СПОСОБ ЗАЩИТЫ СТАЛИ ОТ СЕРОВОДОРОДНОЙ КОРРОЗИИ
METHOD OF PROTECTING STEEL FROM HYDROGEN SULPHIDE CORROSION

Изобретение относится к способу защиты металлов от коррозии в сероводородных средах ингибиторами и может быть использовано при защите от коррозии оборудования в нефтяной отрасли, контактирующего с сероводородными средами.
Известны способы защиты стали от коррозии в кислых средах, содержащих сероводород с помощью ингибиторов на основе азотсодержащих гетероциклических соединений, например, катапины, представляющие собой алкилбензилпиридинийхлориды, отличающиеся числом углеродных атомов в алкильной цепи. Известны следующие марки катапинов: А, К, Б-300, БПВ, ЭПВ (ТУ 6-01-530-70), продукты конденсации бензиламина с уротропином. Ингибитор коррозии КПИ-3 представляет собой четвертичную соль пиридиния (ТУ 6-01-11-15-72). Ингибитор коррозии БА-6 представляет собой смесь алкилбензилпиридина и циклического амина по ТУ 6-46893387-34-90. Ингибитор коррозии КИ-1 - смесь 25% катапина Б-300, 25% уротропина и 50% воды.
Однако указанные ингибиторы не обладают достаточно высокой эффективностью защиты в сероводородных средах.
Известен аналог - ингибитор Пеназолин 10-16, представляющий собой смесь имидазолинов и амидов жирных кислот, получаемых конденсацией полиэтиленполиаминов с высокомолекулярными жирными кислотами [Иванов Е.С. Ингибиторы коррозии металлов в кислых средах. М.: Металлургия, 1986, с.150-151]. Недостатком указанного ингибитора является низкая его эффективность в сероводородных средах.
1
1
Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является способ защиты стали от сероводородной коррозии [пат. РФ №2354752, кл. C23F 11/14, опубл. 10.05.2009. Бюл. №17], включающий добавление в минерализованную среду, содержащую сероводород, азотсодержащее гетероциклическое соединение, в котором в качестве азотсодержащего гетероциклического соединение используют 2,4,6-три-(1-метил-2-бутенил)анилина в концентрации 25-200 мг/л.
Недостатком известного способа является его недостаточно высокая эффективность ингибитора.
Заявленное техническое решение направлено на повышение эффективности защиты стали от коррозии в минерализованных средах, содержащих сероводород.
В заявленном техническом решении способ защиты стали от сероводородной коррозии включает добавление в минерализованную среду, содержащую сероводород, азотсодержащее гетероциклическое соединение, причем в качестве азотсодержащего гетероциклического соединения используют 1,3-диамил-5-аминобензоил-6-метилурацил в концентрации 25-200 мг/л. В минерализованной среде содержание сероводорода составляет до 1000 мг/л.
1,3-Диамил-5-аминобензоил-6-метилурацил (ДАБМУ)
получают взаимодействием 5-аминобензоил-6-метилурацила с амилом бромистым в среде диметилформамида (ДМФА) и в присутствии тетрабутиламмонийбромида и карбоната калия по следующей методике.
2
3
4
3
3
2
4
3
2
4
2
2
3
3
2
3
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
3
2
2
1
1
3
1
3
1
3
1
3
6
1
3
В трехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, загружали 1 г (0,0045 моль) 5-аминобензоил-6-метилурацила, 1.24 г карбоната калия KCO, 100 мл диметилформамида и тетрабутиламмонийбромид; реакционную массу перемешивали при комнатной температуре 3 ч и оставляли на ночь. Затем прибавляли 1.53 мл (0.012 моль) амила бромистого и нагревали 16 ч при 160°C. Охлажденную реакционную смесь отфильтровывали, фильтрат выпаривали при пониженном давлении, остаток растворяли в хлороформе, промывали водой и сушили над сульфатом магния MgSO. Растворитель удаляли при пониженном давлении, получили 1.5 г (86%) 1,3-диамил-5-аминобензоил-6-метилурацила в виде густого масла. Спектр ЯМР Н (CDCl, δ, м.д.): 0.88-0.93 (м, 6H, 2 CH(CH)N, CH(CH)N); 1.33-1.40 (м, 8H, CH(CH)N, CH(CH)N CH(CH)N, CH(CH)N); 1.63-1.79 (м, 4H, CHCHN, CHCHN); 2.28 (с, 3H, CHC); 3.89 (т, 2H, CHN, J=7.6 Гц); 3.95 (т, 2H, CHN, J=7.6 Гц); 7.68 (с, 1H, NH); 7.40-7.95 (м, 5H, ArH).
Испытания защитного действия 1,3-диамил-5-аминобензоил-6-метилурацила в качестве ингибитора коррозии стали в сероводородных средах проводили в лабораторных условиях гравиметрическим методом в соответствии с ГОСТ 9506-89 «Ингибиторы кислотной коррозии».
2
2
4
2
2
2
В качестве рабочих сред использовали модель сточной воды состава, г/л: NaCl - 111.5; CaCl·6HO - 10.8; CaSO·2HO - 0.3; MgCl·6HO - 6.0. Содержание сероводорода в сточной воде составляло 1000 мг/л. В качестве образцов-свидетелей использовали пластинки из стали марки ст. (ГОСТ 380-90). Обезжиренные и высушенные до постоянного веса образцы из стали марки 3 помещали в рабочую среду на 6 ч при 20°C с добавлением предложенного ингибитора и без него. По истечении времени выдерживания образцы тщательно промывали в струе воды, погружали на 5-10 минут в раствор щелочи, вновь 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)
1
2
2
где m-m - изменение массы, г S - площадь образца, м; t - продолжительность испытания, ч,
1
2
где p - скорость коррозии в среде без ингибитора, г/м·ч;
2
2
p - скорость коррозии в ингибированной среде, г/м·ч.
Сущность заявленного технического решения подтверждается примерами конкретного выполнения, представленными в таблице.
Таблица
№ п/п
Концентрация ДАБМУ, мг/л
Скорость коррозии, г/м<sup>2</sup>·ч
Степень защиты, %
Контроль
-
0.84
0
1
250
0.036
95.7
2
200
0.037
95.6
3
100
0.063
92.5
4
50
0.087
89.6
5
25
0.128
84.8
6
20
0.386
54.0
Результаты испытаний, приведенные в таблице, свидетельствуют о высокой эффективности предлагаемого ингибитора коррозии стали в сероводородных средах. Наиболее высокая эффективность достигается при концентрации ингибитора от 25 до 200 мг/л. При повышении концентрации ингибитора выше 200 мг/л степень защиты существенно не меняется (опыт 1), а при понижении его концентрации ниже 25 мг/л наблюдается резкое снижение степени защиты (опыт 6).
Предлагаемый ингибитор проявляет антикоррозионную активность при концентрациях сероводорода в сточной воде до 1000 мг/л.
Преимущества предлагаемого ингибитора коррозии стали по сравнению с прототипом состоят в следующем.
1. Высокая степень защиты от коррозии 1,3-диамил-5-аминобензоил-6-метилурацила (84,8-95,6%) в минерализованной среде, содержащей сероводород.
2. Снижение скорости коррозии стали в присутствии 1,3-диамил-5-аминобензоил-6-метилурацила в 6-20 раз.
Полученные результаты позволяют сделать вывод о высокой эффективности предлагаемого способа защиты стали от коррозии в сероводородных средах, который может найти применение в нефтяной отрасли.