ИНГИБИТОР КИСЛОТНОЙ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ
INHIBITOR OF ACID METAL CORROSION

Изобретение относится к технике защиты металлов от кислотной коррозии, в т.ч. протекающей при повышенных температурах, с помощью ингибиторов и может быть использовано для защиты нефтепромыслового оборудования при кислотных обработках скважин, отмывке оборудования от минеральных отложений или травлении металлов.
Известно большое количество ингибиторов кислотной коррозии металлов /Иванов Е.С. Ингибиторы коррозии металлов в кислых средах. - М.: Металлургия, 1986. - 175 с./. Аналогами предлагаемого ингибитора являются ацетиленовые соединения, в т.ч. 2-бутин-1,4-диол. Однако при повышенных температурах они осмоляются и не обеспечивают эффективной защиты металла / Подобаев Н.И., Котов В.И., Воскресенский А.Г. О химическом превращении диметилкарбинола при коррозии стали в соляной кислоте. /В сб. Ученые записки №340. - М.: МГПИ им. В.И. Ленина, 1971. - С.27-31/. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому ингибитору являются соединения нуклеофильного типа: неорганические анионы (например, галогениды, роданид) или амины (например, уротропин, гексаметилендиамин, моноэтаноламин) или тиомочевина и ее производные /Алцыбеева А.И., Левин С.З. Ингибиторы коррозии металлов (справочник). - Л.: Химия, 1968. - 264 с./. Из них наиболее эффективен гексаметилендиамин, однако и его применение не обеспечивает эффективной защиты при повышенных температурах (>110°C), которые могут возникать, например, при кислотной обработке нефтяных скважин.
Техническим результатом заявленного изобретения является эффективное снижение скорости кислотной коррозии металлов при повышенных температурах.
Технический результат достигается тем, что ингибитор, содержащий соединения нуклеофильного типа, дополнительно содержит аминотриазол или его производные при следующем соотношении компонентов (% вес.):
соединения нуклеофильного типа
2-90
аминотриазол или его производные
10-98
В качестве соединения нуклеофильного типа использовались неорганические анионы (галагениды, роданид, сульфид) в виде солей щелочных металлов или амины (уротропин, гексаметилендиамин, моноэтаноламин) или тиомочевина и ее производные (фенилтиомочевина, толилтиомочевина, дифенилтиомочевина, метил-изо-тиомочевина).
В качестве аминотриазола или его производных использовали 3-амино-1,2,4-триазол, 4-амино-1,2,4-триазол, 1-амино-1,2,3-триазол-4-ол, 5-(4-амино-1,2,3,-триазол-2-ил)пентанитрил, 2-(4-амино-1,2,3-триазол-2-ил)-5-гидроксиметил)тетрагидрофуран-3,4-диол.
Ниже приводятся примеры конкретных составов предлагаемого ингибитора и подробное описание изобретения, поясняющее его техническую сущность.
Пример 1. Ингибитор содержит (% вес.):
гексаметилендиамин
2
3-амино-1,2,4-триазол
98
Пример 2. Ингибитор содержит (% вес.):
гексаметилендиамин
90
3-амино-1,2,4-триазол
10
Пример 3. Ингибитор содержит (% вес.):
гексаметилендиамин
50
3-амино-1,2,4-триазол
50
Эти и другие примеры конкретных составов предлагаемого ингибитора, которые использовались при проведении коррозионных испытаний, сведены в таблицах 1 и 2.
1
2
2
1
Для оценки эффективности исследуемых композиций в отношении высокотемпературной кислотной коррозии металлов проводили коррозионные исследования на цилиндрических образцах стали 45, нержавеющей стали 1Х18Н9Т, латуни М62, цинка Ц0, алюминиевого сплава Д16 диаметром 20 и длиной 50 мм. Образцы зачищали наждачной бумагой, обезжиривали спиртом, сушили, взвешивали на аналитических весах. Опыты выполнялись в автоклавах с кварцевыми сосудами, заполненными раствором 5,0 М соляной кислоты, содержащей 2% ингибитора. Образцы помещали в раствор кислоты при 100°C, герметизировали автоклав, за 5 минут нагревали его до 120°C, выдерживали при этой температуре 1 ч, далее за 5 мин охлаждали систему до 100°C и извлекали образцы. После коррозионных испытаний образцы промывали водой, удаляли ластиком слой шлама, высушивали спиртом и определяли убыль массы на аналитических весах. По убыли массы рассчитывали скорость коррозии металла. Об эффективности ингибиторов судили по величинам коэффициентов торможения (γ=K/K, где К - скорость коррозии в присутствии ингибитора; К - скорость коррозии в отсутствие его).
Таблица 1
Влияние соотношения компонентов предлагаемого ингибитора на его защитные свойства в отношении стали 45
Пример
Ингибитор
γ
Гексаметилендиамин
3-амино-1,2,4-триазол
1
2
98
>100
2
90
10
>100
3
50
50
>100
4
1
99
7
5
91
9
8
2-бутин-1,4-диол (аналог)
5
Гексаметилендиамин (прототип)
10
Данные табл.1 свидетельствуют, что смесь гексаметилендиамина и 3-амино-1,2,4-триазола при соблюдении указанных соотношений компонентов (примеры 1-3) синергетически взаимодействуют и обеспечивают более эффективное подавление коррозии стали 45 в условиях испытаний, чем 2-бутин-1,4-диол (аналог) и гексаметилендиамин (прототип).
Нарушение указанных соотношений компонентов ведет к резкому снижению защитных свойств ингибитора (примеры 4, 5).
Природа обнаруженного синергетического эффекта в настоящее время не ясна. Однако установлено, что применение в составе композиции в качестве соединений нуклеофильного типа - неорганических анионов (галагениды, роданид, сульфид) в виде солей щелочных металлов (табл.2, примеры 6, 7, 8, 9, 10), или аминов (уротропин, гексаметилендиамин, моноэтаноламин) (табл.2, примеры 11, 12), или тиомочевины и ее производных (фенилтиомочевина, толилтиомочевина, дифенилтиомочевина, метил-изо-тиомочевина) (табл.2, примеры 13, 14, 15, 16) не ведет к потере эффективности защиты.
К потере эффективности не приводит также использование в качестве производного аминотриазола - 4-амино-1,2,4-триазола или 1-амино-1,2,3-триазол-4-ол или 5-(4-амино-1,2,3,-триазол-2-ил)пентанитрила или 2-(4-амино-1,2,3,-триазол-2-ил)-5-гидроксиметил)тетрагидрофуран-3,4-диол (табл.2, примеры 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16).
Таблица 2
Влияние состава предлагаемого ингибитора на его защитные свойства в отношении стали 45. Соотношение компонентов: соединение нуклеофильного типа: производные аминотриазола=50:50
Пример
Ингибитор
γ
Соединения нуклеофильного типа
Производные аминотриазола
6
иодид калия
3-амино-1,2,4-триазол
>100
7
бромид калия
3-амино-1,2,4-триазол
>100
8
фторид калия
4-амино-1,2,4-триазол
>100
9
роданид калия
4-амино-1,2,4-триазол
>100
10
сульфид натрия
1-амино-1,2,3-триазол-4-ол
>100
11
уротропин
1-амино-1,2,3-триазол-4-ол
>100
12
моноэтаноламин
5-(4-амино-1,2,3,-триазол-2-ил)пентанитрил
>100
13
фенилтиомочевина
5-(4-амино-1,2,3,-триазол-2-ил)пентанитрил
>100
14
толилтиомочевина
5-(4-амино-1,2,3,-триазол-2-ил)пентанитрил
>100
15
метил-изо-тиомочевина
2-(4-амино-1,2,3, -триазол-2-ил)-5-гидроксиметил)тетрагидрофуран-3,4-диол
>100
16
дифенилтиомочевина
2-(4-амино-1,2,3,-триазол-2-ил)-5-гидроксиметил)тетрагидрофуран-3,4-диол
>100
2-бутин-1,4-диол (аналог)
5
Гексаметилендиамин (прототип)
10
Данные таблиц 3, 4, 5 и 6 свидетельствуют, что предлагаемый ингибитор (состав по примеру 3) превосходит ингибиторы прототип и аналог и в отношении защиты от кислотной коррозии нержавеющей стали 1Х18Н9Т (пример 3.1), латуни М62 (пример 3.2), цинка Ц0 (пример 3.3), алюминиевого сплава Д16 (пример 3.4).
Таблица 3
Влияние предлагаемого ингибитора (состав по примеру 3) на торможение коррозии нержавеющей стали 1Х18Н9Т
Пример
γ
3.1
54
2-бутан-1,4-диол (аналог)
2
Гексаметилендиамин (прототип)
4
Таблица 4
Влияние предлагаемого ингибитора (состав по примеру 3) на торможение коррозии латуни М62
Пример
γ
3.2
30
2-бутин-1,4-диол (аналог)
3
Гексаметилендиамин (прототип)
4
Таблица 5
Влияние предлагаемого ингибитора (состав по примеру 3) на торможениеи коррозии цинка Ц0
Пример
γ
3.3
>100
2-бутин-1,4-диол (аналог)
1,5
Гексаметилендиамин (прототип)
5
Таблица 6
Влияние предлагаемого ингибитора (состав по примеру 3) на торможение коррозии алюминиевого сплава Д16
Пример
γ
3.4
54
2-бутин-1,4-диол (аналог)
2
Гексаметилендиамин (прототип)
4
Таким образом, результаты коррозионных испытаний свидетельствуют, что предлагаемый ингибитор кислотной коррозии превосходит ингибитор-аналог и ингибитор-прототип по своим защитным свойствам в отношении кислотной коррозии металлов при повышенных температурах.
Использование предлагаемого ингибитора позволит существенно увеличить сроки службы нефтепромыслового оборудования в условиях кислотной обработки скважин с повышенной температурой в забое, а также снизить потери металлов при кислотной отмывке оборудования от минеральных отложений или травлении металлов при повышенных температурах.