СПОСОБ ЗАЩИТЫ СТАЛИ ОТ СЕРОВОДОРОДНОЙ КОРРОЗИИ
METHOD FOR PROTECTING STEEL FROM HYDROGEN SULFIDE 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 сероводородсодержащих средами.
Известны способы защиты стали от коррозии в кислых средах с помощью ингибиторов на основе ароматических и гетероциклических соединений: ингибитор С-5У, состоящий из смеси производных хинолина (ТУ 6-03-7-21-79. Введ. 15.02.1980.12 с.); ингибитор коррозии ТДА, состоящий из кубовых остатков дистиллияции толуилендиизоцианатов (ТУ 6-03-31-81. Введ. 12.03.1982.12 с); ингибитор КИ-1, представляющий собой смесь алкилбензилпиридина, циклического амина в виде солянокислых солей (ТУ6-01-873-76. Введ. 17.02.1966. 14 с.); ингибитор ОР-2, представляющий собой продукт взаимодействия хинолиновых оснований и хлористого бензила (ТУ 6-03-7-19-79. Введ. 13.04.1980, 13 с.); ингибитор БА-6, представляющий собой смесь N,N,N-трибензилтригидросиммтриазина и N-метилбензиаминометилена (ТУ 6-02-11-92-79. Введ. 18.02.1980. 12 с.); ингибитор 2,4,6-три-(1-метил-2-бутенил)анилина (ТУ 2458-006-20833127-2008. Введ. 18.03.2009. 13 с.);
Однако указанные ингибиторы не обладают высокой эффективностью защиты в сероводородсодержащих средах.
Ближайщим аналогом по структуре и эффективности является ингибитор КИ-1, представляющий собой смесь алкилбензилпиридина, циклического амина в виде солянокислых солей (ТУ 6-01-873-76. Введ. 17.02.1966. 14 с.).
Недостатком указанного ингибитора является низкая его эффективность в сероводородсодержащих средах.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в повышении эффективности защиты стали в сероводородсодержащих средах.
В заявленном техническом решении предложен способ защиты стали от сероводородной коррозии, включающий добавление в сероводородсодержащую среду хлористого N-[(2,4-диметил-6-(1'-метил-2'-бутенил)фениламинооксоэтил)]пиридиния (1) в концентрации 25 - 200 мг/л полученного по [Абдрахманов И.Б. Амино-перегруппировка Кляйзена и превращения орто-алкенилариламинов. - Дис. … докт. хим. наук. - Уфа: УрО БНЦ Институт химии АН СССР, 1989].
2
2
4
2
2
2
Испытания защитного действия хлористого N-[(2,4-диметил-6-(1'-метил-2'-бутенил)фениламинооксоэтил)]пиридиния (1) в качестве ингибитора коррозии стали в сероводородсодержащих средах проводили в лабораторных условиях гравиметрическим методом в соответствии с ОСТ 39-099-79 «Ингибиторы коррозии. Метод оценки эффективности защитного действия ингибиторов коррозии в нефтепромысловых сточных водах», ВНИИСПТнефть, 1980 г. В качестве рабочих сред использовали модель сточной воды (МСВ) состава, г/л: NaCI - 111.5; CaCI.6HO - 10.8; CaSO.2HO - 0.3; MgCI.6HO - 17.00. Содержание сероводорода составляло 1200 мг/л. В качестве образцов-свидетелей использовали пластинки из стали марки 3 (ГОСТ 380-90).
Обезжиренные и высушенные до постоянного веса образцы из стали марки 3 помещали в рабочую среду на 6 часов при 20°С 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 (р), степень защиты стали от коррозии (Z) определяли в соответствии с формулами (1) и (2)
1
2
где m-m - изменение массы, г;
2
S - площадь образца, м;
t - время испытания, ч.
1
2
где р - скорость коррозии в среде без ингибитора, г/м ч;
2
2
р - скорость коррозии в ингибированной среде, г/м ч.
Сущность заявленного технического решения подтверждается примерами конкретного выполнения.
Пример 1.
Синтез хлористого N-[(2,4-диметил-6-(1'-метил-2'-бутенил)фениламино-оксоэтил)]пиридиния.
Хлористый N-[(2,4-диметил-6-(1'-метил-2'-бутенил)фениламино-оксоэтил)]пиридиний получали ацилированием 2,4-диметил-6-(1'-метил-2'-бутенил)-анилина хлорацетилхлоридом в бензольном растворе в присутствии щелочных агентов. При нагревании последних с эквимолярным количеством пиридина в бензоле получены с хорошим выходом четвертичные соли пиридиния. В круглодонную колбу помещали 2.0 г поташа и раствор 4.0 г (0.025 моля) соединения 2,4-6-(1'-метил-2'-бутенил)-анилин в 20 мл бензола. При перемешивании прикапывали раствор 3.7 г (0.03 моля) хлорацетилхлорида в 10 мл бензола. При нагревании последних с эквимолярным количеством пиридина в бензоле получены с хорошим выходом четвертичная соль пиридиния - хлористого N-[(2,4-диметил-6-(1'-метил-2'-бутенил)фениламино-оксоэтил)]пиридиния, 25 г (56%). т.пл. 48-49°С
20
25
2
Найдено %: %: С 69.10; Н 7.03; С1 0.52; N 8.34. CHC1NO.
Вычислено, %: С 69.67; Н 7.26; С1 10.30; N 8.13.
3
3
3
3
2
Спектр ПМР (СДС1, δ, м.д.): 1.13 д (3Н, СН); 1.60 д (3Н, СН); 2.26 с (6Н, СН); 3.36 с (2СН, СН); 4.96 м (1Н, СН); 5.16 м (1H, СН); 5.50 м (2Н, СН СН); 7.28-9.17 м (9Н, Ar).
Пример 2.
2
2
2
Испытания эффективности защитного действия хлористого N-[(2,4-диметил-6-(1'-метил-2'-бутенил)фениламинооксоэтил)]пиридиния (1) в качестве ингибитора коррозии стали проводили по вышеописанной методике. В МСВ с Cнs = 1200 мг/л скорость коррозии без ингибитора составляет 0.87 г/м ч, а в присутствии 200 мг/л хлористого N-[(2,4-диметил-6-(1'-метил-2'-бутенил)фениламино-оксоэтил)]пиридиния (далее реагента) - 0.033 г/м ч. Степень защиты от коррозии в указанных условиях составляет 96.2%.
Пример 3.
2
2
Испытания эффективности защиты от коррозии прототипом-ингибитор КИ-1 проводили аналогично примеру 2. Скорость коррозии в МСВ составляет 0.87 г/м ч без реагента и 0.46 г/м ч в присутствии 200 мг/л прототипа. Степень защиты в указанных условиях составляет 47.1%.
В таблице представлены остальные примеры испытания реагента в качестве ингибитора сероводородной коррозии стали.
2
Результаты испытаний, приведенные в таблице, свидетельствуют о высокой эффективности предлагаемого ингибитора коррозии стали в сероводородсодержащих 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, а при понижении его концентрации ниже 25 мг/л наблюдается резкое снижение степени защиты. В случае прототипа при концентрации 200 мг/л скорость коррозии составляет 0.46 г/м ч, а степень защиты равна 47.1%.
Преимущества предлагаемого ингибитора коррозии стали по сравнению с прототипом состоят в следующем:
1. Высокая степень защиты от коррозии хлористым N-[(2,4-диметил-6-(1'-метил-2'-бутенил)фениламинооксоэтил)]пиридинием (1) (90.0-96.2%) по сравнению с прототипом (47.1%).
2. Снижение скорости коррозии стали в присутствии хлористого N-[(2,4-диметил-6-(1'-метил-2'-бутенил)фениламинооксоэтил)]пиридиния (1) в 9.77-25.76 раза, а в присутствии прототипа - 1.85 раза.
3. Эффективными дозировками предлагаемого ингибитора являются 25-200 мг/л (степень защиты 90.0-96.2%), а в прототипе даже при дозировках 200 мг/л степень защиты не превышает 47.1%.
Полученные результаты позволяют сделать вывод о высокой эффективности предлагаемого способа защиты стали от коррозии в сероводородсодержащих средах, который может найти применение в нефтяной отрасли.