ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ СТАЛИ В МИНЕРАЛИЗОВАННОЙ ВОДНОЙ ФАЗЕ ВОДНО-НЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ
STEEL CORROSION INHIBITOR IN MINERALISED WATER PHASE OF WATER-OIL EMULSIONS

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий ингибиторами и может быть использовано при защите от коррозии оборудования, контактирующего с минерализованной водной фазой водно-нефтяных эмульсий, содержащих сероводород, т.е. в нефтяной отрасли.
Известно много ингибиторов коррозии на основе производных формальдегида, аминов и различных органических соединений: продукт конденсации амина с альдегидом (ТУ 6-02-7-138-80. Ингибитор ГМУ. Введ. 01.01.80.13 с); смеси азотсодержащего и формальдегидсодержащего соединения (RU 2259424 C1, 27.08.2005); продукт конденсации бензиламина с уротропином (ТУ 6-02-1192-79. Ингибитор коррозии БА-6. Введ. 01.01.80.13 с); ингибитор коррозии, содержащий этоксилированный продукт конденсации алкилфенолов, полиалкилен-полиаминов и формальдегида (RU 2063478 C1, 25.02.1993); состав, состоящий из продукта конденсации моно- и дихлорфенолов с формальдегидом и диметиламином (RU 2092612 C1, 11.10.1995).
Однако указанные ингибиторы не обладают высокой эффективностью защиты в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий, содержащих сероводород. Ближайшим аналогом по структуре и эффективности является ингибитор коррозии B-2, представляющий собой продукт конденсации аммиака и кубовых остатков от разгонки бензилхлорида с альдегидом (ТУ 6-01-147-67. «Ингибитор коррозии B-2» Введ. 24.03.68. 11 с.)
Недостатком указанного ингибитора является низкая его эффективность в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий, содержащих сероводород.
Заявленное техническое решение направлено на повышение эффективности ингибиторов коррозии стали в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий, содержащих сероводород.
В заявленном техническом решении это достигается составом для ингибирования коррозии стали в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий, включающем аммиак - в виде аммиака водного (25%-ный водный раствор) или жидкого аммиака; аллилгалогенид - аллил хлористый или металлил хлористый, формальдегид - в виде формалина или параформальдегида, и в качестве растворителя - водорастворимый спирт, или воду, или их смесь при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Аммиак (аммиак водный или жидкий аммиак)
8.98-13.2
Аллилгалогенид (аллил хлористый
или металлил хлористый)
20.21-35.28
Формальдегид (формалин или параформальдегид)
7.93-11.70
Водорастворимый спирт, или вода, или их смесь
до 100
Композицию готовят следующим образом. В емкость с мешалкой загружают расчетное количество аммиака (водный аммиак или жидкий аммиак), аллил-хлорид (аллил хлористый или металлил хлористый) и растворитель, перемешивают при температуре 35-45°C в течение 2-3 часов. Далее в полученную смесь постепенно вводится расчетное количество формальдегида (формалин или параформальдегид) с последующим перемешиванием еще в течение 2-3 часов. Готовый продукт имеет следующие параметры.
Жидкость от светло-коричневого до темно-коричневого цвета.
3
Плотность 0,999-1,053 г/см.
Температура застывания - от минус 31° до минус 45°C.
2
2
2
2
4
2
2
Испытания защитного действия заявляемой композиции в качестве ингибитора коррозии стали в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий проводили в лабораторных условиях гравиметрическим методом в соответствии с ГОСТ 9.506-87 «Ингибиторы коррозии металлов в водно-нефтяных средах». В качестве рабочих сред использовали смесь модели минерализованной воды (ММВ) и нефти или модели нефти (гексан или гептан) в соотношении 80:20. В качестве ММВ использовали водно-солевую смесь состава, г/л: NaCl - 163,00; CaCl·6HO - 34,00; MgCl·2HO - 17,0; CaSO·2HO - 0,14. Содержание HS составляло 1200 мг/л. В качестве образцов-свидетелей использовали образцы стали марки 3 (ГОСТ 380-90).
Испытания проводили следующим образом: в два стеклянных сосуда, снабженных перемешивающим устройством и нижним тубусом с краном, заливали нефть (или модель нефти: гексан или гептан) и раствор минерализованной пластовой воды в предусмотренном соотношении, перемешивали в течение 5 минут со скоростью, обеспечивающей образование эмульсии. В один из сосудов дозировали исследуемый ингибитор и продолжали перемешивание в обоих сосудах в течение 30 минут, после чего эмульсию отстаивали до разделения фаз.
Обезжиренные и высушенные до постоянного веса образцы из стали 3 помещали в минерализованные водные фазы водно-нефтяных эмульсий, полученные по вышеописанной методике, на 6 часов при 20°C. 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 (p), степень защиты стали от коррозии (Z) определяли в соответствии с формулами (1) и (2)
где m1-m2 - изменение массы, г;
2
S - площадь образца, м;
t - время испытания, ч.
2
где p1 - скорость коррозии в среде без ингибитора, г/м ч;
2
р2 - скорость коррозии в ингибированной среде, г/м ч.
Сущность заявляемого технического решения подтверждается примерами конкретного выполнения.
Пример 1.
В емкость с мешалкой загружается 8.98 г (8.98%) аммиака жидкого, 20,21 г (20,21%) аллила хлористого и 49.38 г (49.38%) растворителя (39.38 г воды и 10 г этилового спирта), перемешивается при температуре 35-45°C в течение 2 часов. Далее в полученную смесь постепенно вводится 21,43 г (в пересчете на формальдегид 7,93%) формалина с последующим перемешиванием еще в течение 2 часов. Полученный продукт имеет следующие параметры.
Жидкость коричневого цвета.
3
Плотность - 0,999 г/см.
Температура застывания - минус 31°C.
Пример 2.
Испытания эффективности защитного действия полученной композиции в качестве ингибитора коррозии стали проводили по вышеописанной методике.
2
2
2
В минерализованной водной фазе, содержащей 1200 мг/л HS, скорость коррозии без ингибитора составляет 0,90 г/мч, а в присутствии 200 мг/л заявляемой композиции (далее реагента) - 0,018 г/мч.
Степень защиты от коррозии в указанных условиях составляет 98.0%.
Пример 3.
2
2
2
Испытания эффективности защиты от коррозии прототипом (ингибитор В-2) проводили аналогично примеру 2. Скорость коррозии стали в минерализованной водной фазе с содержанием HS 1200 мг/л составляет 0,90 г/мч без реагента и 0,486 г/мч в присутствии 200 мг/л прототипа. Степень защиты в указанных условиях составляет 46,0%.
В таблице 2 представлены остальные примеры испытания заявляемой композиции в качестве ингибитора коррозии стали.
Результаты испытаний, приведенные в таблице 2, свидетельствуют о высокой эффективности заявляемой композиции в качестве ингибитора коррозии стали в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий, содержащих сероводород. Наиболее высокая эффективность защиты наблюдается при концентрациях аммиака в композиции от 8.98 до 13.25%. При снижении содержания аммиака ниже 8.98% эффективность защиты резко уменьшается, а при повышении содержания аммиака выше 13.25% эффективность защиты существенно не увеличивается. Наиболее высокая эффективность достигается при концентрации заявляемой композиции от 50 до 200 мг/л. При повышении концентрации композиции выше 200 мг/л степень защиты существенно не меняется, а при понижении концентрации композиции ниже 50 мг/л наблюдается резкое снижение степени защиты.
Таблица 1
Примеры приготовления композиций ингибитора коррозии
№
Исходные данные для приготовления композиции
Показатели полученной композиции
Композиции
Ам
АГ
ФД
P
Цвет
Плотность, г/см<sup>3</sup>
T заст., °C
АВ
АЖ
АХ
МАХ
ФА
ПФД
ВА
СП
1
8.98
20.21
21.43
39.38
10.0 эс
Коричневый
0.999
-31
2
40
22.5
23.84
10.0
3.66 мс
Темно-кор.
1.015
-33
3
44.8
25.2
9.88
15.0
5.12 пс
Светло-кор.
1.024
-35
4
12.2
32.47
29.08
13.0
13.25 эс
Коричневый
1.04
-39
5
13.25
35.27
31.62
10.0
9.86 мс
Темно-кор.
1.053
-43
6*
32.0
18.0
19.08
15.0
15.92 эс
Светло-кор.
0.98
-30
7*
14.0
37.26
33.38
7.0
8.36 мс
Темно-кор.
1.067
-45
Примечания: Ам - аммиак, АГ - аллилгалогенид; ФД - формальдегид; Р - растворитель; АВ - аммиак водный; АЖ - аммиак жидкий; АХ - аллил хлористый; МАХ - металлил хлористый; ФА - формалин; ПФД - параформальдегид; ВА - вода; СП - спирт; ЭС - этиловый спирт; МС - метиловый спирт; ПС - пропиловый спирт; 6* и 7* - запредельные значения состава композиции
Таблица 2
Результаты испытания композиций ингибитора коррозии <img file="00000003.tif" he="6" wi="32" img-content="undefined" img-format="tif" />
№ примера
№ композиции
Концентрация ингибитора, мг/л
Скорость коррозии, г/м<sup>2</sup> ч
Степень защиты, %
Контроль
0.90
2
1
200
0.018
98.0
3
прототип
200
0.486
46.0
4
1
100
0.036
96.0
5
1
50
0.0558
93.8
6
2
200
0.0216
97.6
7
2
100
0.0423
95.3
8
2
50
0.0585
93.5
9
3
200
0.027
97.0
10
3
100
0.09
95.2
11
3
50
0.0612
93.2
12
4
200
0.0171
98.1
13
4
100
0.0333
96.3
14
4
50
0.0639
92.9
15
5
200
0.0162
98.2
16
5
100
0.0369
95.9
17
5
50
0.0603
93.3
18
6
200
0.0126
86.0
19
6
100
0.01962
78.2
20
6
50
0.0279
69.0
21
7
200
0.01755
98.05
22
7
100
0.0351
96.1
23
7
50
0.0594
93.4
24
Прототип
100
0.576
36,0
Преимущества заявляемой композиции в качестве ингибитора коррозии стали по сравнению с прототипом состоят в следующем.
1. Высокая степень защиты от коррозии заявляемой композиции (92.9-98,2%) по сравнению с прототипом (36,0-46.0%).
2. Снижение скорости коррозии стали в присутствии заявляемой композиции в 14-52.6 раза, а в присутствии прототипа - 1.56-1.85 раза.
3. Эффективными дозировками заявляемой композиции являются 50-200 мг/л (степень защиты 92,9-98,2%), а в прототипе даже при дозировках 200 мг/л степень защиты не превышает 46,0%.
Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что заявляемая композиция является эффективным ингибитором коррозии стали в минерализованной водной фазе водно-нефтяных эмульсий, содержащих сероводород, т.е. может найти применение в нефтяной отрасли.