Ингибитор коррозии
CORROSION INHIBITOR

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности для защиты оборудования и трубопроводов, эксплуатируемых в сероводородсодержащих и углекислых агрессивных средах.
Известен ингибитор коррозии в гидрокарбонатных и сероводородсодержащих средах, (патент на изобретение РФ 2550451, МПК C23F 11/167, дата публикации 10.05.2015), который содержит, мас. %: 2-алкилимидазолин 5,0-50,0, серосодержащий компонент 0,1-10,0, шестичленное циклическое органическое соединение 5,0-50,0, продукт взаимодействия полиамидов с уксусной кислотой 0,5-19,0, органический растворитель 4,0-83,0 и воду остальное. В качестве органического растворителя могут быть использованы: метанол, по ГОСТ 2222-95; моноэтиленгликоль (МЭГ) по ГОСТ 19710-83; диэтиленгликоль (ДЭГ) по ГОСТ 10136-77; бутиловый спирт по ГОСТ 5208-81; пропиловый спирт по ТУ 2632-106-4449379-07; изопропиловый спирт по ГОСТ 9805-84; пропил-бутиловая фракция (ПБФ) по ГОСТ 17071-91 или их смесь. Указанный ингибитор имеет низкую температуру застывания до минус 45°С, рабочая концентрация 20-40 мг/л.
Недостатками известного ингибитора коррозии являются:
- возможность применения в его составе в качестве одного из основных компонентов (до 83%) вещества II класса опасности - метилового спирта, оказывающего негативное воздействие на организм человека (гипоксия, ацидоз, направленное действие на нервную систему);
- необходимость применения большого количества ингибитора для достижения его действия ввиду высокой рабочей концентрации 20-40 мг/мл.
Известен ингибитор коррозии (патент на изобретение РФ 2421549, МПК C23F 11/04, дата публикации 20.06.2011), содержащий продукт взаимодействия карбоновых кислот и ПЭПА и растворитель, деэмульгатор, а в качестве растворителя спирт С1-С4 и/или ароматический углеводород или углеводород изостроения при следующем соотношении компонентов, мас. %: продукт взаимодействия карбоновых кислот и ПЭПА 10,0-70,0 деэмульгатор 0,1-2,0 спирт С1-С4 и/или ароматический углеводород или углеводород изостроения остальное. Ингибитор является эффективным в отношении сероводородной и углекислотной коррозии, рабочая концентрация 20-40 мг/л.
Недостатком известного ингибитора является то, что необходимо применять большое количество ингибитора для достижения его действия ввиду высокой рабочей концентрации 20-40 мг/мл.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является ингибитор коррозии (патент на изобретение РФ 2710700, МПК C23F 11/14, дата публикации 09.01.2020), характеризующийся тем, что он содержит активную основу - смесь аминоамидов и имидазолинов, образованную реакцией жирных кислот таллового масла с сырьем для производства активной основы ингибитора коррозии, модификатор и растворитель, при этом он дополнительно содержит стабилизатор - смесь этиленгликоля с пентаэритритом с массовым отношением (10-20):1, в качестве модификатора - уксусную кислоту и меркаптоэтанол, а в качестве растворителя - метанол или смесь метанол : вода с массовым отношением 0,6-1,2, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
активная основа
10-20
стабилизатор
5,5-10,5
модификатор, в том числе:
уксусная кислота
5,1-7,0
меркаптоэтанол
0,5
растворитель
остальное
Известный ингибитор имеет низкую температуру застывания - ниже минус 50°С, является эффективным в минерализованных и кислых средах, рабочая концентрация 20-40 мг/л.
Недостатками известного ингибитора коррозии являются:
- применение в его составе в качестве растворителя (до 80%) вещества II класса опасности - метанола, оказывающего негативное воздействие на организм человека (гипоксия, ацидоз, направленное действие на нервную систему);
- необходимость применения большого количества ингибитора для достижения его действия ввиду высокой рабочей концентрации 20-40 мг/мл.
Задача изобретения состоит в разработке состава ингибитора коррозии безопасного для потребителей, характеризующегося низкой температурой замерзания, обеспечивающего высокий защитный эффект.
Технический результат - снижение опасного воздействия ингибитора коррозии на здоровье потребителей, снижение рабочей концентрации.
Технический результат достигается тем, что ингибитор коррозии, включающий активную основу, образованную реакцией жирных кислот таллового масла с сырьем для производства активной основы ингибитора коррозии, согласно изобретению, в качестве активной основы содержит медный комплекс солей имидазолина, в качестве компонента, снижающего температуру, содержит полный метиловый эфир трифосфоната триэтаноламина при следующем соотношении компонентов, масс. %:
Медный комплекс солей имидазолина
20-40
Полный метиловый эфир трифосфоната триэтаноламина
60-80
Технический результат достигается тем, что медный комплекс солей имидазолина включает соль имидазолина и медьсодержащие углеродные наноструктуры.
Технический результат достигается тем, что соль имидазолина содержит полиамин, карбоновую кислоту таллового масла, ледяную уксусную кислоту.
Технический результат достигается тем, что полный метиловый эфир трифосфоната триэтаноламина включает триэтаноламин, фосфорную кислоту техническую, метиловый спирт.
В заявленном ингибиторе коррозии в результате химических реакций высокоопасные вещества (II класс опасности), такие как метиловый спирт и фосфорная кислота, в присутствии триэтаноламина связываются и образуют малоопасный эфир - полный метиловый эфир трифосфоната триэтаноламина (IV класс опасности), который используют в качестве компонента, снижающего температуру замерзания ингибитора.
Синтезированный комплекс солей имидазолина обеспечивает ингибитору защитный эффект от действия сероводородсодержащих и углекислых сред, а использование наноструктур в составе комплекса позволяет снизить концентрацию ингибитора, при которой он проявляет защитные свойства.
Соответствие заявленного решения критерию изобретения «промышленная применимость» показано на примере получения ингибитора, который позволяет проиллюстрировать изобретение, однако не ограничивает его.
Ингибитор коррозии получают следующим образом.
Для получения соли имидазолина смешивают 460 г полиамина (триэтанолтетраамин или полиэтиленполиамин), 530 г карбоновой кислоты таллового масла (олеиновая, стеариновая) и 10 г ледяной уксусной кислоты. Полученную смесь нагревают до 215-250°С в течение 3-4 часов. Полученная соль имидазолина имеет коричневый цвет.
К 1 кг полученной соли добавляют 10 г медьсодержащих углеродных наноструктур и перемешивают до образования медного комплекса солей имидазолина изумрудного цвета. Контроль образования медного комплекса проводят на спектрофотометре при длине волны 400 нм.
Для получения полного метилового эфира трифосфоната триэтаноламина на 1 моль триэтаноламина берут 3,75 моль фосфорной кислоты технической (массовая доля 80%). Процесс смешения ведут в реакторе диссольвере. Образование трифосфоната триэтаноламина идет с выделением тепла, при котором происходит саморазогрев системы до температуры 130-135°С. Перемешивание системы ведут с отводом тепла.
При образовании трифосфоната триэтаноламина происходит окрашивание системы из коричневого цвета в зеленый цвет.
Охлаждают систему до 80°С. Далее добавляют метиловый спирт в количестве 7,5 моль. Первые порции добавления метилового спирта вызывают его вскипание и поднятие давления в реакторе. Процесс ведут при оборотах мешалки 100-120 оборотов в минуту.
Процесс образования полного метилового эфира трифосфоната триэтаноламина сопровождается изменением цвета от зеленого до желтого цвета. Эфир имеет легкий запах груши.
-1
Полученный эфир контролируют на ИК-Фурье спектрометре на наличие связи С-О-Н (характерной для алифатических одноатомных спиртов) в диапазоне 2450-2500 см. При заданном мольном соотношении исходных компонентов свободных групп алифатических одноатомных спиртов не обнаружено.
Для получения ингибитора коррозии смешивают 30 масс. % медного комплекса солей имидазолина и 70 масс. % полного метилового эфира трифосфоната триэтаноламина.
Показатели полученного ингибитора коррозии и прототипа представлены в таблице.
Согласно представленным данным, ингибитор коррозии имеет температуру замерзания минус 60°С. Снижение температуры эксплуатации ниже минус 60°С нецелесообразно из-за отсутствия необходимости применения ингибиторов коррозии при более низких температурах.
Таким образом, полученный ингибитор коррозии не содержит в своем составе свободных опасных веществ (II, III класс опасности), оказывающих негативное влияние на организм потребителей, и является малоопасным (IV класс опасности), имеет низкую температуру замерзания до минус 60°С, обладает защитными свойствами от действия сероводородсодержащих и углекислых сред при рабочей концентрации 10-15 мг/л.