ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ ПРОЛОНГИРОВАННОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ НЕФТЕПРОМЫСЛОВОГО И НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ (ВАРИАНТЫ)
CORROSION INHIBITOR OF PROLONGED ACTION FOR PROTECTION OF OIL FIELD AND OIL-REFINING EQUIPMENT (VERSIONS)

Изобретения относятся к области нефтепромысловой и нефтеперерабатывающей промышленности, в частности составам, обеспечивающим надежную защиту в средах, содержащих растворенный сероводород или углекислый газ, и обладающим высокой сорбционной активностью по отношению к металлическим поверхностям.
Известен антикоррозионный реагент, описанный в патенте США (US 4,900,458, МПК C23F 11/04, 1988 г.), представляющий собой смесь полиалкиленполиамина, карбоновой кислоты, неионогенного ПАВ и тяжелого углеводородного растворителя.
Известное вещество имеет с заявляемыми следующие общие существенные признаки: вещество содержит полимерное соединение, неионогенное ПАВ, растворитель.
Существенными недостатками композиции являются сложность синтеза полимерной основы, высокая токсичность применяемого тяжелого ароматического растворителя, использование в качестве сырья хлорсодержащих продуктов.
Известен полимер, описанный в заявке на выдачу патента США (US 2006/0062753, МПК A61K 31/785, 2004 г.), используемый как биоразлагаемый ингибитор коррозии и биоцид (антисептик). Полимер содержит полимерную четвертичную аммониевую соль, полученную в реакции полиэпигалогидрина с третичным амином, где полиэпигалогенгидрин получен в реакции полимеризации эпигалогидрина в присутствии мономерного поли спирта, и ингибитор доставляется в коррозирующую систему в растворенном виде.
Известное вещество имеет с заявляемыми следующие общие существенные признаки: содержит полимерную четвертичную аммониевую соль.
Ингибитор коррозии обладает следующими недостатками: сложность синтеза и высокая стоимость полученного продукта.
8
20
8
20
Наиболее близким к предлагаемым изобретениям по технической сущности и достигаемому эффекту является состав для защиты нефтепромыслового оборудования от сероводородной и углекислотной коррозии, содержащий высшие жирные кислоты 5-50 мас.%, продукт взаимодействия 1 моля жирного амина с числом углеродных атомов C-C, 10-30 молей окиси этилена и 2 молей фосфорорганического соединения или смесь его с оксиэтилированным амином с числом углеродных атомов C-C и степенью оксиэтилирования 10-30, 3-20 мас.%, неионогенное поверхностно-активное вещество 3-20 мас.% и растворитель остальное (патент РФ №2166001, МПК C23F 11/167, 2000 г.).
Известное вещество имеет с заявляемыми следующие общие существенные признаки: вещество содержит полимерное соединение, неионогенное ПАВ, растворитель.
Состав обладает следующими недостатками: в составе используются фосфорорганические соединения, в качестве растворителя применяются углеводороды, в том числе и токсичные канцерогенные ароматические.
Задачей изобретения является создание ингибиторов коррозии, лишенных вышеперечисленных недостатков и обладающих более высокими защитными свойствами, способных обеспечить защиту нефтепромыслового оборудования от сероводородной и углекислотной коррозии путем снижения ее скорости (коррозии), увеличение срока службы нефтепромыслового оборудования, контактирующего с коррозионно- агрессивной средой, снижение рабочих дозировок ингибитора при сохранении требуемого защитного эффекта.
Техническим результатом является усиление защитных свойств заявляемых ингибиторов коррозии, снижение скорости коррозии в агрессивных средах, содержащих сероводород и углекислый газ.
n
2n+1
Технический результат достигается тем, что ингибиторы коррозии пролонгированного действия для защиты нефтепромыслового и нефтеперерабатывающего оборудования от сероводородной и углекислотной коррозии включают полимерное соединение, неионогенное поверхностно-активное вещество (ПАВ), спиртовой растворитель, при этом в качестве полимерного соединения содержат алкил- и оксиалкилполиамины, частично кватернизованные по атомам азота, в качестве растворителя одноатомный спирт CHOH, где n=1-4, а в качестве поверхностно-активного вещества низкомолекулярное четвертичное аммониевое основание для защиты от сероводородной коррозии (1 вариант), и для защиты от углекислотной коррозии сложный эфир непредельной дикарбоновой кислоты и спирта (2 вариант) при следующем соотношении компонентов, мас.%: полимерное соединение 5-30, ПАВ неионогенное 5-20, растворитель остальное.
В качестве полимерного соединения, ингибитор углекислотной коррозии, как и ингибитор сероводородной коррозии, содержит алкил- и оксиалкилполиамины, частично кватернизованные по атомам азота:
4
5
6
7
n
2n+1
R, R, R, R=CH, где n=1-20
n
2n
n
2n
M=CH, CHO, где n=1-5
m, x, y=10-10000
В качестве неионогенного поверхностно-активного вещества в случае защиты от углекислотной коррозии ингибитор содержит низкомолекулярное ПАВ - сложный эфир непредельной дикарбоновой кислоты и спирта:
n
2n-1
Q=CH, где n=6-10
n
2n+1
n
2n
M=CH, CHO, где n=3-10
z=1-3
В качестве неионогенного поверхностно-активного вещества в случае защиты от сероводородной коррозии ингибитор содержит низкомолекулярное ПАВ - четвертичное аммониевое основание:
1
n
2n+1
R, R=CH, где n=1-5
2
n
2n-1
R=CH, где n=6-10
3
n
2n+1
2
n
3
RCH, где n=6-20 или (CHO)CH, где n=1-6
X - Cl, Br, OH
n
2n+1
Органический растворитель представляет собой одноатомный спирт CHOH, где n=1-4.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 схематично представлен процесс формирования защитной пленки в процессе ингибирования углекислотной коррозии.
На фиг.2 схематично представлен процесс формирования защитной пленки в процессе ингибирования сероводородной коррозии.
Полимерные макромолекулы за счет наличия множества амино-групп взаимодействуют с адсорбционными центрами на поверхности металла, образуя пленку, препятствующую протеканию коррозионных процессов. Молекулы низкомолекулярного поверхностно-активного вещества, взаимодействуя со свободными, находящимися на поверхности амино- группами адсорбированных полимерных молекул, формируют дополнительный слой, увеличивая, таким образом, прочность образовавшейся защитной пленки (фиг.1).
В процессе ингибирования процессов сероводородной коррозии указанные преимущества также достигаются в результате совместного действия компонентов: макромолекулы полимера за счет взаимодействия кватернизованных амино-групп с поверхностью металла образуют пленку, прочность которой увеличивается при добавлении низкомолекулярного поверхностно-активного соединения, в данном случае, четвертичного аммониевого основания, функция которого заключается во взаимодействии с оставшимися свободными участками поверхности металла (фиг.2).
В результате прочность защитной пленки повышается.
В обоих случаях низкомолекулярное ПАВ за счет высокой проникающей способности мигрирует в наиболее труднодоступные участки металлической поверхности (дефекты металла, трещины, кратеры), в которых вероятность появления питтинговой коррозии наиболее велика, и за счет высокого сродства к поверхности, формирует защитную пленку.
Преимущество заявляемых составов ингибитора коррозии заключается в совместном действии компонентов ингибитора: высокое значение защитного эффекта при стандартных дозировках реагента, повышенная сорбционная активность по отношению к металлическим поверхностям, пролонгированное во времени действие ингибитора, синергетическое антикоррозионное действие компонентов ингибитора, высокая проникающая способность ингибитора.
Способ получения состава ингибитора.
Способ получения ингибитора коррозии заключается в механическом смешении компонентов до получения гомогенного раствора.
Ингибитор для углекислотной коррозии:
Пример 1
n
2n+1
К 5 г полимерного соединения алкил- и оксиалкилполиамина, частично кватернизованного по атомам азота, добавляют 5 г низкомолекулярного ПАВ, содержащего в структуре фрагменты сложного эфира, непредельной дикарбоновой кислоты и спирта, затем добавляют 90 г растворителя - одноатомного спирта СНOН, где n=1-4.
Пример 2
n
2n+1
К 30 г полимерного соединения алкил- и оксиалкилполиамина, частично кватернизованного по атомам азота, добавляют 20 г низкомолекулярного ПАВ, содержащего в структуре фрагменты сложного эфира, непредельной дикарбоновой кислоты и спирта, затем добавляют 50 г растворителя - одноатомного спирта CHOH, где n=1-4.
Ингибитор для сероводородной коррозии:
Пример 1
n
2n+1
К 5 г полимерного соединения алкил- и оксиалкилполиамина, частично кватернизованного по атомам азота, добавляют 5 г низкомолекулярного ПАВ - четвертичного аммониевого основания, затем добавляют 90 г растворителя -одноатомного спирта СНOН, где n=1-4.
Пример 2
n
2n+1
К 30 г полимерного соединения алкил- и оксиалкилполиамина, частично кватернизованного по атомам азота, добавляют 20 г низкомолекулярного ПАВ -четвертичного аммониевого основания, затем добавляют 50 г растворителя - одноатомного спирта CHOH, где n=1-4.
2
2
Антикоррозионную активность полученных составов оценивают на модели сточной воды, близкой по содержанию HS и CO к естественным условиям и в реальных нефтепромысловых средах гравиметрическим методом.
Испытания защитных свойств ингибиторов коррозии были выполнены по ГОСТ 9.506.87 «Ингибиторы коррозии металлов в водонефтяных средах» электрохимическим (для углекислотной коррозии) и гравиметрическим (для сероводородной коррозии) методом.
Углекислотную коррозию можно оценивать в двух режимах: только в водном растворе солей и в виде эмульсии «водный раствор солей-нефть», а для сероводородной коррозии существует только одна методика (условие) оценки.
Защитный эффект Z, % рассчитывают по формуле:
1
2
1
1
2
Z=((П-П)/П)×100, где П - потеря массы образца в не ингибированной среде; П - потеря массы образца в ингибированной среде.
Результаты испытаний предлагаемых составов представлены в таблицах 1, 2, 3.
Испытания проводились в модели сточной воды и в отстое эмульсии нефть-вода (т.е. в естественных условиях).
Электрохимические испытания антикоррозионных свойств в условиях углекислотной коррозии при комнатной температуре (100% обводненность среды, 3% раствор NaCl):
2
Электрохимические испытания антикоррозионных свойств в условиях углекислотной коррозии в системе «нефть-вода» при постоянной продувке CO (80% обводненность среды, температура 40°C, дозирование реагента проводилось в нефтяную фазу):
Гравиметрические испытания антикоррозионных свойств в условиях сероводородной коррозии при комнатной температуре (100% обводненность среды, концентрация сероводорода 100 ppm):
Анализ данных, представленных в таблицах 1, 2, 3, показывает, что предлагаемые составы являются эффективными для защиты нефтепромыслового оборудования от сероводородной и углекислотной коррозии.
При дозировке 20 г на тонну заявляемые ингибиторы коррозии обладают более высоким защитным эффектом.
У ближайшего аналога - дозировка 30 г на тонну и выше.
Заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна» и «изобретательский уровень», так как в данной области техники не выявлено аналогичных решений, и оно явным образом не очевидно для специалиста.
Заявляемое техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость», так как заявляемый ингибитор коррозии может быть получен из известных средств и известными способами.