Способ ингибирования коррозии металлов

Способ ингибирования коррозии металлов

Реферат

Изобретение относится к способу защиты металлов от коррозии в минерализованных водных средах ингибиторами и может быть использовано при защите от коррозии оборудования и трубопроводов, контактирующих 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 толуилендиизоцианатов (ТУ 6-03-31-81. Ингибитор коррозии ТДА. Введ. 01.02.82. 13 с.); производные алкипиридинийхлоридов (ТУ 6-01-530-70. Ингибитор коррозии Катании Б-300. Введ. 01.01.71. 13 с.); четвертичная соль пиридиния (ТУ 6-01-11-15-72. Ингибитор коррозии КПИ-3. Введ. 01.02.73. 14 с.).

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

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

Недостатком указанного ингибитора является низкая эффективность в минерализованных водных средах.

Задачей настоящего изобретения является создание эффективного способа защиты металлов от коррозии в 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-(1'-метил-2′-бутенил)-4-мстоксианилин.

Указанный ингибитор коррозии используют с концентрацией 50-200 мг/л в водных средах, различающихся но степени минерализации. Водные среды представлены водно-нефтяными эмульсиями с содержанием сероводорода 100-150 мг/л.

Ингибитор 2,6-ди-(1′-метил-2′-бутенил)-4-метоксианилин формулы

получают прямым алкенилированием анилина 4-хлор-2-пентеном в присутствии хлористого алюминия.

Испытания защитного действия 2,6-ди-(1′-метил-2′-бутенил)-4-метоксианилина в качестве ингибитора коррозии металлов в минерализованных водных средах проводили в лабораторных условиях гравиметрическим методом в соответствии с ГОСТ 9506-89 «Ингибиторы коррозии».

В качестве рабочих сред использовали модель сточной воды (далее -МСВ) состава, г/л: NaCl - 111,5; CaCl₂·6H₂O - 10,8; CaSO₄·2H₂O - 0,3; MgCl₂·6H₂O - 6,0; и нефти в соотношении 80:20. Содержание сероводорода в МСВ составляло 100-150 мг/л. В качестве образцов-свидетелей использовали образцы 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°С 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 (р), степень защиты стали от коррозии (Z) определяли в соответствии с формулами (1) и (2)

P = m 1 − m 2 S ⋅ t ,           ( 1 )

где m₁-m₂ - изменение массы, г;

S - площадь образца, м²;

t - время испытания, ч.

P = p 1 − p 2 p 1 100,           ( 2 )

где p₁ - скорость коррозии в среде без ингибитора, г/м² ч;

р₂ - скорость коррозии в ингибированной среде, г/м² ч.

Сущность заявленного технического решения подтверждается примерами конкретного выполнения.

Пример 1.

Синтез 2,6-ди-(1'-метил-2′-бутенил)-4-метоксианилина.

2,6-ди-(1′-метил-2′-бутенил)-4-метоксианилин получали взаимодействием метоксианилина с 4-хлор-2-пентеном при температуре 150°С в присутствии хлористого алюминия AlCl₃. Соединение представляет собой вязкую коричневую массу.

61,58 г (0,5 моля) 4-метоксианилина и 10,45 г (0,1 моль) 4-хлор-2-пентена нагревали при 150°С в течение 6 часов. После охлаждения в реакционную смесь добавляли раствор КОН, перемешивали 10 мин, органический слой отделяли, сушили над КОН. После перегонки в вакууме получили 1,4 г (10,8%) продукта в виде вязкой темно-коричневой массы. Т.кип. 143°С (3 мм рт.ст.).

Найдено (%): С 78,70; Н 9,70; N 5,40, C₁₇H₂₅NO.

Вычислено (%): С 78,70; Н 9,71; N 5,40.

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

Спектр ЯМР ¹Н (CDCl₃, δ/м.д.): 1,28 (д, 6Н, 2CH₃, J=6,86 Гц); 1,69 (д, 6Н, 2CH₃, J 5,69 Гц); 3,46 (м, 2H, 2CH); 3,49 (уш.с. 2H, NH₂); 3,77 (с, 3H, ОСН₃); 5,52-5,56 (м, 4H, СН=СН); 6,65 (с, 2H, Ar-Н). Спектр ЯМР ¹³С: (CDCl₃, δ/м.д.): 17,8 (2CH₃); 19,7 (2СН₃); 30,0 (2СН); 55,5 (ОСН₃); 110,4 (С², С^2′′); 134,8 (С³, С⁵); 132,3 (С^3′, С^3′′); 124,3, 135,6, 152,5 (С-аром.).

Пример 2.

Испытания эффективности защитного действия 2,6-ди-(1′-метил-2′-бутенил)-4-метоксианилина в качестве ингибитора коррозии стали проводили по вышеописанной методике.

В минерализованной водно-нефтяной эмульсии (соотношение вода:нефть составляет 80:20 соответственно), содержащей 100-150 мг/л сероводорода, скорость коррозии без ингибитора составляет 0,61 г/м²ч, а в присутствии 200 мг/л 2,6-ди-(1′-метил-2′-бутенил)-4-метоксианилина (далее реагента) - 0,027 г/м²ч. Степень защиты от коррозии в указанных условиях составляет 95,6%. В таблице представлены остальные результаты испытания 2,6-ди-(1′-метил-2′-бутенил)-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 водно-нефтяной эмульсии составляет 0,61 г/м²ч без реагента и 0,366 г/м²ч в присутствии 200 мг/л прототипа. Степень защиты в указанных условиях составляет 40,0%.

Результаты испытаний, приведенные в таблице, свидетельствуют о высокой эффективности предлагаемого ингибитора коррозии металлов в минерализованных водных средах, представляющих водно-нефтяные эмульсии с содержанием сероводорода 100-150 мг/л. Наиболее высокая эффективность достигается при концентрации ингибитора от 50 до 200 мг/л (степень защиты 93,8-95,6). При повышении концентрации ингибитора выше 200 мг/л степень защиты существенно не меняется, а при понижении его концентрации ниже 50 мг/л наблюдается резкое снижение степени защиты. В случае прототипа при концентрации 200 мг/л скорость коррозии составляет 0,366 г/м²ч и степень защиты равна 40,0%.

Таблица
Результаты испытаний 2,6-ди-(1′-метил-2′-бутенил)-4-метоксианилина в качестве ингибитора коррозии
№ п/п	Дозировка, мг/л	Скорость коррозии, г/м2 ч	Степень защиты, %
Контроль	-	0,61	-
2	200,0	0,027	95,6
3 прототип	200,0	0,366	40,0
4	100,0	0,030	95,1
5	50,0	0,038	93,8
6	25,0	0,058	90,5
7	300,0	0,0268	95,61

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

высокая степень защиты от коррозии 2,6-ди-(1'-метил-2′-бутенил)-4-метоксианилином (93,8-95,6%) но сравнению с прототипом (40,0%);

- снижение скорости коррозии стали в присутствии 2,6-ди-(1′-метил-2′-бутенил)-4-метоксианилина в 10-20 раз и более, а в присутствии прототипа в 1,67 раза;

- эффективными дозировками предлагаемого ингибитора являются 50-200 мг/л (степень защиты 93,8-95,6%), а в прототипе даже при дозировках 200 мг/л степень защиты не превышает 40,0%.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о высокой эффективности предлагаемого способа защиты металлов от коррозии в водных средах различной степени минерализации, представленных водно-нефтяными эмульсиями, 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-(1′-метил-2′-бутенил)-4-метоксианилин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что 2,6-ди-(1′-метил-2′-бутенил)-4-метоксианилин используют с концентрацией 50-200 мг/л.

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

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что водные среды представлены водно-нефтяными эмульсиями.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в водных средах содержание сероводорода составляет 100-150 мг/л.