Інгібітор корозії чорних металів

Інгібітор корозії чорних металів, що являє собою продукт реакції поліалкіленполіамінів з жирними карбоновими кислотами, наступної конденсації з альдегідами і заміщеними фенолами і взаємодії отриманого продукту з жирними карбоновими кислотами, який відрізняється тим, що взаємодію з карбоновими кислотами ведуть з до бавлянням 0,001-1,000 моля ZnO у розрахунку на 1-2 молі жирних кислот, до утворення продукту загальної формули: Корисна модель відноситься до імідазолінових інгібіторів корозії чорних металів, які використовують для захисту від корозії металевого обладнання у нафтогазовидобувній, нафтогазопереробній і нафтохімічній галузях промисловості з боку водновуглеводневих середовищ. Відомі похідні імідазоліну [а.с. СРСР №1504986, 22.06.87p.], прийняті за аналог, загальної формули: ною водою, що негативно впливає, як на процеси видобутку, транспортування і підготовки продукції, що видобувається, так на якість товарної продукції; мала гідролітична стійкість у водних сольових середовищах, що призводить до утворення додаткових відкладень продуктів гідролізу (аміноамідів ЖКК) у застійних зонах обладнання і забивання ними насосів, трубок теплообмінників, холодильників, тощо; слабкі детергентно-диспергуючі властивості у воді та миючі у багатофазних системах; нестабільність товарних продуктів при довготривалому зберіганні (розшарування, випадання осадів, зміна кольору, тощо), а також їх низька технологічність під час використанні в зимовий період. Більш близькими по технічній суті до інгібіторів, що заявляються, є зразки імідазолінового інгібітору корозії чорних металів по а.с. СРСР №1336506, 25.06.85p., прийнято за найближчий аналог. Інгібітор по найближчому аналогу являє собою продукт реакції поліалкіленполіамінів з жирними карбоновими кислотами, наступної конденсації з альдегідами і заміщеними фенолами і взаємодії OH N C R1 N CH2CH2NH CH2 . . nR3COOH mZnO R2 де: R1 - Н, СH2СH2-NH2, CH2CH2NH-CH2CH2-NH2; R2 - залишок жирної карбонової кислоти (ЖКК) із числом атомів вуглецю С10-С34. Використання рішення по аналогу у якості інгібіторів корозії має ряд суттєвих недоліків, а саме: низька захисна дія у двофазних корозійних системах (вуглеводень-вода, вода-вуглеводень, тощо), де корозія протікає з кисневою деполяризацією, навіть при дозах 130-150г/т технологічної рідини; утворення стійких і довговічних емульсій нафти і газового конденсату із пластовою і підтовар 12693 (11) R2 UA C N (19) R1 N (13) U , де: R1=алкіл (алкілен) із числом атомів вуглецю від С10 до С16 і С15 до С21; R2=алкіл С3-С18; R3=алкіл (алкілен) із числом атомів вуглецю від С1 до C21; n=1, 2; m=0,001-1,000. 3 12693 4 продукту конденсації з жирними карбоновими кисність і енергетична економічність промислового лотами. обладнання нафтогазовидобувної, а також техноУ результаті, утворюються продукти загальної логічних установок нафтогазопераробної та нафформули: тохімічної галузей народного господарства. В основу корисної моделі, що заявляється, поOH ставлено задачу удосконалити експлуатаційні характеристики імідазолінових інгібіторів корозії чорних металів по найближчому аналогу шляхом nR1COOH N CH2CH2NH CH N введення у реакційну суміш на стадії взаємодії C продуктів конденсації із карбоновими кислотами R4 R2 R3 R1 певних кількостей оксиду цинку (ZnO), попередньо розрахованих, що забезпечує отримання інгібітоде: рів корозії з більш високими захисними, миючими, і R1=алкіл (алкілен) із числом атомів вуглецю детергентно-диспергуючими властивостями у водC6-C8, C9-C15, С16-С21; но-вуглеводневих системах. R2=СH2-, алкіл С3-С14, аралкіл C8H9, Поставлена задача вирішується тим, що у інгіR3=Н, алкіл С1-С5, С6-Н5-; біторі корозії чорних металів, що являє собою R4=Н, алкіл С1-С5, С6-H5-; продукт реакції поліалкіленполіамінів з жирними n=0, 1, 2. карбоновими кислотами, наступної конденсації з Інгібітор корозії по найближчому аналогу (маральдегідами і заміщеними фенолами і взаємодії ка ТАЛ-25-13-Р), згідно з даними, отриманими під отриманого продукту з жирними карбоновими кисчас його промислового випробування на газоконлотами, взаємодію з карбоновими кислотами веденсатних та нафтових родовищах, а також на дуть з добавлянням 0,001÷1,000 моля ZnO у розтехнологічних установках стабілізації і переробки рахунку на 1÷2 молі жирних кислот, до утворення нафти, ефективно гальмують швидкість корозії продукту загальної формули: чорних металів у вуглеводневих середовищах і в OH двофазних корозійних системах типу вуглеводеньвода, у випадках, коли кількість води в них не перевищує 20%. nR3COOH mZnO N CH2CH2NH CH2 N Таким чином, основним недоліком найближчоC R2 го аналога, є низька ефективність використання у R1 нафтогазовидобувних системах, де кількість водної фази більша, ніж вуглеводневої, що є резульде: татом гідрофобно-гідрофільних властивостей проR1=алкіл (алкілен) із числом атомів вуглецю дуктів у воді. Означений недолік є особливо від С10 до С16 і С15 до С21; суттєвим при видобутку нафти на промислах з R2=алкіл С3-С18; високою обводненістю пластів, а також при трансR3=алкіл (алкілен) із числом атомів вуглецю портуванні технологічних рідин, що видобуваютьвід С1 до С21; ся, в місця збору, підготовки та переробки нафти. n=1, 2; Другим недоліком інгібіторів по найближчому анаm=0,001-1,000. логу є їх невисока миюча дія по відношенню до У порівнянні з найближчим аналогом, не змевідкладень твердих компонентів нафти: парафінів, ншується ефективність захисту від корозійних церезинів та асфальтенів, які накопичуються в руйнувань технологічного і конденсаційносприятливих умовах (зниження тиску в системі, холодильного обладнання установок переробки та розрідження, охолодження, відокремлення із нафпідготовки нафти і газу, виготовленого із чорних ти легких фракцій, які є непоганими розчинниками металів, а додавання ZnO забезпечує: парафінів; шорсткість внутрішніх поверхонь насозбільшення диспергуючих властивостей отрисно-компресорних труб, трубопроводів і резервуаманих продуктів у водній фазі, що, за рахунок збірів, та наявність на них мінеральних відкладень; льшення концентрації інгібітору у воді, забезпечує ламінарний режим перекачування, тощо) під час стабільний захист чорних металів від корозії у видобутку високопарафіністої нафти, починаючи з двофазних корозійних середовищах типу вода60°С. вуглеводень будь-якої обводненості, а також збіСлід підкреслити, що, окрім захисних, миючі льшення терміну "післядії" інгібіторів до 30 діб при властивості, є дуже важливим показником для інгіперебоях у їх подачі в систему; біторів корозії, які використовуються у нафтогазозначне збільшення миючої дії інгібіторів, що видобувній та нафтогазопереробній галузях. Це заявляються у порівнянні з інгібіторами по найпояснюється тим, що наявність у інгібітору корозії ближчому аналогу, що забезпечує ефективне змихороших миючих властивостей забезпечує з його вання твердих парафінових і асфальтенових відкдопомогою не тільки надійно захистити обладнанладень із внутрішніх поверхонь технологічного ня від корозії, а й також видалити (змити) із внутобладнання, трубопроводів і резервуарів при вирішніх поверхонь обладнання мінеральні та оргадобутку високопарафіністої нафти; нічні (асфальтенові та парафінові відкладення). суттєве підвищення детергентних властивосОстаннє дуже позитивно впливає, як на забезпетей отриманих продуктів, що дає можливість започення ефективності захисту від корозії і ламінарбігати повторному відкладенню на поверхнях обність потоку нафти, так і на процеси теплообміну, ладнання твердих відкладень, які були з них змиті у результаті чого суттєво підвищується продуктивраніше, за рахунок їх стабілізації в об'ємі рідини; . . . 5 12693 6 зменшення екологічних ризиків за рахунок повідного зменшення шкідливих викидів у довкілзначного (у 8-12 разів) скорочення кількості пориля. вів промислово-технологічного обладнання і труПерелік, маркування та склад зразків інгібітору бопроводів, внаслідок корозійних руйнувань, і відкорозії, що заявляється, наведено в таблиці 1. Таблиця 1 №№ п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Марка зразка інгібітору ТАЛ-23-1-РЦ-0,01 ТАЛ-23-1-РЦ-0,1 ТАЛ-23-4-РЦ-0,1 ТАЛ-23-15-21-РЦ-0,001 ТАЛ-23-15-21-РЦ-0,01 ТАЛ-23-15-21-РЦ-0,1 ТАЛ-25-13-15-21-РЦ-0,01 ТАЛ-25-13-15-21-РЦ-0,05 ТАЛ-25-13-15-21-РРЦ-1,0 ТАЛ-25-10-16-РЦ-0,001 ТАЛ-25-10-16-РЦ-0,1 ТАЛ-25-10-16/9-РЦ-0,01 ТАЛ-25-10-16/3-РЦ-0,05 ТАЛ-25-19/12-РЦ-0,05 ТАЛ-25-19/12-РРЦ-0,05 R1 C15-21 C15-21 C15-21 C15-21 C15-21 C15-21 C15-21 C15-21 C15-21 C15-21 C15-21 C15-21 С 15-21 C15-21 C15-21 Отримані продукти являють собою рухливі рідини від коричневого до темно-коричневого кольору. По фізико-хімічних характеристиках вони повністю відповідають вимогам, які висуваються до інгібіторів корозії даного класу. Загальна зольність зразків інгібіторів, отриманих при додаванні 0,01 моля ZnO (ТАЛ-23-1-РЦ-0,01, ТАЛ-23-13-1521-РЦ-0,01, ТАЛ-25-10-16/9-РЦ-0,01) знаходиться у межах 0,54-0,76%, що відповідає вимогам до присадок для палив загального призначення. Окрім того, що ZnO у ході синтезу реагує з недисоційованими жирними карбоновими кислотами, утворюючи солі Zn(RCOO)2, він також вступає у взаємодію із алкілфенолами, присутніми у реакторі, утворюючи феноляти: O Zn OOCR3 R2 і O Zn O R2 R2 R2 С9 (ізононіл) С9 C18 (диізононіл) C18 C18 C18 C18 C18 C18 C18 C18 С9 С3 C12 C12 R3 C1 C1 С4 C15-21 C15-21 C15-21 C15-21 C15-21 C15-21 C10-16 C10-16 C10-16 C10-16 C19 C19 n 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 m 0,01 0,1 0,1 0,001 0,01 0,1 0,01 0,05 1,0 0,001 0,1 0,01 0,05 0,05 0,05 Утворення таких сполук у кінцевих продуктах реакції є дуже позитивним фактором, позаяк призводить до: підвищення детергентно-диспергуючих властивостей інгібіторів корозії, що заявляються і, як наслідок, до суттєвого зростання їх захисних властивостей у двофазних корозійних системах високої обводненості; підвищення їх температури спалаху і самозаймання (для продуктів, отриманих без застосування розчинників); покращання фунгіцидних і бактерицидних властивостей продуктів, що значно збільшує терміни зберігання товарних інгібіторів (особливо в тропічних умовах). Для підтвердження високих миючих і захисних властивостей зразків інгібітору корозії, що заявляється, були проведені наступні експерименти, які у кількості 21 прикладу наведені в таблиці 2 (Результати корозійних випробувань зразків інгібітору корозії, що заявляється, масометричним методом) та 3 (Залежність стаціонарних потенціалів від природи інгібіторів), далі по тексту. Таблиця 2 № п/п Інгібітор* 1 ГС-1 ГАЛ-25-13-Р (найближчий аналог) ГАЛ-25-13-15-21 РЦ-0,01 ГАЛ-25-13-15-21 РЦ-0,05 ГАЛ-25-13-15-21 РРЦ-1,0 2 3 4 5 Швидкість корозії** (iк) 10-2, мм/рік 12,84 Коефіцієнт гальмування ( ), разів Ступінь захисту (Z), % 4,09 3,14 68,14 3,96 3,66 2,62 3,23 3,51 4,91 70,31 71,49 81,78 *) концентрація інгібітору - 10% у розчиннику ТС-1; **) термін експозиції - 168 годин, температура - кімнатна. Аналіз результатів, наведених у таблиці 2, показує перевагу захисної дії, отриманої при випро буваннях зразків інгібітору корозії, що заявляється, у порівнянні з найближчим аналогом - інгібітором 7 12693 8 корозії ТАЛ-25-13-Р. Так, наприклад, ступінь захидних середовищах (3% NaCl) практично всіма висту (Z) зразка ТАЛ-25-13-15-21-РРЦ-1,0 вища від Z пробуваними зразками інгібітору, що заявляється, базового інгібітору ТАЛ-25-13-Р на 13,64%. у порівнянні із найближчим аналогом. Так, граничРезультати, наведені в таблиці 3, також свідний струм відновлення кисню у інтервалі потенцічать, що випробувані зразки інгібітору корозії, що алів -0,4÷-0,6В, (катодний процес) для зразків ТАЛзаявляється, на 0,033мВ більше облагороджують 25-13-15-21-РЦ-0,05 і ТАЛ-25-13-15-21-РРЦ-1,0 Ест сталі 20, ніж інгібітор ТАЛ-25-13-Р, а аналіз менший на 0,01мА, ніж у ТАЛ-25-13-Р, а при потезнятих поляризаційних кривих однозначно свіднціалах від -0,4В до -0,2В, анодні струми зразків чить про більш ефективне гальмування як катодТАЛ-25-13-15-21-РЦ-0,05 і ТАЛ-25-13-15-21-РРЦного, так і анодного процесів корозії сталі 20 у во1,0 у 5-10 разів менші, ніж у ТАЛ-25-13-Р. Таблиця 3 №п/п 1 2 3 4 5 Інгібітор гас ТС-1 ТАЛ-25-13-Р (найближчий аналог) ТАЛ-25-13-15-21 РЦ-0,05 ТАЛ-25-13-15-21 РРЦ-1,0 Були проведені порівняльні корозійні випробування зразків інгібітору корозії, що заявляється, і найближчого аналогу у двофазній системі нафта: 3% NaCl у воді=1:100, проведені масометричним методом на вірцях-свідках зі сталі 20 (експозиція 168год., температура - кімнатна) на спеціальній установці, яка моделює реальні швидкості потоків технологічної рідини (1-2м/с), у нафтопроводах. Вони також підтверджують, що по своїй захисній дії зразки інгібітору, що заявляється, суттєво перевершують прототип. Так, для зразка інгібітору корозії ТАЛ-25-13-Р (кращого по найближчому аналогу), ступінь захисту від корозії (Z) для сталі 20 складає ~70%, а для його аналогу, що заявляється, отриманого з використанням 0,01 молю ZnO на 2,0 молі ЖКТМ, (ТАЛ-25-13-15-21-РЦ-0,01) цей показник перевищує 96%. Визначення миючих властивостей інгібітору проводили у двофазній системі (3% водний розчин NaCl: авіагас ТС-1=50:1) по відношенню до твердого товарного парафіну, а також у нафті по відношенню до твердих відкладень, відібраних у резервуарі №745 цеху №6 ЗАТ "Укртатнафта". Миюча дія, по відношенню до парафіну, для найближчого аналогу ТАЛ-25-13-Р, становить 54%, а для зразків інгібітору корозії, що заявляється, а саме: ТАЛ-23-1-РЦ-0,01 та ТАЛ-25-13-15-21-РЦ0,01 даний показник становить 77% і 80% відповідно, що свідчить про значні переваги зразків інгібітору корозії, що заявляється перед прототипом. Оцінку ефективності миючої дії інгібітору корозії ТАЛ-25-13-Р (найближчий аналог) та заявленого інгібітору (зразок ТАЛ-25-13-15-21-РЦ-0,01) у нафті по відношенню до твердих відкладень, відібраних у резервуарі №745 цеху №6 ЗАТ "Укртатнафта", та вивчення кінетики змивання ним відкладень із металічних поверхонь проводили в динамічних умовах, використовуючи спеціальну Комп’ютерна верстка А. Рябко -Ест., мб 0,6245 0,4555 0,4385 0,4050 0,4055 установку, яка певною мірою моделює гідродинаміку транспортування нафти у реальних умовах експлуатації нафтопроводів (1,0-1,2м/с). Доза інгібітору ТАЛ-25-13-Р у всіх дослідах складала 50г/т нафти. Визначена в означений спосіб ефективність змивання відкладень, нанесених на взірці-свідки зі сталі 20, складає: нафтою без добавляння реагентів за 78год. (99,2%); нафтою із добавлянням найближчого аналогу ТАЛ25-13-Р за 30год. (99,6%); нафтою із добавлянням ТАЛ-25-13-15-21-РЦ-0,01 за 16год. (99,9%). Проведеними випробуваннями миючої дії заявлених інгібіторів, жодного разу не спостерігалося утворення повторних відкладень парафінів і асфальтенів на стінках обладнання, як у статичних умовах, так і динамічних, що свідчить про високі детергентні властивості розроблених реагентів. Тобто, обидва варіанти випробувань заявленого інгібітора корозії, проявили більш високі миючі і детергентно-диспергуючі властивості порівняно з найближчим аналогом. Це підтверджує, що заявлений інгібітор може бути рекомендований до застосування і як високоефективний інгібітор сучасного світового рівня для захисту від корозії обладнання у нафтогазовидобувній, нафтогазопереробній і нафтохімічній галузях промисловості з боку водно-вуглеводневих середовищ, і як ефективний миючий реагент і детергент по відношенню до парафіноасфальтенових відкладень, які накопичуються у резервуарах, а також нижній частині магістральних трубопроводів при транспортуванні та зберіганні нафти. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601