Ингибитор сероводородной коррозии и наводораживания металлов и способ его получения

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к области создания нового комбинированного ингибитора сероводородной коррозии и наводораживания металлов для защиты стального оборудования в средах, содержащих сероводород. Сущность изобретения: ингибитор содержит, мас.%: хлорсодержащую четвертичную соль аммония общей формулы , где R₁ = CH₂-CHCl - или -CH₂-CCl=CH₂, или смесь указанных хлорсодержащих радикалов, 1,00 - 20,7, соль третичного амина формулы 1,62 - 47,40 и воду остальное до 100. Ингибитор может дополнительно содержать третичный амин в количестве 12,7 - 21,6 мас.%. Способ получения нового комбинированного ингибитора заключается в конденсации хлорорганических соединений с указанным третичным амином при их мольном соотношении 1: 1 - 2,5 соответственно. В качестве хлорорганических соединений используют 2, 1,2-дихлорпропан или 2,3-дихлорпропен или их смесь. Конденсацию проводят при 90 - 175^oC в течение 1,5 - 7,3 часов до исчезновения расслаивания реакционной смеси. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к новым ингибиторам сероводородной коррозии и наводораживания металлов на основе четвертичных солей аммония.

Одним из наиболее эффективных и экономически целесообразных методов борьбы с коррозией металлов является применение ингибиторов коррозии.

Известно применение в подземных сооружениях для защиты металлических конструкций комбинированного бактерицида и ингибитора коррозии, состоящего из соединения четвертичного аммония и продукта конденсации амина с органической оксикислотой [1] Соединение четвертичного аммония может быть представлено замещенным алкилбензолом хлоридом триметиламмония, а продукт конденсации амина с органической оксикислотой продуктом реакции салициловой кислоты с N-алкилполиалкиленполиамином.

Известен способ ингибирования коррозии металлов в кислотной среде при помощи четвертичных аммониевых солей полиэпигалоидгидрина [2] Ингибитор получается реакцией полиэпигалоидгидрина и третичного амина, например гетероциклического ароматического соединения, содержащего третичный азот, или одного из следующих соединений: пиридина, хинолина, изохинолина, их алкилпроизводных или их смесей. Реакцию проводят при температуре 138 - 160^oC в течение 3 21 часов в закрытом реакторе.

Предлагаемый патент на изобретение направлен на создание нового эффективного ингибитора сероводородной коррозии металлов, являющегося одновременно ингибитором наводораживания металлов, обеспечивающего низкую скорость коррозии при высоких концентрациях сероводорода и высокий защитный эффект по наводораживанию углеродистой стали.

Указанный технический эффект достигается новым комбинированным ингибитором, включающим хлорсодержащую четвертичную соль аммония общей формулы где R₁ -CH₂-CHCl-CH₃ или -CH₂-CCl=CH₂, или смесь указанных хлорсодержащих радикалов, воду и соль третичного амина формулы при следующем соотношении компонентов, мас.

Указанная хлорсодержащая четвертичная соль аммония 1,00 20,73 Указанная соль третичного амина 1,62 47,40 Вода Остальное до 100% Комбинированный ингибитор может дополнительно содержать третичный амин в количестве 12,7 31,6 мас.

Способ получения нового комбинированного ингибитора осуществляется конденсацией хлорорганических соединений с третичным амином формулы при их мольном соотношении 1 ( 1 2,5) соответственно, температуре 90 175^oC в течение 1,5 7,5 часов, до исчезновения расслаивания реакционной смеси. В качестве хлорорганических соединений используют 1,2-дихлорпропан или 2,3-дихлорпропен, или их смесь.

Указанный третичный амин получают гидрохлорированием первичного спирта C₈-C₁₅ в присутствии ZnCl₂ с последующим аминированием полученного алкилхлорида диметиламином.

Смесь 1,2-дихлорпропана и 2,3-дихлорпропена является побочным продуктом процесса ректификации эпихлоргидрина. Индивидуальные 1,2-дихлорпропан и 2,3-дихлорпропен выделяются из смесевого продукта.

Пример 1. 28,5 г алкилдиметиламина , 44 г H₂O (технологическая среда) и 15,95 г 1,2-дихлорпропана (мольное соотношение 1,2-дихлорпропана и третичного амина 1:1) загружают в металлическую ампулу. Ампулу помещают в масляную баню и нагревают до температуры 170 175^oC. Выдержка при 175^oC 4,5 часа при избыточном давлении 0,2 атм. Окончание реакции определяют по исчезновению расслаивания реакционной смеси. После охлаждения до комнатной температуры выгружают содержимое ампулы в виде пасты.

Анализ состава полученного продукта ведут титрованием. Полученный ингибитор содержит соль третичного амина в количестве 47,4 мас. хлорсодержащую четвертичную соль аммония формулы 18,3 мас.

и воду 34,3 мас.

Поверхностное натяжение-ного водного раствора ингибитора, определенного методом висячей капли, составляет 30 дин/см. В таблице 1 приведены защитные свойства ингибитора от общей коррозии и наводораживания в 3% NaCl + 250 мг/л CH₃COOH, насыщенном сероводородом (1500/1700 мг/л). Ст. 70С2ХА. Концентрация ингибитора 20 мг/л, температура 20^oC, продолжительность опыта 90 минут.

Пример 2. Для конденсации используют 71,4 г алкил C₈-C₁₅ диметиламина, 73 г H₂O и 16,1 г 2,3-дихлорпропена (мольное соотношение 2,3-дихлорпропена и третичного амина 1: 2,5). Смесь перемешивают и загружают в металлическую ампулу. Конденсацию проводят при 170 175^oC в течение 1,5 часов при избыточном давлении 3,6 атм до исчезновения расслаивания реакционной смеси. Продукт получают в виде пасты.

Состав ингибитора: соль третичного амина 20,1 мас. третичный амин - 12,7 мас. вода 60,3 мас. и хлорсодержащая четвертичная соль аммония формулы
в количестве 6,9 мас.

Поверхностное натяжение ингибитора 28,8 дин/см.

В таблице 2 приведены защитные свойства ингибитора (20 мг/л) в средах, аналогичных примеру 1.

Пример 3. В колбу, снабженную мешалкой, затвором и обратным холодильником, при работающей мешалке последовательно загружают при комнатной температуре 63,2 г смеси 1,2-дихлорпропана с 2,3-дихлорпропеном, 65 г H₂O и 112,7 г третичного амина . Мольное соотношение смеси хлорорганических соединений и третичного амина составляет 1:1. Смесь нагревают до 90 95^oC и выдерживают при энергичном перемешивании 7,5 часов без избыточного давления до исчезновения расслаивания реакционной массы. После охлаждения до комнатной температуры выгружают полученный продукт в виде густой эмульсии коричневого цвета.

Состав полученного ингибитора: соль третичного амина 3,2 мас. третичный амин 31,6 мас. вода 64,2 мас. и хлорсодержащая четвертичную соль аммония формулы , где R₁ смесь хлорсодержащих радикалов -CH₂-CHCl-CH₃ и -CH₂-CCl= CH₂. Количество ЧАС 1 мас.

Поверхностное натяжение раствора ингибитора составляет 29 дин/см.

В таблице 3 представлено влияние ингибитора на общую коррозию и наводораживание стали 7ОС2ХА в 3% растворе хлористого натрия, подкисленного уксусной кислотой (250 мг/л) и насыщенного сероводородом (1500/1700 мг/л). Концентрация ингибитора 20 мг/л, температура 20^oC, продолжительность 90 минут.

Пример 4. В колбу с мешалкой, затвором и обратным холодильником загружают 31,9 г смеси 1,2-дихлорпропана с 2,3-дихлорпропеном (побочный продукт ректификации эпихлоргидрина), 98 г H₂O и 57 г третичного амина. Мольное соотношение хлорорганических соединений и третичного амина 1:1. Конденсацию проводят при 90 95^oC в течение 6,5 часов без избыточного давления до исчезновения расслаивания реакционной смеси. Получают продукт в виде густой эмульсии коричневого цвета.

Состав полученного ингибитора: соль третичного амина 1,62 мас. третичный амин 21,31 мас. вода 56,34 мас. и хлорсодержащая четвертичная соль аммония в количестве 20,73 мас.

Поверхностное натяжение раствора ингибитора 29,7 дин/см.

В таблице 4 приведены защитные свойства ингибитора 20 мг/л.

Представленные в таблицах данные свидетельствуют о высоком защитном эффекте нового отечественного комбинированного ингибитора коррозии и наводораживания металлов, применяемого в нефтяной промышленности для защиты стального оборудования в средах, содержащих сероводород. ТТТ1 ТТТ2

Формула изобретения

1.Ингибитор сероводородной коррозии и наводораживания металлов, включающий четвертичную соль аммония, отличающийся тем, что ингибитор в качестве четвертичной соли аммония включает хлорсодержащую четвертичную соль аммония общей формулы

где R₁= -CH₂-CHCI-CH₃ или -CH₂-CCI=CH₂, или смесь указанных хлорсодержащих радикалов, и дополнительно содержит воду и соль третичного амина формулы
при следующем соотношении компонентов, мас.

Указанная хлорсодержащая четвертичная соль аммония 1,00 20,73
Указанная соль третичного амина 1,62 47,40
Вода Остальное до 100
2. Ингибитор по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит третичный амин в количестве 13,7-31,6 мас.

3. Способ получения ингибитора сероводородной коррозии и наводораживания металлов конденсацией хлорорганических соединений с третичным амином, отличающийся тем, что в качестве хлорорганических соединений используют 1,2-дихлорпропан или 2,3-дихлорпропен или их смесь, а конденсацию указанных хлорорганических соединений проводят с третичным амином формулы
при их мольном соотношении 1 (1-2,5) соответственно, температуре 90-175°С в течение 1,5-7,5 ч, до исчезновения расслаивания реакционной смеси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4