ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ В КИСЛОЙ СРЕДЕ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНГИБИРОВАННОЙ ГАЛОИДВОДОРОДНОЙ КИСЛОТЫ
INHIBITOR OF CARBON STEEL CORROSION IN ACID MEDIUM AND METHOD OF PRODUCTION OF INHIBITED HALOID-HYDROGEN ACID

Изобретение относится к средствам защиты металлов от коррозии, а именно к ингибитору коррозии в кислой среде, и к способам получения ингибированной галоидводородной кислоты, которые могут быть использованы в нефтяной промышленности для кислотной обработки буровых скважин, а также для обработки призабойных зон нефтяных и водонагнетательных скважин.
Известен ингибитор коррозии углеродистой стали в солянокислотной среде, который представляет собой продукт взаимодействия бензиламина с уротропином (SU №141048, БИ №17, 1961 г.).
Известно использование анилина и уротропина в качестве ингибитора коррозии углеродистых сталей в растворах соляной кислоты (Алцыбеева А.И., Левин С.З. «Ингибиторы коррозии металлов», Л.: Химия, 1968, с.28-29).
Однако известные ингибиторы недостаточны эффективны.
Наиболее близким по решаемой задаче, технической сущности и достигаемому эффекту является ингибитор коррозии углеродистой стали в солянокислой среде на основе уротропина и сульфата меди, содержащий дополнительно 1-нафтиламин гидрохлорид или 1-нафтиламин, анилин, моноэтаноламин и воду (RU №2288298, МПК С23F 11/04, 27.11.2006).
Однако известный ингибитор является многокомпонентным и недостаточно эффективным при ингибировании соляной кислоты, что приводит к коррозионному разрушению нефтепромыслового оборудования и транспортных средств, используемых для ее перевозки.
Известен способ получения ингибированной соляной кислоты, включающий предварительное разбавление абгазной соляной кислоты сначала водой, а затем раствором, полученным путем обработки формальдегидом маточного раствора производства хлорамина Б со стадии амидирования бензолсульфохлорида водным раствором аммиака, после чего в нее вводят азотсодержащий ингибитор(патент РФ №2096523, кл. С23F 11/04, 10.10.97).
К недостаткам известного способа ингибирования соляной кислоты относятся сложность процесса, невысокая эффективность ингибирования соляной кислоты при низких концентрациях.
2
12
18
Известен способ получения ингибированной соляной кислоты, включающий разбавление ее водой и ввод в нее азотсодержащего компонента - первичных высших алифатических аминов формулы NHR, где R-углеводородный радикал, содержащий от 10 до 18 атомов углерода или изоалкиламинов, содержащих разветвленную структуру аминов фракции С-C (патент РФ №2159300, кл. С23F 11/04, опубл. 20.11.2000).
Ингибированная соляная кислота, получаемая по известному способу, неоднородна и недостаточно эффективна.
2
2
8
20
12
18
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является известный способ получения ингибированной соляной кислоты, включающий разбавление ее водой и ввод в нее азотсодержащего компонента, в качестве которого берут первичные алифатические амины формулы NHR или смесь первичных и вторичных алифатических аминов формулы NHR, где R-алкил с числом углеводородных атомов С-С или изоалкиламины, содержащие разветвленную структуру аминов фракции С-С, и дополнительный ввод неионогенного поверхностно-активного вещества (НПАВ) и формальдегидсодержащего соединения (ФСС) (RU №2206637, С23F 11/04, 2003). Как вариант способа азотсодержащее соединение предварительно до ввода в водный раствор соляной кислоты смешивают с порцией разбавленной соляной кислотой в соотношении моль/моль и в полученную смесь вводят неионогенное поверхностно-активное вещество (НПАВ) и формальдегидсодержащее соединение (ФСС).
Ингибированная соляная кислота, получаемая по известному способу, недостаточно кондиционна по однородности, что приводит к ее расслоению и снижению степени защиты от коррозии.
В основу настоящего изобретения поставлена задача создания эффективного ингибитора коррозии углеродистой стали в кислой среде, а также создания способа получения ингибированной галоидводородной кислоты, которая соответствует требованиям и нормам технических условий на нее.
Поставленная изобретением задача решается так, что ингибитор коррозии углеродистой стали в кислотной среде, включающий уротропин или полиэтиленполиамин(ПЭПА), соль меди, дополнительно содержит соляную кислоту или смесь 12%-ной соляной и 5%-ной уксусной кислот (при их соотношении (3÷6):1 соответственно) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Уротропин или ПЭПА
5-80
соль меди
0,1-10
Соляная кислота или смесь соляной и
уксусной кислот
остальное,
а также, что в способе получения ингибированной галоидводородной кислоты, включающем разбавление галоидводородной кислоты водой с последующим вводом в раствор кислоты азотсодержащего соединения, в качестве азотсодержащего соединения вводят ингибитор коррозии, приведенный выше.
В варианте способа в ингибированную галоидводородную кислоту дополнительно вводят иодид или спиртовый раствор иодида.
В качестве солей меди берут двухвалентную соль меди, например сульфат меди, или хлорид меди, или медь углекислую основную.
Для приготовления ингибитора коррозии берут соляную кислоту или смесь 12%-ной соляной и 5%-ной уксусной кислот (при их соотношении (3÷6):1 соответственно).
В качестве иодидов вводят, например, иодид калия или иодид натрия, или 8-10% спиртовый раствор иодида, причем в качестве спирта берут, например, этиловый или метиловый спирт.
Ингибитор коррозии получают при последовательном смешении и до полного растворения химических реагентов в соответствии с рецептурой при атмосферном давлении и комнатной температуре (см. табл.1).
Таблица 1
№ п/п
Состав ингибитора коррозии, мас.%
Алифатическое азотсодержащее соединение
Соль меди
Раствор кислоты
1
Уротропин
10
СuCl<sub>2</sub>
5
HCl
85,0
2
Уротропин
20
СuSO<sub>4</sub>
2
HCl+Укс.к-та (3:1)
78,0
3
Уротропин
60
СuCO<sub>3</sub>·Сu(OH)<sub>2</sub>
0,1
HCl
39,9
4
ПЭПА
40
СuSO<sub>4</sub>
1
HCl+Укс.к-та (5:1)
59,0
5
ПЭПА
20
СuCl<sub>2</sub>
10
HCl
70,0
6
Уротропин
80
СuCl<sub>2</sub>
8
HCl+Укс.к-та (4:1)
12,0
7
Уротропин
50
СuSO<sub>4</sub>
6
HCl
44,0
Таблица 2
№ п/п
Состав ингибированной кислоты, мас.%
Эффективность ингибирования,%
Галоидводородная кислота
ИК по п.1 из табл. 1
Иодид или спирт. р-р иодида
1
HCl техн.
99,5
№1
0,5
-
99,6
2
HCl
98,5
№4
0,5
NaJ
1,0
99,8
3
Смесь (HCl+HF)
99,3
№5
0,7
-
99,8
4
Смесь (HCl+HF)
99,0
№6
0,5
Спирт. р-р KJ*
0,5
99,8
5
Смесь (HCl+HF)
99,3
№7
0,7
-
99,9
6
HCl
99,5
№3
0,5
-
99,6
7
HCl
99,2
№6
0,7
Спирт. р-р NaJ**
0,1
99,7
8
HCl
Прототип
-
98,3
9
Смесь (HCl+HF)
Прототип
-
97,2
* - использовался метиловый спирт
** - Использовался этиловый спирт
Коррозионные испытания ингибитора коррозии и полученных ингибированных кислот проводят на образцах стали марки Ст3. Агрессивной средой служат 20-25%-ная соляная кислота, смесь кислот с содержанием НСl 20-25% и HF 3-5%.
3
3
В прибор для определения скорости коррозии, состоящий из стеклянного цилиндра вместимостью 400 см, меткой на 250 см с пришлифованной пробкой, в которой имеется отверстие для выхода водорода, стеклянного стержня с крючками для подвешивания стальных пластин, заливают кислоту и помещают 4 пластины из стали марки Ст3. Пластины предварительно измеряют, промывают водой, спиртом, ацетоном, сушат и взвешивают. Цилиндры с пластинами помещают в термостат или водяную баню с температурой (20±3)°С. Через 24 ч пластины вынимают из раствора, промывают водой, спиртом, ацетоном, сушат и взвешивают.
2
Скорость коррозии (V) в г/мч вычисляют по формуле:
;
1
2
где m, m - масса пластины до начала анализа и после, г;
2
S - площадь пластины, м;
24 - время анализа.
2
Площадь пластины (S) в м вычисляют по формуле:
;
где а - длина пластины, мм;
b - ширина пластины, мм;
с - толщина пластины, мм.
Эффективность ингибирования (Z) определяют как отношение разницы в скорости коррозии стали в неингибированной и ингибированной кислотах к скорости коррозии в неингибированной кислоте:
o
2
где V - скорость коррозии стали в неингибированной кислоте г/м ч;
1
2
V - скорость коррозии стали в ингибированной кислоте, г/мч.
Из представленных в таблицах 1-2 данных видно, что заявленный ингибитор коррозии для кислых сред является эффективным и может быть использован не только для ингибирования соляной кислоты, но и для смеси соляной и фтористоводородной кислот, а ингибированные галоидводородные кислоты, полученные заявленным способом, соответствуют требованиям, предъявляемым к ингибированным кислотам.
Приготовленные заявленным способом ингибированные кислоты стабильны при перевозке и хранении, обладают широким спектром использования в различных отраслях промышленности.