ингибитор коррозии углеродистой стали в кислой среде и способ получения ингибированной галоидводородной кислоты

Формула изобретения

1. Ингибитор коррозии углеродистой стали в кислотной среде, включающий уротропин или полиэтиленполиамин ПЭПА, соль меди, отличающийся тем, что он дополнительно содержит соляную кислоту или смесь 12%-ной соляной и 5%-ной уксусной кислот при их соотношении (3-6):1 соответственно при следующем соотношении компонентов, мас.%:

уротропин или ПЭПА	5-80
соль меди	0,1-10
соляная кислота или смесь соляной и уксусной кислот	остальное

2. Способ получения ингибированной галоидводородной кислоты, включающий разбавление галоидводородной кислоты водой и ввод в нее азотсодержащего соединения, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего соединения берут ингибитор коррозии по п.1.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в ингибированную галоидводородную кислоту дополнительно вводят иодид или спиртовый раствор иодида.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам защиты металлов от коррозии, а именно к ингибитору коррозии в кислой среде, и к способам получения ингибированной галоидводородной кислоты, которые могут быть использованы в нефтяной промышленности для кислотной обработки буровых скважин, а также для обработки призабойных зон нефтяных и водонагнетательных скважин.

Известен ингибитор коррозии углеродистой стали в солянокислотной среде, который представляет собой продукт взаимодействия бензиламина с уротропином (SU № 141048, БИ № 17, 1961 г.).

Известно использование анилина и уротропина в качестве ингибитора коррозии углеродистых сталей в растворах соляной кислоты (Алцыбеева А.И., Левин С.З. «Ингибиторы коррозии металлов», Л.: Химия, 1968, с.28-29).

Однако известные ингибиторы недостаточны эффективны.

Наиболее близким по решаемой задаче, технической сущности и достигаемому эффекту является ингибитор коррозии углеродистой стали в солянокислой среде на основе уротропина и сульфата меди, содержащий дополнительно 1-нафтиламин гидрохлорид или 1-нафтиламин, анилин, моноэтаноламин и воду (RU № 2288298, МПК С23F 11/04, 27.11.2006).

Однако известный ингибитор является многокомпонентным и недостаточно эффективным при ингибировании соляной кислоты, что приводит к коррозионному разрушению нефтепромыслового оборудования и транспортных средств, используемых для ее перевозки.

Известен способ получения ингибированной соляной кислоты, включающий предварительное разбавление абгазной соляной кислоты сначала водой, а затем раствором, полученным путем обработки формальдегидом маточного раствора производства хлорамина Б со стадии амидирования бензолсульфохлорида водным раствором аммиака, после чего в нее вводят азотсодержащий ингибитор(патент РФ № 2096523, кл. С23F 11/04, 10.10.97).

К недостаткам известного способа ингибирования соляной кислоты относятся сложность процесса, невысокая эффективность ингибирования соляной кислоты при низких концентрациях.

Известен способ получения ингибированной соляной кислоты, включающий разбавление ее водой и ввод в нее азотсодержащего компонента - первичных высших алифатических аминов формулы NH₂R, где R-углеводородный радикал, содержащий от 10 до 18 атомов углерода или изоалкиламинов, содержащих разветвленную структуру аминов фракции С₁₂-C₁₈ (патент РФ № 2159300, кл. С23F 11/04, опубл. 20.11.2000).

Ингибированная соляная кислота, получаемая по известному способу, неоднородна и недостаточно эффективна.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является известный способ получения ингибированной соляной кислоты, включающий разбавление ее водой и ввод в нее азотсодержащего компонента, в качестве которого берут первичные алифатические амины формулы NH₂R или смесь первичных и вторичных алифатических аминов формулы NH₂R, где R-алкил с числом углеводородных атомов С₈-С₂₀ или изоалкиламины, содержащие разветвленную структуру аминов фракции С₁₂-С₁₈ , и дополнительный ввод неионогенного поверхностно-активного вещества (НПАВ) и формальдегидсодержащего соединения (ФСС) (RU № 2206637, С23F 11/04, 2003). Как вариант способа азотсодержащее соединение предварительно до ввода в водный раствор соляной кислоты смешивают с порцией разбавленной соляной кислотой в соотношении моль/моль и в полученную смесь вводят неионогенное поверхностно-активное вещество (НПАВ) и формальдегидсодержащее соединение (ФСС).

Ингибированная соляная кислота, получаемая по известному способу, недостаточно кондиционна по однородности, что приводит к ее расслоению и снижению степени защиты от коррозии.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания эффективного ингибитора коррозии углеродистой стали в кислой среде, а также создания способа получения ингибированной галоидводородной кислоты, которая соответствует требованиям и нормам технических условий на нее.

Поставленная изобретением задача решается так, что ингибитор коррозии углеродистой стали в кислотной среде, включающий уротропин или полиэтиленполиамин(ПЭПА), соль меди, дополнительно содержит соляную кислоту или смесь 12%-ной соляной и 5%-ной уксусной кислот (при их соотношении (3÷6):1 соответственно) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Уротропин или ПЭПА	5-80
соль меди	0,1-10
Соляная кислота или смесь соляной и
уксусной кислот	остальное,

а также, что в способе получения ингибированной галоидводородной кислоты, включающем разбавление галоидводородной кислоты водой с последующим вводом в раствор кислоты азотсодержащего соединения, в качестве азотсодержащего соединения вводят ингибитор коррозии, приведенный выше.

В варианте способа в ингибированную галоидводородную кислоту дополнительно вводят иодид или спиртовый раствор иодида.

В качестве солей меди берут двухвалентную соль меди, например сульфат меди, или хлорид меди, или медь углекислую основную.

Для приготовления ингибитора коррозии берут соляную кислоту или смесь 12%-ной соляной и 5%-ной уксусной кислот (при их соотношении (3÷6):1 соответственно).

В качестве иодидов вводят, например, иодид калия или иодид натрия, или 8-10% спиртовый раствор иодида, причем в качестве спирта берут, например, этиловый или метиловый спирт.

Ингибитор коррозии получают при последовательном смешении и до полного растворения химических реагентов в соответствии с рецептурой при атмосферном давлении и комнатной температуре (см. табл.1).

Таблица 1
№ п/п	Состав ингибитора коррозии, мас.%
Алифатическое азотсодержащее соединение	Соль меди	Раствор кислоты
1	Уротропин	10	СuCl2	5	HCl	85,0
2	Уротропин	20	СuSO4	2	HCl+Укс.к-та (3:1)	78,0
3	Уротропин	60	СuCO3 ·Сu(OH)2	0,1	HCl	39,9
4	ПЭПА	40	СuSO4	1	HCl+Укс.к-та (5:1)	59,0
5	ПЭПА	20	СuCl2	10	HCl	70,0
6	Уротропин	80	СuCl2	8	HCl+Укс.к-та (4:1)	12,0
7	Уротропин	50	СuSO4	6	HCl	44,0

Таблица 2
№ п/п	Состав ингибированной кислоты, мас.%	Эффективность ингибирования,%
Галоидводородная кислота	ИК по п.1 из табл. 1	Иодид или спирт. р-р иодида
1	HCl техн.	99,5	№ 1	0,5	-	99,6
2	HCl	98,5	№ 4	0,5	NaJ	1,0	99,8
3	Смесь (HCl+HF)	99,3	№ 5	0,7	-		99,8
4	Смесь (HCl+HF)	99,0	№ 6	0,5	Спирт. р-р KJ*	0,5	99,8
5	Смесь (HCl+HF)	99,3	№ 7	0,7	-		99,9
6	HCl	99,5	№ 3	0,5	-		99,6
7	HCl	99,2	№ 6	0,7	Спирт. р-р NaJ**	0,1	99,7
8	HCl		Прототип	-	98,3
9	Смесь (HCl+HF)		Прототип	-	97,2
* - использовался метиловый спирт
** - Использовался этиловый спирт

Коррозионные испытания ингибитора коррозии и полученных ингибированных кислот проводят на образцах стали марки Ст3. Агрессивной средой служат 20-25%-ная соляная кислота, смесь кислот с содержанием НСl 20-25% и HF 3-5%.

В прибор для определения скорости коррозии, состоящий из стеклянного цилиндра вместимостью 400 см³, меткой на 250 см³ с пришлифованной пробкой, в которой имеется отверстие для выхода водорода, стеклянного стержня с крючками для подвешивания стальных пластин, заливают кислоту и помещают 4 пластины из стали марки Ст3. Пластины предварительно измеряют, промывают водой, спиртом, ацетоном, сушат и взвешивают. Цилиндры с пластинами помещают в термостат или водяную баню с температурой (20±3)°С. Через 24 ч пластины вынимают из раствора, промывают водой, спиртом, ацетоном, сушат и взвешивают.

Скорость коррозии (V) в г/м²ч вычисляют по формуле:

;

где m₁, m₂ - масса пластины до начала анализа и после, г;

S - площадь пластины, м²;

24 - время анализа.

Площадь пластины (S) в м² вычисляют по формуле:

;

где а - длина пластины, мм;

b - ширина пластины, мм;

с - толщина пластины, мм.

Эффективность ингибирования (Z) определяют как отношение разницы в скорости коррозии стали в неингибированной и ингибированной кислотах к скорости коррозии в неингибированной кислоте:

где V_o - скорость коррозии стали в неингибированной кислоте г/м² ч;

V₁ - скорость коррозии стали в ингибированной кислоте, г/м²ч.

Из представленных в таблицах 1-2 данных видно, что заявленный ингибитор коррозии для кислых сред является эффективным и может быть использован не только для ингибирования соляной кислоты, но и для смеси соляной и фтористоводородной кислот, а ингибированные галоидводородные кислоты, полученные заявленным способом, соответствуют требованиям, предъявляемым к ингибированным кислотам.

Приготовленные заявленным способом ингибированные кислоты стабильны при перевозке и хранении, обладают широким спектром использования в различных отраслях промышленности.