Способ защиты стали от коррозии в минерализованных водно-нефтяных средах

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в минерализованных водно-нефтяных средах, содержащих сероводород, ингибиторами и может быть использовано при защите от коррозии трубопроводов и оборудования в нефтяной отрасли. Способ включает добавление в минерализованную водно-нефтяную среду ингибитора коррозии, при этом в качестве ингибитора коррозии используют N-ацетил-2-(2,3-дигидроксициклопентенил)анилин с концентрацией 50-200 мг/л. Технический результат: степень защиты стали составляет 87,8-96,0%. 1 табл.

 

Изобретение относится к способу защиты металлов от коррозии в водно-нефтяных средах ингибиторами и может быть использовано при защите от коррозии оборудования в нефтяной отрасли, контактирующего с минерализованными водно-нефтяными средами, содержащими сероводород.

Известно много производных ароматических и гетероциклических соединений в качестве ингибиторов коррозии в кислых и нейтральных минерализованных средах: 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 алкилпиридинийхлоридов (ТУ 6-01-530-70. Ингибитор коррозии Катапин 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 водно-нефтяных средах, содержащих сероводород.

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 его низкая эффективность в минерализованных водно-нефтяных средах, содержащих сероводород.

Заявленное техническое решение направлено на повышение эффективности защиты стали от коррозии в минерализованных водно-нефтяных средах, содержащих сероводород.

В заявленном техническом решении предложен способ защиты стали от коррозии в минерализованных водно-нефтяных средах, включающий добавление в минерализованную водно-нефтяную среду ингибитора - N-ацетил-2-(2,3-дигидроксициклопентенил)анилина формулы (1)

N-Ацетил-2-(2,3-дигидроксициклопентенил)анилин получают окислением N-ацетил-2-(циклопент-2-енил) анилина перманганатом калия (Дьяченко Д.И. Озонолиз ортоалкенильных производных анилинов и фенолов. - Дис… канд.хим.наук. - Уфа: ИОХ УЩ РАН, 2006). Испытания защитного действия N-ацетил-2-(2,3-дигидроксициклопентенил) анилина в качестве ингибитора коррозии стали в минерализованных водно-нефтяных средах проводили в лабораторных условиях гравиметрическим методом в соответствии с ОСТ 39-099-79 «Ингибиторы коррозии. Метод оценки эффективности защитного действия ингибиторов коррозии в нефтепромысловых сточных водах». В качестве рабочих сред использовали смесь модели минерализованной воды (ММВ) и нефти в соотношении 80:20. В качестве ММВ использовали водно-солевую смесь состава, г/л: NaCl - 111,5; CaCl₂·6Н₂О - 10,8; MgCl₂·2H₂O - 17,0; CaSO₄·2H₂O - 0,3. Содержание Н₂S составляло 900-1500 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 заявляемого реагента и без него. 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 (р), 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 заявленного технического решения подтверждается примерами конкретного выполнения.

Пример 1.

Синтез N-ацетил-2-(2,3-дигидроксициклопентенил)анилина.

К 20 ммоль N-ацетил-2-(2-циклопентенил)анилина в 70 мл ацетона и 10 мл воды при комнатной температуре и интенсивном перемешивании в течение 30 мин прибавляли небольшими порциями 20 ммоль тонкоизмельченного KMnO₄, который по мере растворения почти сразу переходил в нерастворимый осадок. Осадок отфильтровывали, промывали ацетоном и фильтрат упаривали в вакууме. Получили 16.5 г (87%) N-ацетил-2-(2,3-дигидроксициклопентенил)анилина.

Найдено, %: С 77,40; Н 7,22; N 6,79; С₁₃Н₁₇NO₂.

Вычислено: С 77.61; Н 7.46; N 6.97.

Спектр ЯМР Н, (CDCl₃, g, м.д.): 1.70 (м, 2Н, CH₂); 2,12 (с, 3Н, СН₃);

2.45 (м, 2Н, СН₂); 2.83 (м, 2Н, 2(ОН)); 3.68 (м, 1Н, СН); 4.02 (с, 1Н, NH); 4.12 (м, 1Н, СН); 4.97 (м, 1Н, СН); 7.07-7.38 (м, 4Н, Ar).

Пример 2.

Испытания эффективности защитного действия N-ацетил-2-(2,3-дигидроксициклопентенил)анилина в качестве ингибитора коррозии стали проводили по вышеописанной методике.

В минерализованной водно-нефтяной среде, содержащей 1500 мг/л H₂S, скорость коррозии без ингибитора составляет 0,90 г/м²·ч, а в присутствии 200 мг/л N-ацетил-(2,3-дигидроциклопентенил)анилина (далее реагента) - 0,036 г/м²·ч.

Степень защиты от коррозии в указанных условиях составляет 96.0%.

Пример 3.

Испытания эффективности защиты от коррозии прототипом (ингибитор ПБ-5) проводили аналогично примеру 2. Скорость коррозии стали в минерализованной водно-нефтяной среде с содержанием H₂S 1500 мг/л составляет 0,90 г/м²·ч без реагента и 0,504 г/м²·ч в присутствии 200 мг/л прототипа. Степень защиты в указанных условиях составляет 56,0%.

В таблице представлены остальные примеры испытания N-ацетил-2-(2,3-дигидроксипентенил)анилина в качестве ингибитора коррозии стали.

Результаты испытаний, приведенные в таблице, свидетельствуют о высокой эффективности предлагаемого ингибитора коррозии стали в минерализованных водно-нефтяных средах, содержащих сероводород. Наиболее высокая эффективность достигается при концентрации ингибитора от 50 до 200 мг/л. 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 0,504-0,324 г/м²·ч, а степень защиты - 44,1-56,0%.

Преимущества предлагаемого ингибитора коррозии стали по сравнению с прототипом состоят в следующем.

1. Высокая степень защиты от коррозии N-ацетил-2-(2,3-дигидроксицоклопентенил)анилином (87,8-96,0%) по сравнению с прототипом (44,1-56.0%).

2. Снижение скорости коррозии стали в присутствии Н-ацетил-2-(2,3-дигидроксициклопентенил)анилина в 6,2-25 раза, а в присутствии прототипа - 1.78-2.57 раза.

3. Эффективными дозировками предлагаемого ингибитора являются 50-200 мг/л (степень защиты 87,8-96,0%), а в прототипе даже при дозировках 200 мг/л степень защиты не превышает 56,0%. Полученные результаты позволяют сделать вывод о высокой эффективности предлагаемого способа защиты стали от коррозии в минерализованных водно-нефтяных средах, содержащих сероводород, который может найти применение в нефтяной отрасли.

Табл.1 Результаты испытаний N-ацетил-2-(2,3-дигидроксициклопентенил)анилина в качестве ингибитора коррозии стали в минерализованных водно-нефтяных средах
№№ примера	Содержание сероводорода, мг/л	Концентрация ингибитора, мг/л	Скорость коррозии, г/м2·ч	Степень защиты, %
	ММВ: нефть=80:20 1500	-	0,90	-
2		200	0,036	96,0
3 (прототип)	200	0,504	56,0
4		100	0,054	94,0
5		50	0,108	88,7
	1200		0,76
6		200	0,041	94,6
7 (прототип)	200	0,35	48,0
8		100	0,06	92,0
9		50	0,093	87,8
	900		0,58
10		200	0,04	93,1
11 (прототип)	200	0,324	44,1
12		100	0,058	90,0
13		50	0,071	87,8

Способ защиты стали от коррозии в минерализованных водно-нефтяных средах, включающий добавление в минерализованную водно-нефтяную среду ингибитора коррозии, отличающийся тем, что в качестве ингибитора коррозии используют N-ацетил-2-(2,3-дигидроксициклопентенил)анилин с концентрацией 50-200 мг/л.