Ингибитор наводороживания и общей коррозии стали в средах, содержащих сероводород

(51) Комитет Российской федерации по патентам и товарным знакам ИЗОБРЕТЕН(7.1) Институт физической химии РАН(73) Институт физической химии РАН(54) ИНГИБИТОР НАВОДОРОЖИВАНЩЕЙ КОРРОЗИИ СТАЛИ В СРЕДАХ, СЖАЩИХ СЕРОВОДОРОД(57) Изобретение относинаводороживания и коррожет быть использовано длсредах с высоким содердобыче и транспортировкизобретения: ингибиторкил24-триазол 62 -садиазол 7 - 13; н-алкилты 22-28. 2 табл. ИЯИ ОБ ОДЕРОПИСАН ПАТЕНТУтся к защите металлов от зии ингибиторами и моя защиты трубной стали в жанием сероводорода при е нефти и газа. Сущность содержит, мас%: 3,5-диал; 2,5-диалкил,3,4-окамиды карбоновой кисло2004625 5 10 15 7-13 мас.%,М- -СМ2 ф 1 Изобретение относится к защите металлов от наводороживания и коррозии ингибиторами и может быть использовано для защиты трубной стали от наводороживания и коррозии в средах с высоким содержанием сероводорода при добыче и транспортировке нефти и газа, Ингибитор эффективен при высокой степени обводненности среды, являющейся наиболее опасной в коррозионном отношении.Известно применение ряда азотсодержащих гетероциклических оснований в качестве ингибиторов сероводородной коррозии стали, Указанные соединения . имеют невысокий защитный эффект от общей коррозии в средах с высоким содержанием сероводорода даже при больших концентрациях ингибитора (500 мг/л) и не обеспечивают защиту от наводороживания,Известно применение в качестве ингибиторов наводороживания и коррозии аминонитрилов общей формулы где и 1 или 2;В алкильный радикал, содержащий 1-6 атомов углерода;В 1 и В 2 атомы водорода или алкильные радикалы, содержащие 1-20 атомов углерода.Это наиболее эффективные ингибиторы наводороживания стали в сероводородсодержащих средах, Самым эффективным соединением класса аминонитрилов является диалкиламинонитрил общей формулы где В и В 1 - алкильные радикалы, содержащие 5-12 атомов углерода;Я 2 - алкильный радикал, содержащий 1-4 атомов углерода.Это соединение и рассматривается в качестве прототипа. Его наибольшая эффективность проявляется в средах рН 3,6. При переходе к более слабокислым средам (рН =5) эффективность торможения наводороживания и коррозии уменьшается. Ингибитор-прототип испытывали при концентрациях сероводорода 1200-1700 мг/л, проводили его испытания при предельном насыщении сероводородом (3000 мг/л). Результаты испытаний представлены в табл. 1.Недостатками прототипа являются: 30 35 40 45 50 55 низкий защитный эффект от наводороживания и общей коррозии стали особенно при высоких концентрациях сероводорода (3000 мг/л);низкий защитный эффект в слабокислых средах (рН - 4-6).Целью изобретения является повышение защитного эффекта ингибитора наводороживания и общей коррозии стали, особенно при большой концентрации сероводорода, в том числе в слабокислых средах,Поставленная цель достигается тем, что ингибитор наводороживания и общей коррозии стали имеет следующий состав 3,5-диадкил,2,4-триазол Я - ц 62-68 мас.%, ЙН 2,5-диалкил,3,4-оксадиазол 1 1 Й-сс-й 0н-алкиламид карбоновой кислоты Й - С-М- К 22-28 мас.%,1НгдеЯ - алкильный радикал, содержащий 5-7 атомов углерода,При радикале, содержащем меньше 5 или больше 7 атомов углерода, эффективность ингибитора значительно меньше.Данных об использовании заявляемой композиции в качестве ингибитора наводороживания и общей коррозии не обнаружено. Известно лишь использование 3,5-дигептил,2,4-триаэола в качестве ингибитора общей коррозии меди, серебра, железа, никеля и их сплавов в воздушной атмосфере и сероводородсодержащих средах. Указаний на использование этого соединения в качестве ингибитора наводороживания не обнаружено, Эффективность ингибитора оценивали по изменению цвета образца, она составляет 50 даже при высоких концентрациях ингибитора (0,1 - 50 г/л).Проведенные испытания отдельных компонентов заявляемого ингибитора показали, что заметным защитным эффектом обладает лишь 3,5-диалкил,2,4-триазол (см. табл. 1 и табл. 2). Хотя другие два компонента не обладают заметным защитным эффектом, композиция из трех компонентовИспытания ингибитора в средах, являющихся моделями реальных сред нефтегазопромыслов, проводили следующим образом.П р и мер 1.Ингибитор состава 3,5-дигексил,2,4-триазол ( 1 З 6С 6 Н 1 ЙН%Н испытывали на стали 20, применяемой в нефтегазовой промышленности, В качестве коррозионной среды испольэовали водогептановую эмульсию, насыщенную сероводородом (Снз 3000 мг/л, рН 4,5, т 25 С) при соотношении фаз вода: гептан 9;1. Концентрация ингибитора 25 мг/л. Использовали среду беэ минерализации. Время экспозиции образцов 7 ч.Защитный эффект от общей коррозии определяли путем измерения потери массы образцов стали после экспозиции в среде и удаления продуктов коррозии и рассчитывали по формуле- х 100%,где М - потеря массы образца в среде безингибитора:Ми - потери массы образца в среде сингибитором.Он равнялся 90%.В рамках этого примера рассмотримпроявление сверхсуммарного эффекта, Приконцентрации ингибитора в среде 25 мг/лконцентрация 3.5-дигексил,2,4-триазола существенно превосходит по эффективности 3,5-диалкил,2,4-триаэол, наблюдается выраженный сверхсуммарный эффект как по торможению общей коррозии так и наводороживания, 35 телен выигрыш при применении заявляемого ингибитора в средах без минерализации,где максимальная величина плотности потока водорода уменьшается с 17,0 мА/см до45 6,5 мА/см, а плотность стационарного по 2тока водорода с 1,0 р А/см до 0,3 р А/смВ среде с минерализацией, соответственнос 15,0,и А/см до 8,5 р А/см и с 6,0 мА/смдо 5,0,и А/см.50 Следует отметить, что способы получения отдельных компонентов композиции известны,Основной компонент 3,5-диалкил,2,4 триазол получают, например, из 3,5-диал 55 кил-амино,2,4-триазола реакцией дезами ни рова ния,5 10 15 20 25 16 мг/л, 2,5-дигексил,3,4-оксадиазола 2,5 мг/л, н/гексиламида энантовой кислоты 6 мг/л, Но последние два компонента имеют нулевой защитный эффект даже при концентрациях 10 мг/л, а первый компонент менее эффективен, чем ингибитор в целом даже при одинаковой концентрации в среде (см. табл. 1), При применении ингибитора в минерализованной среде для защиты от общей коррозии и в торможении процесса наводороживания эффект сверхсуммарности еще более нагляден (см. табл, 1 и табл. 2),Защитный эффект ингибитора по торможению процесса наводороживания стали определяли с использованием электрохимического метода измерения патока водорода через стальную мембрану, рекомендованного в РД 39-0147103-368-86 Министерства нефтяной промышленности СССР для испытания ингибиторов наводороживания стали. Защитный эффект характеризуется максимальной величиной плотности потока водорода и величиной плотности стационарноо потока водорода. Эти величины в рассматриваемом примере составляли 6,5 р А/см и 0,3 р А/см соответственно. Испытания ингибитора и его компонентов при другой концентрации и в минерализованной среде проводили как в примере 1. Результаты приведены в табл, 1, 2,Как видно из табл. 1 и табл: 2 предлагаемый способ повышает защитный эффект от общей коррозии в минерализованных средах с высоким содержанием сероводорода(3000 мг/л) с 35% до 85% и с 39% до 90% в средах без минерализации, а также повышает защитный эффект от наводороживания в средах с высоким содержанием сероводорода (3000 мг/л). Особенно значиБыл предложен способ получения 2,5 диалкил,3,4-оксадиазолов из алифатиче(56) Жовнирчук В,М., соавт, Защита металлов, 18. 1982, М 4, с. 638 - 641,ских карбоновых кислот и солянокислогогидразина,Одним иэ широко применяемых методов получения амидов (3-й компонент) явля- Патент США М 4404167, С 23 Е 11/00,ется ацилирование аминов. 5 1984. Таблица 1 Результаты испытаний заявляемого ингибитора по защите стали от общей коррозии,4 Отдельные компоненты заявляемого ингибитора3,5-дигексил 1,2,4-три азол Концентрация ингибитора в среде,мг/л Скоростькоррозии, г/м ч СтепеньзащитыК % Скорость коррозии, г/м ч СтепеньзащитыК Оо10 2004625 Таблица 2 Результаты испытаний заявляемого ингибитора по защите стали от наводороживания всреде, насыщенной сероводородом (Сн 2 з 3000 мг/л, рН 4,5). С минерализацией 5 йаСБеэ минерализации Ингибитор 15,0 6,0 17,0 1,0 25 Диалкиламинонитрил й 2 М-Й -СМЗаявляемый ингибитор /композиия и и Й - С 6 Н 13/ 5,0 0,3 8,5 25 6,5 Отдельные компоненты заявляемого ингибитора3,5 дигексил,2,4-триаэол 17,0 8,5 20,0 М - МС-С Н Мн 2,5-дигексил 1,3,4-оксадиазол 42,0 35,0 34,0 27,0 М - й11 111 З 6-С, С-СБН 1О 31,0 32,0 25,0 40,0 45,0 34,0 36,0 Без ингибито а 27,0 н-гексиламид энантовой кислоты О 11 С 6 Н 1- С-Й-С Н 6 1 З 1 Концентрация ингибитора в среде,мг/л Максимальная величина плотности потока водорода, мА/см 2 Величина плотности стационарного потока водорода мА/см Максимальная величина плотности потока водорода мА/см Величина плотно- СТИ СТЭЦИ- онарного потока водорода мА/см2004625 М - М1 1В-С С ЙО Формула изобретения ИНГИБИТОР НАВОДОРОЖИВАНИЯ И;ОБЩЕЙ КОРРОЗИИ СТАЛИ В СРЕДАХ,СОДЕРЖАЩИХ СЕРОВОДОРОД, на осно-ве азотсодержащих органических соединений, отличающийся тем,. что в качестве н.длкиламидыкарбоновой азотсодержащих органических соединений, 10 кислотыон содержит смесь, мас,ф:3,5-Диалкил,2,4-триазола 62 -68 22-28 О И 3 - С-М-ВН Составитель А.ЧалыхТехред М.Моргентэл Корректор Е.Папп РедакторЗаказ 3381 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская нэб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 1 : где й - алкильный радикал, содержащий 5.А ю ее+осад эзо а 20