Ингибитор коррозии стали в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий

Ингибитор коррозии стали в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий

Реферат

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий ингибиторами и может быть использовано при защите от коррозии оборудования, контактирующего с минерализованной водной фазой водно-нефтяных эмульсий, содержащих сероводород, т.е. в нефтяной отрасли.

Известно много ингибиторов коррозии на основе производных формальдегида, аминов и различных органических соединений: продукт конденсации амина с альдегидом (ТУ 6-02-7-138-80. Ингибитор ГМУ. Введ. 01.01.80.13 с); смеси азотсодержащего и формальдегидсодержащего соединения (RU 2259424 C1, 27.08.2005); продукт конденсации бензиламина с уротропином (ТУ 6-02-1192-79. Ингибитор коррозии БА-6. Введ. 01.01.80.13 с); ингибитор коррозии, содержащий этоксилированный продукт конденсации алкилфенолов, полиалкилен-полиаминов и формальдегида (RU 2063478 C1, 25.02.1993); состав, состоящий из продукта конденсации моно- и дихлорфенолов с формальдегидом и диметиламином (RU 2092612 C1, 11.10.1995).

Однако указанные ингибиторы не обладают высокой эффективностью защиты в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий, содержащих сероводород. Ближайшим аналогом по структуре и эффективности является ингибитор коррозии B-2, представляющий собой продукт конденсации аммиака и кубовых остатков от разгонки бензилхлорида с альдегидом (ТУ 6-01-147-67. «Ингибитор коррозии B-2» Введ. 24.03.68. 11 с.)

Недостатком указанного ингибитора является низкая его эффективность в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий, содержащих сероводород.

Заявленное техническое решение направлено на повышение эффективности ингибиторов коррозии стали в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий, содержащих сероводород.

В заявленном техническом решении это достигается составом для ингибирования коррозии стали в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий, включающем аммиак - в виде аммиака водного (25%-ный водный раствор) или жидкого аммиака; аллилгалогенид - аллил хлористый или металлил хлористый, формальдегид - в виде формалина или параформальдегида, и в качестве растворителя - водорастворимый спирт, или воду, или их смесь при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Аммиак (аммиак водный или жидкий аммиак)	8.98-13.2
Аллилгалогенид (аллил хлористый
или металлил хлористый)	20.21-35.28
Формальдегид (формалин или параформальдегид)	7.93-11.70
Водорастворимый спирт, или вода, или их смесь	до 100

Композицию готовят следующим образом. В емкость с мешалкой загружают расчетное количество аммиака (водный аммиак или жидкий аммиак), аллил-хлорид (аллил хлористый или металлил хлористый) и растворитель, перемешивают при температуре 35-45°C в течение 2-3 часов. Далее в полученную смесь постепенно вводится расчетное количество формальдегида (формалин или параформальдегид) с последующим перемешиванием еще в течение 2-3 часов. Готовый продукт имеет следующие параметры.

Жидкость от светло-коричневого до темно-коричневого цвета.

Плотность 0,999-1,053 г/см³.

Температура застывания - от минус 31° до минус 45°C.

Испытания защитного действия заявляемой композиции в качестве ингибитора коррозии стали в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий проводили в лабораторных условиях гравиметрическим методом в соответствии с ГОСТ 9.506-87 «Ингибиторы коррозии металлов в водно-нефтяных средах». В качестве рабочих сред использовали смесь модели минерализованной воды (ММВ) и нефти или модели нефти (гексан или гептан) в соотношении 80:20. В качестве ММВ использовали водно-солевую смесь состава, г/л: NaCl - 163,00; CaCl₂·6H₂O - 34,00; MgCl₂·2H₂O - 17,0; CaSO₄·2H₂O - 0,14. Содержание H₂S составляло 1200 мг/л. В качестве образцов-свидетелей использовали образцы стали марки 3 (ГОСТ 380-90).

Испытания проводили следующим образом: в два стеклянных сосуда, снабженных перемешивающим устройством и нижним тубусом с краном, заливали нефть (или модель нефти: гексан или гептан) и раствор минерализованной пластовой воды в предусмотренном соотношении, перемешивали в течение 5 минут со скоростью, обеспечивающей образование эмульсии. В один из сосудов дозировали исследуемый ингибитор и продолжали перемешивание в обоих сосудах в течение 30 минут, после чего эмульсию отстаивали до разделения фаз.

Обезжиренные и высушенные до постоянного веса образцы из стали 3 помещали в минерализованные водные фазы водно-нефтяных эмульсий, полученные по вышеописанной методике, на 6 часов при 20°C. По истечении времени выдерживания образцы погружали на 5-10 минут в раствор щелочи, 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)

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 заявляемого технического решения подтверждается примерами конкретного выполнения.

Пример 1.

В емкость с мешалкой загружается 8.98 г (8.98%) аммиака жидкого, 20,21 г (20,21%) аллила хлористого и 49.38 г (49.38%) растворителя (39.38 г воды и 10 г этилового спирта), перемешивается при температуре 35-45°C в течение 2 часов. Далее в полученную смесь постепенно вводится 21,43 г (в пересчете на формальдегид 7,93%) формалина с последующим перемешиванием еще в течение 2 часов. Полученный продукт имеет следующие параметры.

Жидкость коричневого цвета.

Плотность - 0,999 г/см³.

Температура застывания - минус 31°C.

Пример 2.

Испытания эффективности защитного действия полученной композиции в качестве ингибитора коррозии стали проводили по вышеописанной методике.

В минерализованной водной фазе, содержащей 1200 мг/л H₂S, скорость коррозии без ингибитора составляет 0,90 г/м²ч, а в присутствии 200 мг/л заявляемой композиции (далее реагента) - 0,018 г/м²ч.

Степень защиты от коррозии в указанных условиях составляет 98.0%.

Пример 3.

Испытания эффективности защиты от коррозии прототипом (ингибитор В-2) проводили аналогично примеру 2. Скорость коррозии стали в минерализованной водной фазе с содержанием H₂S 1200 мг/л составляет 0,90 г/м²ч без реагента и 0,486 г/м²ч в присутствии 200 мг/л прототипа. Степень защиты в указанных условиях составляет 46,0%.

В таблице 2 представлены остальные примеры испытания заявляемой композиции в качестве ингибитора коррозии стали.

Результаты испытаний, приведенные в таблице 2, свидетельствуют о высокой эффективности заявляемой композиции в качестве ингибитора коррозии стали в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий, содержащих сероводород. Наиболее высокая эффективность защиты наблюдается при концентрациях аммиака в композиции от 8.98 до 13.25%. При снижении содержания аммиака ниже 8.98% эффективность защиты резко уменьшается, а при повышении содержания аммиака выше 13.25% эффективность защиты существенно не увеличивается. Наиболее высокая эффективность достигается при концентрации заявляемой композиции от 50 до 200 мг/л. При повышении концентрации композиции выше 200 мг/л степень защиты существенно не меняется, а при понижении концентрации композиции ниже 50 мг/л наблюдается резкое снижение степени защиты.

Таблица 1
Примеры приготовления композиций ингибитора коррозии
№	Исходные данные для приготовления композиции	Показатели полученной композиции
Композиции	Ам	АГ	ФД	P	Цвет	Плотность, г/см3	T заст., °C
АВ	АЖ	АХ	МАХ	ФА	ПФД	ВА	СП
1		8.98	20.21		21.43		39.38	10.0 эс	Коричневый	0.999	-31
2	40		22.5		23.84		10.0	3.66 мс	Темно-кор.	1.015	-33
3	44.8		25.2			9.88	15.0	5.12 пс	Светло-кор.	1.024	-35
4		12.2		32.47	29.08		13.0	13.25 эс	Коричневый	1.04	-39
5		13.25		35.27	31.62		10.0	9.86 мс	Темно-кор.	1.053	-43
6*	32.0		18.0		19.08		15.0	15.92 эс	Светло-кор.	0.98	-30
7*		14.0		37.26	33.38		7.0	8.36 мс	Темно-кор.	1.067	-45
Примечания: Ам - аммиак, АГ - аллилгалогенид; ФД - формальдегид; Р - растворитель; АВ - аммиак водный; АЖ - аммиак жидкий; АХ - аллил хлористый; МАХ - металлил хлористый; ФА - формалин; ПФД - параформальдегид; ВА - вода; СП - спирт; ЭС - этиловый спирт; МС - метиловый спирт; ПС - пропиловый спирт; 6* и 7* - запредельные значения состава композиции

Таблица 2
Результаты испытания композиций ингибитора коррозии
№ примера	№ композиции	Концентрация ингибитора, мг/л	Скорость коррозии, г/м2 ч	Степень защиты, %
	Контроль		0.90
2	1	200	0.018	98.0
3	прототип	200	0.486	46.0
4	1	100	0.036	96.0
5	1	50	0.0558	93.8
6	2	200	0.0216	97.6
7	2	100	0.0423	95.3
8	2	50	0.0585	93.5
9	3	200	0.027	97.0
10	3	100	0.09	95.2
11	3	50	0.0612	93.2
12	4	200	0.0171	98.1
13	4	100	0.0333	96.3
14	4	50	0.0639	92.9
15	5	200	0.0162	98.2
16	5	100	0.0369	95.9
17	5	50	0.0603	93.3
18	6	200	0.0126	86.0
19	6	100	0.01962	78.2
20	6	50	0.0279	69.0
21	7	200	0.01755	98.05
22	7	100	0.0351	96.1
23	7	50	0.0594	93.4
24	Прототип	100	0.576	36,0

Преимущества заявляемой композиции в качестве ингибитора коррозии стали по сравнению с прототипом состоят в следующем.

1. Высокая степень защиты от коррозии заявляемой композиции (92.9-98,2%) по сравнению с прототипом (36,0-46.0%).

2. Снижение скорости коррозии стали в присутствии заявляемой композиции в 14-52.6 раза, а в присутствии прототипа - 1.56-1.85 раза.

3. Эффективными дозировками заявляемой композиции являются 50-200 мг/л (степень защиты 92,9-98,2%), а в прототипе даже при дозировках 200 мг/л степень защиты не превышает 46,0%.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что заявляемая композиция является эффективным ингибитором коррозии стали в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий, содержащих сероводород, т.е. может найти применение в нефтяной отрасли.

Ингибитор коррозии стали в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий, отличающийся тем, что он содержит аммиак в виде аммиака водного или жидкого аммиака, аллилгалогенид в виде аллила хлористого или металлила хлористого, формальдегид в виде формалина или параформальдегида и растворитель в виде водорастворимого спирта или воды или их смеси, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

аммиак водный или жидкий аммиак	8,98-13,2
аллил хлористый или металлил хлористый	20,21-35,28
формалин или параформальдегид	7,93-11,70
водорастворимый спирт или вода или их смесь	до 100