч, после чего добавляют 25,3 г (0,2 моля) ХБ при 100°С, реакционная смесь плохо перемешивается. Произошло расслаивание продукта. Продукт отделяли. Получено 40 г (70,9%) твердой массы, нерастворимой в воде и органических растворителях.

Результаты испытаний составов ингибиторов коррозии на защитную активность приведены в таблицах 1, 2.

Примеры 1-6 при условии выдерживания параметров процесса подтверждают высокий выход (96,6-98,4%) и защитные свойства (98,4-99,7%) предложенных ингибиторов коррозии. Примеры 7, 8 свидетельствуют о том, что отклонение от заявленных параметров процесса приводит к снижению выхода целевых продуктов (70,9-72,4%) и защитных свойств (84,2-86,4%).

Таблица 1
N п/п	Компонентный состав ингибиторов коррозии, мас.%	Дозировка, мг/л	Защитное действие, %
1	По примеру 1: активная основа - 15,0; уротропин - 12,0; неонол - 4,0;остальное - вода	30	98,6
2	По примеру 2: активная основа - 20,0; уротропин - 3,0; неонол - 6,0;остальное - вода	30	98,4
3	По примеру 3: активная основа - 18,0; уротропин - 6,0; неонол - 3,0;остальное - вода	50	99,6
4	По примеру 4: активная основа - 15,0; уротропин - 6,0; неонол - 6,0;остальное - вода	50	99,3
5	По примеру 5: активная основа - 15,0; уротропин - 7,0; неонол - 4,0; остальное - вода.	30	98,7
6	По примеру 6: активная основа - 16,0; уротропин - 10,0; неонол - 5,0;остальное - вода.	30	99,4
7	По примеру 7: активная основа - 20,0; уротропин - 11,0; неонол - 2,0;остальное - вода	50	86,4
8	По примеру 8: ингибитор не растворяется в воде	-	-

Таблица 2
N п/п	Компонентный состав 2, мас.%	Дозировка, мг/л	Защитное действие, %
1	По примеру 1: активная основа - 20,0; уротропин - 6,0; неонол - 4,0; ортофосфорная кислота - 10,0; остальное - вода	30	98,8
2	По примеру 2: активная основа - 25,0; уротропин - 7,0; неонол - 4,0; ортофосфорная кислота - 8,0; остальное - вода	30	99,1
3	По примеру 3: активная основа - 15,0; уротропин - 10,0; неонол - 2,0; ортофосфорная кислота - 15,0; остальное - вода	50	99,7
4	По примеру 4: активная основа - 14,0; уротропин - 4,0; неонол - 3,0; ортофосфорная кислота - 5,0; остальное - вода	50	99,4
5	По примеру 5: активная основа - 10,0; уротропин - 10,0; неонол - 4,0; ортофосфорная кислота - 12,0; остальное - вода	50	99,3
6	По примеру 6: активная основа - 18,0; уротропин - 8,0; неонол - 4,0; ортофосфорная кислота - 10,0; остальное - вода	50	99,5
7	По примеру 7: активная основа - 15,0; уротропин - 8,0; неонол - 4,0; ортофосфорная кислота - 15,0; остальное - вода	50	84,2
8	По примеру 8: ингибитор не растворяется в воде	-	-

Способ получения ингибитора кислотной коррозии, включающий взаимодействие полиэтиленполиамина или полипропиленполиамина с терефталевой кислотой или отходом производства терефталевой кислоты, включающим терефталевую кислоту - 80-85 мас.%, толуиловую кислоту и карбоксибензальдегид - 15-20 мас.%, при температуре 150-190°С в течение 4-8 ч в мольном соотношении 2:1 с последующей выдержкой при температуре 240-260°С в течение 1,5-2,5 ч, с получением имидазолина или аминоиминоимидазолина, который подвергают реакции с хлористым бензилом при температуре 75-90°С в течение 4-8 ч, полученный продукт используют в качестве активной основы ингибитора кислотной коррозии, а компоненты состава ингибитора кислотной коррозии берут в следующем соотношении, мас.%:

Активная основа	15-20
Уротропин	3-12
Поверхностно-активное вещество - неонол	2-6
Вода	Остальное

или

Активная основа	10-25
Уротропин	4-10
Поверхностно-активное вещество - неонол	2-4
Ортофосфорная кислота	5-15
Вода	Остальное