Інгібітори мікробної корозії сталі на рослинній сировині

Реферат: Інгібітори корозії з біоцидною дією являють собою синергетичну композицію, одержану на основі модифікованої гірчичної олії та нових похідних четвертинних солей бромід 1,3-діарил6,7,8,9-тетрагідро-5H-імідазо[1,2-α]азепініуму (18 мас.%). Захисний ефект в нейтральних середовищах з бактеріальною сульфат-редукцією 85,8-97,9%. UA 69871 U (12) UA 69871 U UA 69871 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до області захисту металоконструкцій та обладнання від мікробної корозії сталі, індукованої сульфатвідновлювальними бактеріями (СВБ). В нафтодобувній промисловості застосовується ряд інгібіторів корозії з біоцидною дією, зокрема: - СНПХ-1004 (ТУ 2458-011-12966038-2001) - реагент на основі алкілпиридинійброміду комплексної дії для пригнічення росту СВБ та захисту від корозії нафтопромислового 3 обладнання і комунікацій в системі утилізації стічних вод (від 5 до 25 г/м ); - "Катасол 28-5-1/н" (ТУ 2482-002-49811247-08), який у пластових мінералізованих водах, що 3 містять вуглекислоту та сірководень при концентрації 30 г/м , забезпечує захист на рівні 95 % та 3 повністю пригнічує ріст планктонних СВБ при концентрації 100-150 мг/дм та адгезованих - при 3 600 мг/дм . Найбільш близьким аналогом до запропонованої корисної моделі є інгібітор МГ-ЧДТУ (ТУУ 26.6-05460798-001-2005), який являє собою композицію модифікованої гірчичної олії і гетероциклічної сполуки та рекомендований для захисту металевих конструкцій у нейтральних і лужних середовищах, а також для захисту сталі від мікробіологічної корозії. Недоліком інгібітора МГ-ЧДТУ є невисока ефективність при захисті сталі в нейтральних середовищах з бактеріальною сульфатредукцією. В основу корисної моделі поставлено задачу створення композиції, ефективної при захисті сталі в нейтральних середовищах з бактеріальною сульфатредукцією на основі модифікованої гірчичної олії і нових гетероциклічних сполук з біоцидною дією по відношенню до СВБ. Поставлена задача вирішується тим, що інгібітори мікробної корозії сталі, згідно з корисною моделлю, являють собою синергетичну композицію модифікованої гірчичної олії і нових похідних четвертинних солей імідазоазепінію, які виявляють біоцидні властивості щодо сульфатвідновлювальних бактерій. Четвертинні солі імідазоазепінію (бромід 1,3-діарил-6,7,8,9-тетрагідро-5H-імідазо[1,2α]азепініуму) можуть бути легко одержані таким чином: розчин еквімолярних кількостей відповідних амідінів 1 і заміщених бромід фенацилів 2 в етилацетаті кип'ятять зі зворотним холодильником до утворення об'ємного осаду (1-5 годин); реакційну суміш охолоджують, розчинник декантують, осад промивають ефіром, додають 20-50 мл оцтового ангідриду і кип'ятять 5 годин. Після охолодження розчинник випарюють у вакуумі, остаток розтирають з ацетоном, відфільтровують. Схема одержання бромід 1,3-діарил-6,7,8,9-тетрагідро-5H-імідазо[1,2-α]азепініуму: R R O R1 Br 2 N NH N + N Br 1 R1 35 БІА І R=H, R1=H; БІА ІІ R=Cl, R1=H Характеристику отриманих сполук (вихід, температури плавлення, розрахований та визначений по елементним аналізом якісний та кількісний склад, дані ПМР-спектроскопії) наведено у табл. 1 та 2. 40 1 UA 69871 U Таблиця 1 Характеристика бромід 1,3-діарил-6,7,8,9-тетрагідро-5H-імідазо[1,2-α]азепініуму Сполука Бруто-формула Вихід, % Т.пл.°С БІА І БІА ІІ C20H21BrN2 C20H20BrClN2 68 77 282-284 211-213 Знайдено, % N Br 7,43 21,40 6,84 19,71 Розраховано, % N Вr 7,58 21,70 6,93 19,83 Таблиця 2 Дані ПМР-спектроскопії бромід 1,3-діарил-6,7,8,9-тетрагідро-5H -імідазо[1,2- α]азепініуму (розчинник ДMCO-d6) Сполука БІА І БІА ІІ 5 10 15 20 25 30 6,7,8(СН2)3 м 1,81-1,92 1,89-2,01 9-СН2 м 3,06 3,19 5-СН2 м 4,25 4,33 2-Н 8,07 7,86 Ароматич. протони 7,55-7,74 10Н 7,56-7,84 (9Н) Заявлену корисну модель реалізують таким чином: в модифіковану гірчичну олію вводять синтезовані похідні четвертинних солей імідазоазепінію в наступних пропорціях: модифікована гірчична олія 82 % похідні четвертинних солей імідазоазепінію 18 %. Введення похідних четвертинних солей імідазоазепінію, які є синергістами, підвищує біоцидні та адсорбційні властивості інгібітора, внаслідок чого підвищується його захисна ефективність. Отримані інгібітори мікробної корозії мають високу розчинність у мінералізованій воді, одноатомних спиртах, бензині, мінеральному маслі. Інгібітори можуть бути використані для захисту металів в технологічних процесах з бактеріальною сульфатредукцією, зокрема: нафтодобуванні (від буріння свердловин до транспортування), очищенні стічних вод, добуванні та переробці сульфідів металів, кислотному травленні металів, зберіганні та транспортуванні агресивних кислих продуктів. Захисні властивості інгібіторів з біоцидною дією, які заявляють, і найближчого аналогу (інгібітор на основі модифікованої гірчичної олії МГ-ЧДТУ) оцінювали гравіметричним методом та на зразках сталі Ст3пс: при температурі 28 °C - у середовищі Постгейта "В", інокульованому 9 СВБ (початковий титр 10 кл/мл). Концентрація інгібіторів 4 г/л. Час випробувань - 240 год. Ефективність інгібіторів оцінювали за коефіцієнтом гальмування (γm=Кm/Кm, де Кm та Кm' - швидкість корозії зразків в середовищі без та в присутності інгібітора), глибинним показником (П=К·8,76/7,86, мм/рік) та значенням захисного ефекту Zm = (1-1/γm)×100, %. Біоцидну дію оцінювали за діаметром зони пригнічення росту СВБ методом дифузії в агар та за впливом речовин на чисельність бактерій у планктоні та біоплівці при біокорозії сталі. Бактерії з утвореної на металевих зразках біоплівки знімали у фіксований об'єм 0,1 N фосфатного буфера (рН 7,0) за допомогою ультразвуку при частоті 22 кГц (30 с) двічі з інтервалом 60 с з використанням приладу УЗМ-003/н. Титр вільноплаваючих (планктон) клітин СВБ та прикріплених на поверхні металу в одержаному змиві визначали методом граничних десятикратних розведень. Результати досліджень біоцидної дії БІА на СВБ представлено в табл. 3. Таблиця 3 Біоцидні властивості четвертинних солей імідазоазепінію Сполука Без інгібітора БІА І БІА II Діаметр зони пригнічення росту СВБ при певній концентрації інгібітора, мм 0,1 % 0,2 % 2% 12,0±0,6 14,3±0,3 36,7±0,9 14,7±0,3 18,0±0,6 20,0±0,6 2 Чисельність СВБ, планктон 7 2,5·10 3 1,3·10 4 2,5·10 біоплівка 5 1,3·10 2 1,3·10 1 1,3·10 UA 69871 U 5 Пригнічення розвитку СВБ за умов біокорозії сталі четвертинними солями імідазоазепінію спостерігається на 2-4 порядки у біоплівці та на 3-4 порядки у планктоні порівняно з контролем. Результати випробувань запропонованих композицій та найближчого аналогу (інгібітора МГЧДТУ) наведені у табл. 4. Таблиця 4 Показники мікробної корозії сталі Ст3пс у середовищі Постгейта "В" 9 інокульованому СВБ (початковий титр 10 кл/мл) Глибинний показник П, мм/рік 2 2,67·10 Інгібітор 15 Швидкість корозії 2 Кm, г/(м ×год.) Без інгібітора Найближчий аналог МГ-БІА І МГ-БІА II МГ БІА І БІА II 10 Концентрація, г/л 2,38·10 2 4,0 6,63·10 3 7,42·10 4,0 4,0 4,0 0,7 0,7 1,15·104 5,74·102 2,03·103 3,21·103 2,22·10 3 1,29·104 6,43·102 2,28·103 3,59·103 2,48·10 γm Z m, % 3 3,59 72,2 3 24,65 49,30 1,17 7,41 10,72 95,9 97,9 14,5 86,5 90,7 Як видно із результатів випробувань інгібітори серії МГ+БІА ефективно захищають сталі від біокорозії, індукованої сульфатвідновлювальними бактеріями (Z m=85,8-97,9 %). Їх ефективність зумовлена синергетичним ефектом четвертинних солей імідазоазепінію в композиції з модифікованою гірчичною олією та біоцидною дією БІА на СВБ. Інгібітори МГ+БІА і найближчий аналог повністю пригнічують ріст бактерій біоплівки і планктону. Інгібітори серії МГ-БІА, що заявляють, порівняно із найближчим аналогом, мають вищу ефективність протикорозійного захисту у нейтральних середовищах з бактеріальною сульфатредукцією на 13,6-25,7 %, яка зумовлена біоцидною дією четвертинних солей імідазоазепінію до сульфатвідновлювальних бактерій та синергетичним ефектом з модифікованою гірчичною олією. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Інгібітори корозії з біоцидною дією, які відрізняються тим, що являють собою синергетичну композицію, одержану на основі модифікованої гірчичної олії (82 мас.%) та нових похідних четвертинних солей бромід 1,3-діарил-6,7,8,9-тетрагідро-5H-імідазо[1,2-α]азепініуму (18 мас.%), загальної формули R R N + N 25 Br БІА І R=H, R1=H; БІА-ІІ R=H, R1=Cl, захисний ефект в нейтральних середовищах з бактеріальною сульфат-редукцією становить 85,8-97,9 %. 30 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3