СОСТАВ ДЛЯ ИНГИБИРОВАНИЯ СОЛЯНОКИСЛОЙ КОРРОЗИИ СТАЛИ
COMPOSITION FOR INHIBITING HYDROCHLORIC ACID CORROSION OF STEEL

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии углеродистой стали в кислых средах. В частности, к способу получения ингибирующего состава, на основе частично модифицированного полиэтиленполиамина (ПЭПА), бензилбромида и легкого таллового масла (ЛТМ), который может быть использован в нефтегазодобывающей отрасли, металлургии и энергетике при различных видах кислотной обработки изделий, оборудования, карбонатных пород и транспортировке кислот. Применение солянокислотной обработки скважин, дающей положительный эффект в виде увеличения нефте- и газоотдачи, сопровождается отрицательными последствиями, связанными с коррозией оборудования скважин. Именно поэтому при солянокислотной обработке скважин требуется применение ингибиторов коррозии - веществ, замедляющих протекание коррозионных процессов.
Целью изобретения является разработка нового состава, на основе простых стадий, дешевых реагентов и растворителей, обеспечивающего эффективную защиту стали от коррозии при солянокислотной обработке скважин.
Поставленная цель достигается применением нового состава - бензилированной полиэтиленполиаминной матрицы, предварительно функционализированной введением фрагмента тиосемикарбазида конденсированного с ЛТМ, что позволило получить высокий защитный эффект стали Ст3 в диапазоне концентраций 50÷200 мг/л в растворе 15% HCl.
Известны технические ингибирующие составы на основе полиэтиленполиамина (ПЭПА) или полипропиленполиамина (ПППА) с хлористым бензилом, в присутствии уротропина, изопропилового спирта и неионогенного ПАВ, показывающий высокую ингибирующую активность в кислых и водно-солевых средах (Патент РФ №2350689). Применение смесевых ингибиторов не позволяет учитывать вклад, вносимый каждым компонентом в защитное действие, в результате чего происходит перерасход реагентов и ресурсы используются нерационально.
Начальная частичная модификация полиэтиленполиаминной матрицы позволяет направленно вводить функциональные элементы, обладающие ингибирующей активностью, в совокупности с ингибирующими бензильными фрагментами, что сохраняет эффективность защитного действия наряду с сокращением количества вводимых компонентов. Подобный подход решает проблему воспроизводимости результатов в случае смены сырья для активной основы.
Исследуемый ингибирующий состав, предназначенный для подавления скорости кислотной коррозии, достигается предварительной модификацией ПЭПА - вводят тиосемикарбазидный фрагмент, который в дальнейшем взаимодействует с ЛТМ. При этом, количественное соотношение реагентов позволяет предполагать наличие свободных аминных групп в ПЭПА, которые задействуют последующим бензилированием.
Способ получения ингибитора кислотной коррозии подтверждается следующими примерами.
2
2
4
2
Пример 1. В лабораторную установку, состоящую из трехгорлой кругло донной колбы необходимого объема, магнитной мешалки, колбонагревателя, термопары, насадки Клайзена, насадки Дина-Старка, капельной воронки с противодавлением, термометра, нисходящего холодильника Либиха, колбы-приемника, склянки Дрекселя и водоструйного насоса с краном сброса давления, загружают ПЭПА (2,5 мл, 1 экв.), добавляют изопропиловый спирт, затем при перемешивании и 30°С добавляют КОН (0,75 г, 0,25 экв.). Полученный раствор перемешивают при 30°С в течение 10 минут, затем медленно, в течение 30 минут прикапывают CS (0,8 мл, 0,25 экв.) с одновременным нагревом реакционной массы до 40°С. Спустя 1 час к реакционной смеси медленно, в течение 20 минут, прикапывают NH⋅HO (0,6 мл, 0,25 экв.) с одновременным нагревом до 80°С. Спустя 1,5 часа реакционную смесь охлаждают до 55°С и при перемешивании и дегазации прикапывают раствор ЛТМ (4,42 г, 0,5 экв.) в n-ксилоле (10 мл) в течение 40 минут. Перемешивают при заданных условиях 16 часов. Далее отгоняют из полученной реакционной смеси изопропиловый спирт при пониженном давлении и 50°С. После этого, реакционную смесь кипятят с насадкой Дина-Старка 6 часов, при интенсивном перемешивании. Затем охлаждают полученную реакционную массу до 75°С и отгоняют растворитель прямой перегонкой при пониженном давлении с поэтапным повышением температуры до 145°С. Полученный состав охлаждают до 25°С и сушат на воздухе в течение 24 ч. Далее, реакционную массу растворяют в толуоле, охлаждают до 0°С и прикапывают бензилбромид (3,2 мл, 0,5 экв) в течение 5 минут. Перемешивают при заданной температуре 20 минут, затем постепенно, в течение 2 часов нагревают до 70°С. Через 15 часов реакционную массу охлаждают до 55°С, после чего отгоняют растворитель прямой перегонкой при пониженном давлении. В результате получают новый противокоррозионный состав в виде жидкой коричневой массы. Полученный продукт - бензилированный ПЭПА, включающий функциональный фрагмент тиосемикарбазида конденсированного с ЛТМ. Для введения ингибитора в коррозионную среду его предварительно растворяют в этиловом или изопропиловом спирте, присутствие которых не влияет на скорость коррозии. Исследуемые растворы ингибитора не образуют пены при интенсивном перемешивании.
Пример 2. Коррозионные испытания проводят в лабораторных условиях гравиметрическим методом в 15% растворе соляной кислоты в воде. Ингибитор в растворы вводят, предварительно растворяя его в этиловом или изопропиловом спирте. Образцы изготовлены из Ст3 в соответствии с ГОСТ 380-71. Время экспозиции образцов в данных условиях 24 часа. После завершения испытаний продукты коррозии удаляются с поверхности стали, и рассчитывается скорость коррозии (1) и защитный эффект ингибитора (2):
2
2
o
где K - скорость коррозии стали, [г/(м⋅ч)]; m - масса исходного образца, г; m - масса образца после испытания и удаления продуктов коррозии, г; S - площадь поверхности образца, м; τ - время испытания, ч.
о
2
где К и K - скорость коррозии стали в неингибированном растворе и с добавлением ингибитора, [г/(м⋅ч)].