Інгібітор корозії металічного обладнання та комунікацій водних систем

Реферат: Інгібітор корозії металічного обладнання та комунікацій водних систем, що містить продукт взаємодії фосфоровмісної кислоти з моноетаноламіном у водно-спиртовому розчиннику, як фосфоровмісну кислоту використовують фосфористу або оксіетилідендифосфонову, або нітрилотриметилфосфонову кислоту і в отриманий продукт додають сіль цинку, при наступному співвідношенні компонентів (мас. %): фосфориста або оксіетилідендифосфонова, або нітрилотриметилфосфонова кислота 10-45 моноетаноламін 10-45 сіль цинку 4-10 водно-спиртовий розчинник решта. UA 122505 U (54) ІНГІБІТОР КОРОЗІЇ МЕТАЛІЧНОГО ОБЛАДНАННЯ ТА КОМУНІКАЦІЙ ВОДНИХ СИСТЕМ UA 122505 U UA 122505 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до хімічних методів захисту від корозії металічного обладнання та комунікацій водних систем і може бути застосована у нафтогазовидобувній, нафтогазопереробній, металургійній, енергетичній та інших галузях промисловості. Відомим інгібітором корозії металічного обладнання та комунікацій водних систем є композиції на основі поліфосфатів, хроматів і солей цинку у співвідношенні (в перерахунку на 322+ аніони РО4 , СrO4 , Zn ) 1,75: 4: 1 відповідно [Praktical aspects of corrosion inhibition, London, Society of Chemical Industry, 1980]. До недоліків взятих композицій слід віднести: - високу токсичність через наявність у їх складі значної кількості (вище 20 мг/дм) хромат26+ аніонів (СrO4 ), у той час, коли гранично допустима концентрація (ГДК) в стічних водах для Сr 3 становить 0,1 мг/дм ; - можливість виникнення глибоких пітингів на поверхні металевого обладнання, що захищається; - залежність захисного ефекту від наявності в системі декотрих аніонів (наприклад хлоридів чи карбонатів); - різке зниження захисної дії при зміні параметрів корозійного середовища (коливання температури, зміни рН середовища та швидкостей потоку, тощо); - низька захисна дія у водних середовищах у присутності кисню, що вимагає застосування високих доз інгібітора (до 200 ppm); - не можливість забезпечення необхідних ступенів захисту металевого обладнання у воді з 3 мінералізацією вище 250 мг/см ; - неможливість застосування на промислових об'єктах видобутку нафти і газу, позаяк викликає утворення стійких водонерозчинних осадів мінеральних солей у пластовій воді. Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, є інгібітор корозії у кисневмісних середовищах, що представляє собою водний або водно-спиртовий розчин продукту взаємодії фосфоровмісної кислоти, а саме: ортофосфорної (Н3РО4) з моноетаноламіном у мольному співвідношенні 1: 1 (патент РФ 2077607, С 23 F 1 1/08, 1997). Недоліки найближчого аналога: - невисокі захисні властивості у мінералізованих водних середовищах, які широко відрізняються по корозійній активності (приміром - у 3 %-му розчині хлориду натрію, морській воді, тощо); - високі температури застигання (не нижче мінус 5 °C), що ускладнює його застосування у холодні пори року та на Півночі; - необхідність застосування інгібітора у дозах не нижче 80 ppm. Дуже суттєвим недоліком інгібітора корозії за найближчим аналогом є те, що, окрім високої чутливості до змін параметрів пластової води, він не тільки не забезпечує стабільного і ефективного захисту металічного обладнання та комунікацій водних систем від корозії, але й утворює в системі тверді осади мінеральних солей, що не розчиняються у воді і відкладаються на металічних поверхнях, у результаті унеможливлюється його використання на родовищах по видобутку нафти і газу і значно обмежуються варіанти застосування у водних системах підприємств інших галузей промисловості. У основу корисної моделі, що заявляється, поставлено задачу розробити такий інгібітор корозії металічного обладнання та комунікацій водних систем, що забезпечує: - ефективний і довгостроковий захист від корозії металічного обладнання та комунікацій водних систем у водних середовищах, які широко відрізняються по корозійній активності в т. ч. і морській воді; - буде мати низьку (нижче мінус 30 °C) температуру застигання; не утворюватиме в системах, в яких планується його застосування, твердих осадів мінеральних солей, що не розчиняються у воді, а навпаки: буде запобігати їх відкладенню за рахунок утворення комплексних сполук із катіонами кальцію, магнію, заліза, тощо. Поставлена задача вирішується тим, що як інгібітор корозії металічного обладнання та комунікацій водних систем, що містить продукт взаємодії фосфоровмісної кислоти з моноетаноламіном у водно-спиртовому розчиннику, згідно з корисною моделлю, що заявляється, як фосфоровмісну кислоту використовують фосфористу або оксіетилідендифосфонову, або нітрилотриметилфосфонову кислоту і в отриманий продукт додають сіль цинку, при наступному співвідношенні компонентів (мас. %): фосфориста або оксіетилідендифосфонова, або нітрилотриметилфосфонова кислота 10-45 моноетаноламін 10-45 сіль цинку 4-10 1 UA 122505 U 5 10 15 20 25 30 35 водно-спиртовий розчинник решта. Солі цинку, згідно з корисною моделлю, що заявляється, включають але не обмежуються ними: цинку хлорид (ZnCl2), цинку бромід (ZnBr2), цинку сульфат (ZnSO4), цинку сульфат семиводний (ZnSO4×7H2O). Спирти, що використовуються для приготування продуктів взаємодії фосфоровмісної кислоти з моноетаноламіном у водно-спиртовому розчиннику, згідно з корисною моделлю, що заявляється, включають але не обмежуються ними: метанол, етанол та ізопропанол. Об'ємні співвідношення (вода: спирт) у водно-спиртовому розчиннику, згідно з корисною моделлю, що заявляється, але не обмежуються ними: 2:1; 1:1; 1:2. Приклади, що наведені нижче, ілюструють методику отримання зразків інгібітора корозії металічного обладнання та комунікацій водних систем, згідно з корисною моделлю, що заявляється, та його переваги перед найближчим аналогом. Приклад 1. Отримання інгібітора за найближчим аналогом. До 75,5 г дистильованої води додають при перемішуванні 15 г (0,15 Μ) Н3РО4. До отриманої суміші при нагріванні від 20 до 60 °C і перемішуванні додають 9,5 г (0,15 Μ) моноетаноламіну. Суміш витримують при температурі 55-60 °C впродовж 1 год. Приклад 2. Отримання зразка № 1 інгібітора корозії металічного обладнання та комунікацій водних систем, згідно з корисною моделлю, що заявляється. До 45 г моноетаноламіну при перемішуванні додають 10 г метанолу і 20 г дистильованої води, після чого малими порціями додають 20 г фосфористої кислоти таким чином, щоб температура реакційної суміші не перевищувала 30 °C. Після завершення операції завантаження фосфористої кислоти, реакційну суміш нагрівають при перемішуванні до 60-70 °C і витримують у такому режимі впродовж 2 год., після чого температуру у реакторі знижують до 20-30 і поступово при перемішуванні порціями додають 5 г хлориду цинку. Вміст реактора витримують у такому режимі впродовж 1 год., після чого синтез вважається завершеним. Приклад 3. Отримання зразків інгібітора корозії металічного обладнання та комунікацій водних систем, що заявляється №№ 2÷8. Зразки №№ 2÷8 інгібітора корозії металічного обладнання та комунікацій водних систем, що заявляється, отримують аналогічно зразку № 1 (див. приклад 2 даного опису). Зразки №№ 2÷8 інгібітора корозії металічного обладнання та комунікацій водних систем, що заявляється, отримані згідно з методикою, наведеною в прикладі 2, і хімічні реагенти, використані при цьому, та їх кількісні співвідношення наведені в табл. 1. Скорочення назв хімічних реагентів, прийняті в табл. 1: ФСК - фосфориста кислота; ОДФК - оксіетилідендифосфонова кислота; НТФК - нітрилотриметилфосфонова кислота; МЕА - моноетаноламін; MeOH - метанол; EtOH - етанол; IПС - ізопропанол. 40 Таблиця 1 Зразки інгібітора корозії металічного обладнання та комунікацій водних систем, що заявляється Зразок №1 №2 Хімічні реагенти та їх кількісні співвідношення, мас. % МЕА ФСК ОДФК НТФК Сіль цинку ZnCl2 45 20 5 ZnCl2 23 22 4 №3 19 зо №4 10 20 №5 15 25 №6 16 10 2 ZnBr2 6 ZnSO4 10 ZnSO4 9 ZnBr2 8 Спирт MeOH 10 MeOH 34 me 15 me 30 EtOH 17 MeOH 22 Вода 20 17 30 30 34 44 UA 122505 U Продовження таблиці 1 №7 10 15 20 25 30 35 40 45 21 №8 5 18 34 40 ZnSO4×7H2O 5 ZnSO4×7H2O 4 MeOH 28 EtOH 11 28 11 Приклад 4. Корозійні випробування інгібітора корозії за найближчим аналогом та зразків інгібітора корозії металічного обладнання та комунікацій водних систем металів, що заявляється. Корозійні випробування інгібітора корозії за найближчим аналогом та зразків інгібітора корозії металічного обладнання та комунікацій водних систем, що заявляється, проводили масометричним методом, суть якого полягає у визначенні втрати маси взірців-свідків зі сталі 20, яка широко використовується для виготовлення металічного обладнання та комунікацій нафтогазовидобувної, нафтогазопереробної, металургійної та інших галузей промисловості. У випробуваннях використовували взірці-свідки зі сталі 20 прямокутної форми із загальною площею 6,3÷6,5 см, у верхній частині взірця просвердлювали отвір для надійного закріплення його в корозійному середовищі під час випробувань. Послідовність підготовки взірців-свідків до випробувань: - механічна очистка взірця від слідів корозії, окалини, тощо; - промивка проточною та дистильованою водою; - висушування при 105 °C впродовж 1 год. і охолодження в ексикаторі; - обезжирення та обезводнення ацетоном; - зважування взірця-свідка на аналітичних вагах з точністю ±0,0001 г. Підготовлені таким чином до випробувань взірці-свідки зберігали в ексикаторі над СаСl2. На термін випробувань взірці-свідки завішували безпосередньо в корозійне середовище, яким слугували: 3 - водогінна вода м. Києва (рН=6,8; жорсткість ~7 мг·екв/дм ); 3 - модель морської води із загальним вмістом солей 42 г/см ; Температуру корозійного середовища при проведенні досліджень утримували циклічно в межах 20+22 °C і 55+65 °C. Загальний термін експозиції взірців-свідків у корозійному середовищі складав 168 год. (в т.ч. при температурі 55÷55 °C 48 год.). Швидкість потоку корозійного середовища (±1 м/с) забезпечували перемішуванням магнітною мішалкою. Послідовність обробки взірців-свідків після експозиції: - обробка розчином йодидів в концентрованій соляній кислоті для видалення продуктів корозії (не більше 5 хвилин); - промивка проточною та дистильованою водою і сушка; - зважування та розрахунок швидкості корозії. Розрахунок швидкості корозії (і]