Ингибитор коррозии пролонгированного действия для защиты нефтепромыслового и нефтеперерабатывающего оборудования (варианты)

Изобретения относятся к области нефтепромысловой и нефтеперерабатывающей промышленности, в частности составам, обеспечивающим надежную защиту в средах, содержащих растворенный сероводород или углекислый газ, и обладающим высокой сорбционной активностью по отношению к металлическим поверхностям.

Известен антикоррозионный реагент, описанный в патенте США (US 4,900,458, МПК C23F 11/04, 1988 г.), представляющий собой смесь полиалкиленполиамина, карбоновой кислоты, неионогенного ПАВ и тяжелого углеводородного растворителя.

Известное вещество имеет с заявляемыми следующие общие существенные признаки: вещество содержит полимерное соединение, неионогенное ПАВ, растворитель.

Существенными недостатками композиции являются сложность синтеза полимерной основы, высокая токсичность применяемого тяжелого ароматического растворителя, использование в качестве сырья хлорсодержащих продуктов.

Известен полимер, описанный в заявке на выдачу патента США (US 2006/0062753, МПК A61K 31/785, 2004 г.), используемый как биоразлагаемый ингибитор коррозии и биоцид (антисептик). Полимер содержит полимерную четвертичную аммониевую соль, полученную в реакции полиэпигалогидрина с третичным амином, где полиэпигалогенгидрин получен в реакции полимеризации эпигалогидрина в присутствии мономерного поли спирта, и ингибитор доставляется в коррозирующую систему в растворенном виде.

Известное вещество имеет с заявляемыми следующие общие существенные признаки: содержит полимерную четвертичную аммониевую соль.

Ингибитор коррозии обладает следующими недостатками: сложность синтеза и высокая стоимость полученного продукта.

Наиболее близким к предлагаемым изобретениям по технической сущности и достигаемому эффекту является состав для защиты нефтепромыслового оборудования от сероводородной и углекислотной коррозии, содержащий высшие жирные кислоты 5-50 мас.%, продукт взаимодействия 1 моля жирного амина с числом углеродных атомов C₈-C₂₀, 10-30 молей окиси этилена и 2 молей фосфорорганического соединения или смесь его с оксиэтилированным амином с числом углеродных атомов C₈-C₂₀ и степенью оксиэтилирования 10-30, 3-20 мас.%, неионогенное поверхностно-активное вещество 3-20 мас.% и растворитель остальное (патент РФ №2166001, МПК C23F 11/167, 2000 г.).

Известное вещество имеет с заявляемыми следующие общие существенные признаки: вещество содержит полимерное соединение, неионогенное ПАВ, растворитель.

Состав обладает следующими недостатками: в составе используются фосфорорганические соединения, в качестве растворителя применяются углеводороды, в том числе и токсичные канцерогенные ароматические.

Задачей изобретения является создание ингибиторов коррозии, лишенных вышеперечисленных недостатков и обладающих более высокими защитными свойствами, способных обеспечить защиту нефтепромыслового оборудования от сероводородной и углекислотной коррозии путем снижения ее скорости (коррозии), увеличение срока службы нефтепромыслового оборудования, контактирующего с коррозионно- агрессивной средой, снижение рабочих дозировок ингибитора при сохранении требуемого защитного эффекта.

Техническим результатом является усиление защитных свойств заявляемых ингибиторов коррозии, снижение скорости коррозии в агрессивных средах, содержащих сероводород и углекислый газ.

Технический результат достигается тем, что ингибиторы коррозии пролонгированного действия для защиты нефтепромыслового и нефтеперерабатывающего оборудования от сероводородной и углекислотной коррозии включают полимерное соединение, неионогенное поверхностно-активное вещество (ПАВ), спиртовой растворитель, при этом в качестве полимерного соединения содержат алкил- и оксиалкилполиамины, частично кватернизованные по атомам азота, в качестве растворителя одноатомный спирт C_nH_2n+1OH, где n=1-4, а в качестве поверхностно-активного вещества низкомолекулярное четвертичное аммониевое основание для защиты от сероводородной коррозии (1 вариант), и для защиты от углекислотной коррозии сложный эфир непредельной дикарбоновой кислоты и спирта (2 вариант) при следующем соотношении компонентов, мас.%: полимерное соединение 5-30, ПАВ неионогенное 5-20, растворитель остальное.

В качестве полимерного соединения, ингибитор углекислотной коррозии, как и ингибитор сероводородной коррозии, содержит алкил- и оксиалкилполиамины, частично кватернизованные по атомам азота:

R₄, R₅, R₆, R₇=C_nH_2n+1, где n=1-20

M=C_nH_2n, C_nH_2nO, где n=1-5

m, x, y=10-10000

В качестве неионогенного поверхностно-активного вещества в случае защиты от углекислотной коррозии ингибитор содержит низкомолекулярное ПАВ - сложный эфир непредельной дикарбоновой кислоты и спирта:

Q=C_nH_2n-1, где n=6-10

M=C_nH_2n+1, C_nH_2nO, где n=3-10

z=1-3

В качестве неионогенного поверхностно-активного вещества в случае защиты от сероводородной коррозии ингибитор содержит низкомолекулярное ПАВ - четвертичное аммониевое основание:

R, R₁=C_nH_2n+1, где n=1-5

R₂=C_nH_2n-1, где n=6-10

R₃C_nH_2n+1, где n=6-20 или (CH₂O)_nCH₃, где n=1-6

X - Cl, Br, OH

Органический растворитель представляет собой одноатомный спирт C_nH_2n+1OH, где n=1-4.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 схематично представлен процесс формирования защитной пленки в процессе ингибирования углекислотной коррозии.

На фиг.2 схематично представлен процесс формирования защитной пленки в процессе ингибирования сероводородной коррозии.

Полимерные макромолекулы за счет наличия множества амино-групп взаимодействуют с адсорбционными центрами на поверхности металла, образуя пленку, препятствующую протеканию коррозионных процессов. Молекулы низкомолекулярного поверхностно-активного вещества, взаимодействуя со свободными, находящимися на поверхности амино- группами адсорбированных полимерных молекул, формируют дополнительный слой, увеличивая, таким образом, прочность образовавшейся защитной пленки (фиг.1).

В процессе ингибирования процессов сероводородной коррозии указанные преимущества также достигаются в результате совместного действия компонентов: макромолекулы полимера за счет взаимодействия кватернизованных амино-групп с поверхностью металла образуют пленку, прочность которой увеличивается при добавлении низкомолекулярного поверхностно-активного соединения, в данном случае, четвертичного аммониевого основания, функция которого заключается во взаимодействии с оставшимися свободными участками поверхности металла (фиг.2).

В результате прочность защитной пленки повышается.

В обоих случаях низкомолекулярное ПАВ за счет высокой проникающей способности мигрирует в наиболее труднодоступные участки металлической поверхности (дефекты металла, трещины, кратеры), в которых вероятность появления питтинговой коррозии наиболее велика, и за счет высокого сродства к поверхности, формирует защитную пленку.

Преимущество заявляемых составов ингибитора коррозии заключается в совместном действии компонентов ингибитора: высокое значение защитного эффекта при стандартных дозировках реагента, повышенная сорбционная активность по отношению к металлическим поверхностям, пролонгированное во времени действие ингибитора, синергетическое антикоррозионное действие компонентов ингибитора, высокая проникающая способность ингибитора.

Способ получения состава ингибитора.

Способ получения ингибитора коррозии заключается в механическом смешении компонентов до получения гомогенного раствора.

Ингибитор для углекислотной коррозии:

Пример 1

К 5 г полимерного соединения алкил- и оксиалкилполиамина, частично кватернизованного по атомам азота, добавляют 5 г низкомолекулярного ПАВ, содержащего в структуре фрагменты сложного эфира, непредельной дикарбоновой кислоты и спирта, затем добавляют 90 г растворителя - одноатомного спирта С_nН_2n+1OН, где n=1-4.

Пример 2

К 30 г полимерного соединения алкил- и оксиалкилполиамина, частично кватернизованного по атомам азота, добавляют 20 г низкомолекулярного ПАВ, содержащего в структуре фрагменты сложного эфира, непредельной дикарбоновой кислоты и спирта, затем добавляют 50 г растворителя - одноатомного спирта C_nH_2n+1OH, где n=1-4.

Ингибитор для сероводородной коррозии:

Пример 1

К 5 г полимерного соединения алкил- и оксиалкилполиамина, частично кватернизованного по атомам азота, добавляют 5 г низкомолекулярного ПАВ - четвертичного аммониевого основания, затем добавляют 90 г растворителя -одноатомного спирта С_nН_2n+1OН, где n=1-4.

Пример 2

К 30 г полимерного соединения алкил- и оксиалкилполиамина, частично кватернизованного по атомам азота, добавляют 20 г низкомолекулярного ПАВ -четвертичного аммониевого основания, затем добавляют 50 г растворителя - одноатомного спирта C_nH_2n+1OH, где n=1-4.

Антикоррозионную активность полученных составов оценивают на модели сточной воды, близкой по содержанию H₂S и CO₂ к естественным условиям и в реальных нефтепромысловых средах гравиметрическим методом.

Испытания защитных свойств ингибиторов коррозии были выполнены по ГОСТ 9.506.87 «Ингибиторы коррозии металлов в водонефтяных средах» электрохимическим (для углекислотной коррозии) и гравиметрическим (для сероводородной коррозии) методом.

Углекислотную коррозию можно оценивать в двух режимах: только в водном растворе солей и в виде эмульсии «водный раствор солей-нефть», а для сероводородной коррозии существует только одна методика (условие) оценки.

Защитный эффект Z, % рассчитывают по формуле:

Z=((П₁-П₂)/П₁)×100, где П₁ - потеря массы образца в не ингибированной среде; П₂ - потеря массы образца в ингибированной среде.

Результаты испытаний предлагаемых составов представлены в таблицах 1, 2, 3.

Испытания проводились в модели сточной воды и в отстое эмульсии нефть-вода (т.е. в естественных условиях).

Электрохимические испытания антикоррозионных свойств в условиях углекислотной коррозии при комнатной температуре (100% обводненность среды, 3% раствор NaCl):

Электрохимические испытания антикоррозионных свойств в условиях углекислотной коррозии в системе «нефть-вода» при постоянной продувке CO₂ (80% обводненность среды, температура 40°C, дозирование реагента проводилось в нефтяную фазу):

Гравиметрические испытания антикоррозионных свойств в условиях сероводородной коррозии при комнатной температуре (100% обводненность среды, концентрация сероводорода 100 ppm):

Анализ данных, представленных в таблицах 1, 2, 3, показывает, что предлагаемые составы являются эффективными для защиты нефтепромыслового оборудования от сероводородной и углекислотной коррозии.

При дозировке 20 г на тонну заявляемые ингибиторы коррозии обладают более высоким защитным эффектом.

У ближайшего аналога - дозировка 30 г на тонну и выше.

Заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна» и «изобретательский уровень», так как в данной области техники не выявлено аналогичных решений, и оно явным образом не очевидно для специалиста.

Заявляемое техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость», так как заявляемый ингибитор коррозии может быть получен из известных средств и известными способами.

1. Ингибитор коррозии пролонгированного действия для защиты нефтепромыслового и нефтеперерабатывающего оборудования, включающий полимерное соединение, неионогенное поверхностно-активное вещество и углеводородный растворитель, отличающийся тем, что в качестве полимерного соединения он содержит алкил- и оксиалкилполиамины, частично кватернизованные по атомам азота, в качестве поверхностно-активного вещества - низкомолекулярное четвертичное аммониевое основание, а в качестве растворителя - одноатомный спирт C_nH_2n+1OH, где n=1-4, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

2. Ингибитор коррозии пролонгированного действия для защиты нефтепромыслового и нефтеперерабатывающего оборудования, включающий полимерное соединение, неионогенное поверхностно-активное вещество и углеводородный растворитель, отличающийся тем, что в качестве полимерного соединения он содержит алкил- и оксиалкилполиамины, частично кватернизованные по атомам азота, в качестве поверхностно-активного вещества - сложный эфир непредельной дикарбоновой кислоты и спирта, а в качестве растворителя - одноатомный спирт C_nH_2n+1OH, где n=1-4, при следующем соотношении компонентов, мас.%: