Ингибитор коррозии металлов

 

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии, конкретно к ингибиторам коррозии стали, и может быть использовано в нефтегазовой и других отраслях промышленности. Ингибитор коррозии металлов представляет собой углеводородный раствор продукта высокотемпературной конденсации жирных кислот легкого талового масла для нефтехимической промышленности - 10-40 мас. % и амина - диэтилен-триамин, полиэтиленполиамин, цианэтилированный этилендиамин, триэтаноламин или их смесь - 2-10 мас.% и технического толуола или его смесь с "Нефрасом" марки АР 120/200 - остальное. Ингибитор может дополнительно содержать Неонол АФ-9-6 в количестве 6-10 мас.%. Предложенный состав ингибитора позволяет получить оптимальный комплекс свойств: низкую температуру застывания (-50^oС), высокие защитные свойства в кислород- и сероводородсодержащих средах, сохранять большое временя последействия. 1 з. п.ф-лы, 2 табл.

Предлагаемое изобретение относится к области защиты металлов от коррозии, конкретно к ингибиторам коррозии стали, и может быть использовано в нефтегазовой и других отраслях промышленности.

Известен ингибитор коррозии металлов, представляющий собой смесь аминосолей жирных кислот таллового масла с этилендиамином и полиэтиленполиамином (см. а.с. СССР N 1728305 по кл. C 23 F 11/08, 1992).

Недостатком известного ингибитора являются его невысокие защитные свойства в средах, содержащих минеральные соли и H₂S.

Другим недостатком такого ингибитора являются особенно низкие защитные свойства в емкостях с движущимися потоками сред, например в трубопроводах с ламинарными скоростями потока среды вследствие того что такой ингибитор, имея существенно более низкую плотность дифундирует в верхние слои потока и оставляет донную часть объекта незащищенной.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является ингибитор коррозии металлов, представляющий собой углеводородный раствор продукта взаимодействия жирных кислот таллового масла и амина (Решение о выдаче патента от 10 мая 1995 г по заявке N 93-053857/02, М. кл. 6 C 23 F 11/14, C 23 C 219/06).

Однако применение такого ингибитора ограничивается довольно высокой температурой застывания минус 3^oC- минус 5^oC).

Другим недостатком такого ингибитора являются особенно низкие защитные свойства в емкостях с движущимися потоками сред, например, в трубопроводах с ламинарными скоростями потока среды вследствие того, что такой ингибитор, имея существенно более низкую плотность, дифундирует в верхние слои потока и оставляет донную часть объекта незащищенной.

В основу настоящего изобретения поставлена задача усовершенствования Ингибитора коррозии металлов в котором путем изменения его состава и соотношения ингридиентов обеспечивается снижение его температуры застывания и расхода при сохранении его высоких защитных свойств и времени последействия в водных средах, содержащих минеральные соли, кислород и сероводород.

Поставленная задача решается тем, что состав ингибитора коррозии металлов, включающий продукт высокотемпературной конденсации жирных кислот таллового масла и аминов, дополнительно содержит технический толуол или его смесь с "Нефрасом" марки AP 120/200 и технический триэтаноламин.

Кроме этого, в качестве жирных кислот таллового масла применены жирные кислоты легкого таллового масла для нефтехимической промышленности, а процесс высокотемпературной конденсации между жирными кислотами легкого таллового масла и аминами ведут до тех пор, пока исходное кислотное число смеси не снизится на 50% (± 1%).

Соотношение компонентов предлагаемого ингибитора, мас.% следующее: Жирные кислоты легкого таллового масла для нефтехимической промышленности - 10 - 40 Диэтилентриамин, полиэтиленполиамин, цианэтиллированный этилендиамин, триэтаноламин или их смесь - 2 - 10 Толуол технический или его смесь с "Нефрасом" марки AP 120/200 - Остальное Лабораторные и стендовые испытания предлагаемого состава показали, что он может использоваться при низких температурах (минус 50^oC), обладать большим временем последствия и при дозировках ингибитора 20 - 25 мг/г сохраняет высокие защитные свойства в минерализованных средах, содержащих кислород и сероводород.

В конкретных вариантах реализации ингибитора коррозии металлов он может дополнительно содержать Неонол марки АФ-9-6 в количестве, мас.% - 6 - 10.

Испытания ингибитора такого состава показывают, что он сохраняет высокие защитные свойства при низких скоростях движения потока.

Известно, что Неонол АФ-9-6 применялся в качестве ПАВ в моющих средствах и в составах для защиты оборудования в процессе высокотемпературного синтеза (130^oC).

При повышении концентрации Неонола в составе ингибитора сверх указанной выше защитные свойства ингибитора резко падают вследствие того, что Неонол начинает проявлять известное свое свойство в моющих растворах, способствуя удалению состава с защищаемой поверхности. Кроме этого, повышение его концентрации в составе ингибитора коррозии металлов ведет к повышению температуры застывания ингибитора, что ограничивает область его применения.

При приготовлении составов были использованы следующие материалы: Диэтилентриамин (ДЕТА) технический (ТУ 6-02-9814-86) производства Стерлитамакского ПО "Оргсинтез".

Полиэтиленполиамины (ПЕПа) технические марки Б (ТУ 6-02-594-85) производства Калушского ПО "Хлорвинил".

N, N - ди β -цианэтил)-этилендиамин (ЦЭДА) производства Калушского ПО "Хлорвинил" (ТУ 86 У 227-05-89).

Триэтаноламин (ТЭА) технический ТУ 6-02-916-79 производства "Салаватнефтеоргсинтез".

Легкое талловое масло для нефтехимической промышленности - вырабатывается при ректификации хвойного масла сырца на целлюлозно-бумажных предприятиях России по ТУ 13-0281078-299-88.

Нефрас (ГОСТ 8505-80), который производят нефтеперерабатывающие заводы (марка AP 120/200).

Толуол технический (ГОСТ 14710-78) производится на нефтехимических предприятиях.

Неонол марки ФЫ-9-6 производится по ТУ 3850724-87 и представляет собой оксиэтилированные в среднем 4 и 6 молями окиси этилена моноалкилфенолы (изо-нонилфенолы с общей формулой RC₆H₄O(C₂H₄O)₆H где - алкильный радикал, содержащий 9 атомов углерода), полученные на основе тримеров пропилена.

Примеры 1,2 (известный состав).

В стеклянный реактор, снабженный мешалкой, термометром, насадкой Дина-Старка и обратным холодильником, загружают 81,6 г смешанного таллового масла с кислотным числом 120 мг КОН/г и 18,2 г. ЦЭДА. Смесь нагревают до 125^oC и перемешивают 3 часа, одновременно отгоняя воду, выделяющуюся в процессе реакции.

Кислотное число реакционной массы контролируют по ходу реакции. Синтез завершают при снижении исходного кислотного числа смеси до 70 мг КОН/г. Получают 98,4 г темно-коричневой жидкости.

Найдено, %: N - 6,2.

В ИК-спектре (см^-1) имеются ν - 1675 (C=C), 1650 (CON=), 3340-3310 (N-H).

Полученный продукт растворяют в углеводородом растворителе (Нефрас 120/200) и проводят испытания товарной формы ингибитора коррозии гравиметрическим методом в соответствии с ОСТ 89-199-79.

Сущность метода основана на определении потери массы стальных образцов, выдержанных в ингибированной и неингибированной средах.

В качестве коррозионных сред используют 3% водный раствор NaCL и 3% раствор NaCL насыщенный сероводородом.

Шлифованные плоские образцы размерами 20 х 25 х 0,5 или 10 х 40 х 0,5 мм, изготовленные из стали Ст 3 (ГОСТ 1050-74), погружают в испытательный участок сосуда с коррозионной средой, содержащий 25 мг/л ингибитора коррозии.

Указанный сосуд представляет собой U - образный циркуляционный контур, содержащий в верхней части емкость, отводящий трубопровод с расположенным на нем нагнетателем с регулятором скорости, соединенный с вертикальным испытательным участком, снабженным датчиком скорости потока и соединенным с емкостью.

Образцы располагают в вертикальном испытательном участке параллельно направлению движения потока. Испытания проводят в течение 6 часов при температуре 30^oC и двух различных скоростях потока в вертикальном испытательном участке, соответствующих ламинарному и турбулентному режимам движения, указанным в Таблице 1. После этого образцы извлекают, промывают, сушат и взвешивают.

Защитное действие ингибитора коррозии выражают в % и вычисляют по формуле: где П₁ - потеря массы металлического образца после испытания в неингибированной среде, г; где П₂ - потеря массы металлического образца после испытания в ингибированной среде, г.

Защитное действие ингибитора в коррозионной среде вычисляют как среднее арифметическое результатов не менее трех параллельных определений потери массы металлических образцов.

Время последствия оценивают путем измерения мгновенной скорости коррозии по методу поляризационного двухэлектродного датчика, работающего по принципу вращающегося дискового электрода.

Исследования проводят в 3% р-ре NaCl, температуре среды 20^oC, ингибиторы коррозии используют в виде 25% растворов в керосине. Измерительным прибором служит потенциостат, коррозионным датчиком-вращающийся электрод. Время последствия ингибиторов τ_m (мин), определенное при частоте вращения датчика m = 3000 об/мин, пересчитывают по эмпирической формуле на время, соответствующее линейной скорости 1 м/с τ_вл мин):
Полученные данные представлены в Таблице 2.

Примеры 3-31 (состав согласно изобретению).

В стеклянный реактор, снабженный мешалкой, термометром, насадкой Дина-Старка и обратным холодильником, загружают легкое талловое масло для нефтехимической промышленности с кислотным числом 128 мг КОН/ г и амин. Состав смеси и количество ингредиентов указанны в Таблице 1. Смесь нагревают до 125^oC и перемешивают 3 часа, одновременно отгоняя воду, выделяющуюся в процессе реакции.

Кислотное число реакционной массы контролируют по ходу реакции. Синтез завершают при снижении исходного кислотного числа смеси на 50%. Получают темно-коричневую жидкость.

В ИК-спектре (см^-1) имеются: ν - 1675 (C=C), 1650 (CON=).

Полученный продукт растворяют в техническом толуоле или в смеси растворителей (Нефрас 120/200 и технический толуол), взятых в соотношении, указанном в Таблице 1, и проводят испытания товарной формы ингибитора коррозии гравиметрическим методом в соответствии с ОСТ 89-199-79.

Испытания ингибитора осуществляли в соответствии с методиками, описанными в примере 1.

Полученные данные представлены в Таблице 2.

Применение в качестве жирных кислот таллового масла, жирных кислот легкого таллового масла для нефтехимической промышленности, снижение кислотного числа смеси на 50% с последующим растворением концентрата в толуоле или в смеси нефраса и толуола, и эмпирический подбор соотношения компонентов предлагаемого ингибитора позволяет получить оптимальный комплекс свойств ингибитора коррозии: низкую температуру застывания (минус 45 - 50^oC), высокие защитные свойства ингибитора в кислород- и сероводородосодержащих средах, сохранять большое время последействия.

Применение нового ингредиента состава, в частности Неонола АФ-9-6, и эмпирический подбор его концентрации в составе позволяет сохранить высокие защитные свойства ингибитора при низких скоростях движения потока и низкую температуру застывания ингибитора.

Формула изобретения

1. Ингибитор коррозии металлов, представляющий собой углеводородный раствор продукта высокотемпературной конденсации жирных кислот таллового масла и амина, отличающийся тем, что он дополнительно содержит технический толуол или его смесь с "Нефрасом" марки АР 120/200, в качестве жирных кислот таллового масла - жирные кислоты легкого таллового масла для нефтехимической промышленности, а в качестве амина - диэтилентриамин, полиэтиленполиамин, цианэтилированный этилендиамин, триэтаноламин или их смесь, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Жирные кислоты легкого таллового масла для нефтехимической промышленности - 10-40
Диэтилентриамин, полиэтиленполиамин, цианэтилированный этилендиамин, триэтаноламин или их смесь - 2-10
Технический толуол или его смесь с "Нефрасом" марки АР 120/200 - Остальное
2. Ингибитор по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит Неонол АФ-9-6 в количестве 6-10 мас.%.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2