Ингибитор наводороживания и общей коррозии стали в средах, содержащих сероводород

 

Изобретение относится к защите металлов от наводороживания и коррозии ингибиторами и может быть использовано для защиты трубной стали в средах с высоким содержанием сероводорода при добыче и транспортировке нефти и газа. Сущность изобретения: ингибитор содержит, мас.%: 3.5-диалкил-Ц2.4-триазол 62 - 68; 2.5-диалкил-1Д4-оксадиазол 7-13; н-алкиламиды карбоновой кислоты 22-28. 2 табл.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ

ЬЭ

CO

4а

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

1 (21) 5059616/26 (22) 18.06.92 (46) 15.1293 Бюл. Ив 45-46 (71) Институт физической химии PAH (72) Брусникина ВМ„Панов МК; Портнова Т.В„Еникеев ЭХ;Фокин М.Н„Юрьев ВМ, (73) Институт физической химии PAH (54) ИНГИБИТОР НАВОДОРОЖИВАНИЯ И ОБЩЕЙ КОРРОЗИИ СТАЛИ В СРЕДАХ, СОДЕРЖАЩИХ СЕРОВОДОРОД (в) RRU U(и) 2ОО4625 С1 (51) 5 С23 F И 04 (57) Изобретение относится к защите металлов от наводороживания и коррозии ингибиторами и может быть использовано для защиты трубной стали в средах с высоким содержанием сероводорода при добыче и транспортировке нефти и газа. Сущность изобретения: ингибитор содержит, мас%: 3.5-диалкил-12,4-триазол 62 — 68; 2,5-диалкил-13,4-оксадиазол 7 — 13; н-алкиламиды карбоновой кислоты 22-28. 2 табл.

2004625

7-13 мас.%, R, N=R -CN

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 п 1 или 2;

R алкильный радикал, содержащий 1-6 атомов углерода;

R1 и R2 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 R и R1 — алкильные радикалы, содержащие 5-12 атомов углерода;

Rg — 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/n). Результаты испытаний представлены в табл. 1.

Недостатками прототипа являются:

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-диалкил-1,2,4-триазол — ц

62-68 мас.%, NH

2,5-диалкил-1,3,4-оксадиазол

11 I l

Р-с..с-R

О н-алкиламид карбоновой кислоты

Ц вЂ” С-М- Р, 22-28 мас.%, 1

Н гдеЯ вЂ” 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-1,2,4-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-1,2,4-триазол (см. табл. 1 и табл. 2). Хотя другие два компонента не обладают заметным защитным эффектом, композиция из трех компонентов

2004625

Испытания ингибитора в средах, являющихся моделями реальных сред нефтегазопромыслов, проводили следующим образом.

П ример1.

Ингибитор состава

3,5-дигексил-1,2,4-триазол (ii . 13 ; С„,.С-С,Н1, ЙН

65 мас., 2,5-дигексил-1,3,4-оксадиазол

N — N

И „ ; .... -,Н „

10 мас,%, н - гексиламид энантовой кислоты

ll

13, C С H ! 6 1Ъ

25 мас,, Н испытывали на стали 20, применяемой в нефтегазовой и ромышленности. В качестве коррозионной среды испольэовали водогептановую эмульсию, насыщенную сероводородом (СН2З 3000 мг/л, рН 4,5, т0 250C) 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

М где М вЂ” потеря массы образца в среде без ингибитора:

M — потери массы образца в среде с ингибитором.

Он равнялся 90%.

B рамках этого примера рассмотрим проявление сверхсуммарного эффекта, При концентрации ингибитора в среде 25 мг/л концентрация 3.5-дигексил-1,2,4-триазола существенно превосходит по эффективности 3,5-диалкил-1,2,4-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 до

45 6,5 мА/см, а плотность стационарного по2 тока водорода с 1,0,и А/см до 0,3 и А/см2

В среде с минерализацией, соответственно„ с 15,0,и А/см до 8,5 р А/см и с 6,0 мА/см до 5,0,и А/см .

50 Следует отметить, что способы получения отдельных компонентов композиции известны.

Основной компонент 3,5-диалкил-1,2,4триазол получают, например, из 3,5-диал55 кил-4-амино-1,2,4-триазола реакцией дезаминирования.

16 мг/л, 2,5-дигексил-1,3,4-оксадиазола 2,5 мг/л, н/гексиламида энантсвой 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), Защитныйэффектингибитора потор ожению 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 стационарного потока водорода. Эти величины в рассматриваемом примере составляли 6,5 и 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 2,5диалкил-1,3,4-оксадиазолов из алифатиче.2004625 (56) Жовнирчук В.М., соавт, Защита металлов, 18. 1982, М 4, с. 638 — 641. ских карбоновых кислот и солянокислого гидразина, Одним иэ широко применяемых методов получения амидов (3-й компонент) явля- Патент США М 4404167, С 23 F 11/00, ется ацилирование аминов. 5 1984.

Таблица1

Результаты испытаний заявляемого ингибитора по защите стали от общей коррозии (Сн з - 3000 мг/л, рН 4,5).

Без минерализации

С минералиэацией

5 йаС!

Ингибитор

100

0,13

0,45

Диалкиламинонитрил

25

0,71

0,97

R1 C8H17

/и ототи и / R C4H6

Заявляемый ингибитор /компо- эи ия и и R — С6Н13/

0,09

0,11

92

0,15

0,22

Заявляемый ингибитор /компози ия и и R — СтН16/

0,11

0,24 .

0,40

1,26

73

0,20

10

0,90

1,00

1,47

1,49

0,96

1,45 оты

1,16

1,49

1,49

Отдельные компоненты заявляемого ингибитора

3,5-ди ге ксил1,2,4-триазол

Концентрация ингибитора в среде, мг/л

Скорость коррозии, г/м ч

Степень защиты

К %

Скорость коррозии, г/м ч

Степень защиты

2004625

Таблица2

Результаты испытаний заявляемого ингибитора по защите стали от наводороживания в среде, насыщенной сероводородом (Сн э 3000 мг/л, рН 4.5).

С минерализацией

5 NaCI

Беэ минерализации

Ингибитор

15.0

6,0

17,0

1,0

Диалкиламинонитрил

R)

- N-R -CN

R> — С6Н Т

/и Ототип/ R2 С4Н8

Заявляемый ингибитор /композиия и и Й вЂ” С6Н13/

5,0

0,3

8,5

6,5

Отдельные компоненты заявляемого ингибитора

3,5.дигексил-1,2,4-триаэол

17,0

8,5

20.0

2,5-дигексил1,3,4-оксадиазол

42,0

35,0

34,0

27,0

М вЂ” и

11 и

6-С,С-С6Н 1

31.0

32,0

25,0

40,0

45,0

34,0

36,0

Без ингибито а

27,0 н-гексиламид энантовой кислоты

С6Н1 - С-И-С Н

6 1З

Концентрация ингибитора в среде, мг/л

Максимальная величина плотности пото ка водорода, мА/см2

Величина плотности стационарного потока водорода мА/см

Максимальная величина плотности потока во дорода мА/см

Величина плотности стаци онарного потока водорода мА/см

2004625 м — а

II II

R-С С В

Формула изобретения

ИНГИБИТОР НАВОДОРОЖИВАНИЯ И ., ОБЩЕЙ КОРРОЗИИ СТАЛИ В СРЕДАХ, СОДЕРЖАЩИХ СЕРОВОДОРОД, на осно- ве азотсодержащих органических соединений, отличающийся тем,. что в качестве н-АлкиламидыкарбоновоЯ азотсодержащих органических соединениЯ, 10 кислоты он содержит смесь, мас,ф:

3,5-Диалкил-1,2,4-триазола 62-68

22-28

И

3 — С-й-R

Н

Составитель А.Чалых

Техред М.Моргентэл

Корректор Е Папп

Редактор

Заказ 3381

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж 35, Раушская нэб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 (..: где R - алкильныЯ радикал. содержащиЯ 5 am n 1, 4o caA asons 20 7 . yrne