Ингибитор коррозии металлов в водно-нефтяных сероводородсодержащих средах

 

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии с помощью ингибиторов и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности для защиты оборудования, эксплуатируемого в сероводородсодержащих средах, при добыче, подготовке и транспортировке нефти. Ингибитор коррозии в качестве активного вещества содержит продукт взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и смеси жирных кислот предельного и непредельного ряда с углеводородным радикалом С₈-С₂₄, при мольном соотношении борная кислота : диэтаноламин : жирные кислоты как 1:3:1-2, а также содержит растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%: продукт взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и смеси жирных кислот 20-40, растворитель до 100. Технический результат: создание ингибитора коррозии металлов для водно-нефтяных сероводородсодержащих сред, обеспечивающего более высокий защитный эффект в условиях высокого содержания агрессивных агентов, не имеющего в своем составе канцерогенных веществ и не обладающего кожно-резорбтивным действием. 1 табл.

Изобретение относится области защиты металлов от коррозии с помощью ингибиторов и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности для защиты оборудования, эксплуатируемого в сероводородсодержащих средах, при добыче, подготовке и транспортировке нефти.

Известен ингибитор сероводородной коррозии - пирокатехилборат этиламина, проявляющий достаточно высокую эффективность при защите металлов в высокоминерализованной воде в присутствии сероводорода [авт. св. СССР 967053, МКИ С 07 F 5/04, 1980 г.]. Недостатком этого ингибитора является его нерастворимость в углеводородах, что снижает его эффективность при применении в водно-нефтяных средах, характерных для нефтедобывающей промышленности. Кроме того, на основе этого ингибитора нельзя получить низкозастывающие товарные формы, что ограничивает его применение в зимних условиях.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ингибитор на основе продукта взаимодействия амина и жирной кислоты, включающий соль высокомолекулярной низкозастывающей карбоновой кислоты с аминоамидом этой кислоты и соль высокомолекулярной низкозастывающей карбоновой кислоты с диметиламинопропиламидом этой кислоты [авт. св. СССР 1202291, МКИ С 23 F 11/14, 1983 - прототип]. Однако этот ингибитор недостаточно эффективен в водно-нефтяных средах с высоким содержанием агрессивных агентов, характерных для условий применения при добыче нефти. Кроме того, часть предложенных для получения ингибитора реагентов (ди- и полиэтиленполиамины, диметилпропандиамин) и продуктов на их основе обладают канцерогенным и кожно-резорбтивным действием, что отрицательно влияет на контактирующих с продуктом людей и окружающую среду.

Задачей настоящего изобретения является создание ингибитора коррозии металлов для водно-нефтяных сероводородсодержащих сред, обеспечивающего более высокий защитный эффект в условиях высокого содержания агрессивных агентов, не имеющего в своем составе канцерогенных веществ и не обладающего кожно-резорбтивным действием.

Данная задача достигается тем, что в качестве ингибитора коррозии предлагается состав, на основе продукта взаимодействия кислоты, жирной кислоты и амина, отличающийся тем, что в качестве активного вещества он содержит продукт взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и смеси жирных кислот предельного и непредельного ряда с углеводородным радикалом C₈-С₂₄, при мольном соотношении борная кислота : диэтаноламин : жирные кислоты как 1: 3: 1-2, а также содержит растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%: Вышеуказанный продукт взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и смеси жирных кислот - 20 - 40 Растворитель - До 100 Активная основа ингибитора - продукт взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и смеси жирных кислот представляет собой вязкую жидкость от желтого до коричневого цвета. Плотность про 20^oС 920-960 кг/м³. В качестве источника жирных кислот для получения продукта можно использовать растительное масло (подсолнечное, кокосовое, льняное, соевое и т.д.), дистиллированное талловое масло и соответствующие фракции синтетических жирных кислот.

В качестве растворителя используют низкозастывающие фракции углеводородов, в том числе нефрас, арктическое дизельное топливо, авиационный керосин марки ТС-1 или РТ по ГОСТ 10227-86. При использовании в качестве источника жирных кислот для получения активной основы ингибитора растительных масел в состав растворителя входит также глицерин в количестве 0,5-2,5 мас.%. Глицерин, образуется в результате расщепления триглицеридов жирных кислот растительного масла при реакции получения активной основы ингибитора. В случае использования в качестве сырья таллового масла или СЖК глицерин в составе ингибитора отсутствует.

При получении активной основы ингибитора первоначально образуется триборат диэтаноламина, который затем реагирует с жирными кислотами с образованием соответствующих моно- и диаминоамидов. При этом в случае использования в качестве сырья растительных масел триборат диэтаноламина является одновременно и катализатором расщепления триглицеридов жирных кислот.

Готовый ингибитор получают растворением полученной ранее активной основы в растворителе.

Пример 1 - прототип В качестве прототипа был взят ингибитор следующего состава: соли жирных кислот дистиллированного таллового масла с диэтилендиаминоамидами тех же кислот - 70 мас.%, соли жирных кислот дистиллированного таллового масла с диметиламинопропиламидами тех же кислот - 30 мас.%. Исходное дистиллированное талловое масло имело кислотное число 193 мг КОН/г. При испытаниях ингибирующей активности использовался раствор данного ингибитора в авиационном керосине ТС-1 с концентрацией 50 мас.%.

Примеры 2-5 описывают технологию получения активной основы предлагаемого ингибитора и готовой товарной формы.

Пример 2. В трехгорлый реактор, снабженный мешалкой, насадкой Дина-Старка с обратным холодильником и термометром, загружали 115 г (0,123 моль или 0,37 моль по кислотам) технического подсолнечного масла и 77,6 г (0,74 моль) диэтаноламина. Реакционную массу нагревали при перемешивании до 90-100^oС. Затем добавляли 15,3 г (0,246 моль) борной кислоты и поднимали температуру реакционной смеси со 100 до 180^oС в течение 2 ч. При температуре 130^oС начиналась отгонка воды. По достижении 180^oС реакционную смесь выдерживали еще 2 ч, а затем охлаждали. За время реакции отогналось 13,4 см³ воды. Получили активную основу ингибитора с соотношением борная кислота : диэтаноламин : смесь жирных кислот как 1:3:1,5. Продукт содержал 94,2% аминоамидов и 5,8% глицерина. Товарную форму ингибитора получали, растворяя 31,8 г активной основы в 68,2 г керосина ТС-1 (образец 6).

Пример 3. В трехгорлый реактор, снабженный мешалкой, насадкой Дина-Старка с обратным холодильником и термометром, загружали 113 г (0,39 моль) дистиллированного таллового масла с кислотным числом 193 мг КОН/г и 82 г (0,78 моль) диэтаноламина. Реакционную массу нагревали при перемешивании до 90-100^oС. Затем добавляли 16,1 г (0,26 моль) борной кислоты и поднимали температуру реакционной смеси со 100 до 180^oС в течение 2 ч. При температуре 120^oС начиналась отгонка воды. По достижении 180^oС реакционную смесь выдерживали еще 2 ч, а затем охлаждали. За время реакции отогналось 14,2 см³ воды. Получили активную основу ингибитора с соотношением борная кислота : диэтаноламин : смесь жирных кислот как 1:3:1,5. Товарную форму ингибитора получали, растворяя 40 г активной основы в 60 г керосина ТС-1 (образец 13).

Пример 4. В трехгорлый реактор, снабженный мешалкой, насадкой Дина-Старка с обратным холодильником и термометром, загружали 100 г (0,127 моль или 0,38 моль по кислотам) технического кокосового масла и 60 г (0,57 моль) диэтаноламина. Реакционную массу нагревали при перемешивании до 90-100^oС. Затем добавляли 11,8 г (0,19 моль) борной кислоты и поднимали температуру реакционной смеси со 100 до 180^oС в течение 2 ч. При температуре 135^oС начиналась отгонка воды. По достижении 180^oС реакционную смесь выдерживали еще 2 ч, а затем охлаждали. За время реакции отогналось 10,3 см³ воды. Получили активную основу ингибитора с соотношением борная кислота : диэтаноламин : смесь жирных кислот как 1:3:2. Продукт содержал 92,8% аминоамидов и 7,2% глицерина. Товарную форму ингибитора получали, растворяя 21,6 г активной основы в 78,4 г арктического дизельного топлива (образец 14).

Пример 5. В трехгорлый реактор, снабженный мешалкой, насадкой Дина-Старка с обратным холодильником и термометром, загружали 66 г (0,3 моль) синтетических жирных кислот фракции С₁₀-С₁₄ (М.м.=220 у.е.) и 63 г (0,6 моль) диэтаноламина. Реакционную массу нагревали при перемешивании до 90-100^oС. Затем добавляли 12,4 г (0,2 моль) борной кислоты и поднимали температуру реакционной смеси со 100 до 180^oС в течение 2 ч. При температуре 120^oС начиналась отгонка воды. По достижении 180^oС реакционную смесь выдерживали еще 2 ч, а затем охлаждали. За время реакции отогналось 11 см³ воды. Получили активную основу ингибитора с соотношением борная кислота : диэтаноламин : смесь жирных кислот как 1:3:1,5. Товарную форму ингибитора получали, растворяя 30 г активной основы в 70 г керосина ТС-1 (образец 18).

Другие составы, выбранные для испытаний, представлены в таблице.

Полученные образцы ингибитора представляют собой жидкость от желтого до темно-коричневого цвета с температурой застывания от -40 до -52^oС.

Защитный эффект предлагаемого ингибитора коррозии в минерализованных сероводородсодержащих средах определяли по ГОСТ 9,506-87. Выдержка 300 ч. В качестве модели агрессивной среды брали модель сточных вод Самотлорского месторождения: [НСО₃ ^-]=1,25 г/дм³; [Сl^-]=10 г/дм³; [H₂S]=1,5 г/дм³; рН 6,4.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Как видно из таблицы, заявленный ингибитор коррозии проявляет более высокое защитное действие по сравнению с прототипом при более низких концентрациях активного вещества.

Кроме того, по сравнению с прототипом, содержащим в своем составе алкилполиамины, обладающие канцерогенными свойствами и кожно-резорбтивным действием, предлагаемый ингибитор не содержит канцерогенных веществ и не обладает кожно-резорбтивным действием. Так один из ингибиторов предлагаемого состава, приготовленный на техническом подсолнечном масле под торговой маркой "СИНОЛ-ЭМИ" (ТУ 2484-007-52412574-01), прошел сертификацию в органах санитарно-эпидемиологического надзора РФ и отнесен к веществам 4 класса опасности (Санитарно-эпидемиологическое заключение 77.01.03.248.П.22600.07.1 от 23.07.01).

Таким образом, можно сделать вывод, что предлагаемый ингибитор коррозии обладает более высоким защитным эффектом и лучшими гигиеническими свойствами по сравнению с прототипом при сохранении низкой температуры застывания.

Формула изобретения

Ингибитор коррозии металлов в водно-нефтяных сероводородсодержащих средах, включающий продукт взаимодействия кислоты, амина и смеси жирных кислот, а также растворитель, отличающийся тем, что в качестве кислоты используют борную кислоту, в качестве амина - диэтаноламин, а в качестве смеси жирных кислот - смесь жирных кислот предельного и непредельного ряда с углеводородным радикалом С₈-С₂₄, при мольном соотношении борная кислота: диэтанолами: смесь жирных кислот, как 1:3:(1-2), при следующем соотношении компонентов, мас.%: Продукт взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и смеси жирных кислот - 20-40 Растворитель - До 100о

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2