close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY4875

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 4875
(13)
C1
7
(51) C 23F 11/10
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ
В УГЛЕКИСЛОТНЫХ СРЕДАХ
(21) Номер заявки: a 19981080
(22) 1998.11.27
(46) 2002.12.30
(71) Заявитель: Гродненское
производственное
республиканское унитарное предприятие "ГПО
Азот" (BY)
(72) Авторы: Иоселиани Э.Г., Курбатов А.И. (BY),
Моисеева Л.С. (UA), Пушина О.И. (RU), Юрша
И.А., Ницкая В.Н., Логис Е.А. (BY)
(73) Патентообладатель: Гродненское
производственное
республиканское
унитарное
предприятие "ГПО Азот" (BY)
(57)
1. Ингибитор коррозии черных металлов в углекислотных средах, содержащий моноэтаноламин, циклогексанон,
циклогексилциклогексанон,
продукт
автоконденсации
циклогексанона
и
N-2оксиэтилэтилендиамин при следующих соотношениях компонентов, мас. %:
моноэтаноламин
0,8-30,0
циклогексанон
0,5-8,5
циклогексилциклогексанон
5-24
продукт автоконденсации циклогексанона
10-64
N-2-оксиэтилэтилендиамин
0,1-20,0.
2. Ингибитор по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит алифатические спирты С1-С7
в количестве 1-40 мас. %.
BY 4875 C1
(56)
RU 2023052 C1, 1995.
BY 1667 C2, 1997.
Алцибеева А.И., Левин С.З. Ингибиторы коррозии металлов. - Л.: Химия, 1968. - С. 87.
Там же, с. 97.
Ингибитор предназначен для защиты от коррозии черных металлов в углекислотных однофазных и двухфазных средах и может быть использован для борьбы с коррозией оборудования нефтяных и газовых скважин в продукции которых присутствует углекислый газ.
В качестве аналога нового ингибитора выбран ингибитор углекислотной коррозии черных металлов в
двухфазных средах типа углеводород-электролит, насыщенных углекислым газом, содержащий кубовый остаток моноэтаноламиновой очистки природного газа и органическую добавку. В качестве органической добавки он содержит кубовый остаток ректификации циклогексанола при следующем соотношении компонентов, мас. %:
кубовый остаток моноэтаноламиновой
очистки природного газа
кубовый остаток ректификации
циклогексанола
5,0-50,0
остальное [1], [2].
BY 4875 C1
В качестве прототипа изобретения выбран ингибитор кислотной коррозии в нефтепромысловых средах,
который содержит кислородсодержащий отход производства капролактама и азотсодержащую органическую добавку. В качестве кислородсодержащего отхода производства он содержит куб ректификации продуктов окисления циклогексана и дегидрирования циклогексанола или его смесь со спиртовой фракцией
производства капролактама, а в качестве азотсодержащей добавки моноэтаноламин или азотсодержащие отходы производства аммиака или капролактама при массовом соотношении кислород и азотсодержащих компонентов в смеси 2,5-1,1 [3].
Недостатком ингибитора кислотной коррозии в нефтепромысловых средах, а также ингибитора углекислотной коррозии черных металлов в двухфазных средах является их низкая эффективность в двухфазных
средах насыщенных углекислым газом.
Задачей ингибитора является повышение защитного действия ингибитора в различных средах.
Для решения этой задачи предложено использовать и ингибитор коррозии черных металлов в углекислотных средах, содержащий моноэтаноламин, циклогексанон, циклогексилциклогексанон, продукт автоконденсации циклогексанона и N-2- оксиэтилэтилендиамин при следующих соотношениях компонентов,
мас.„ %:
моноэтаноламин
0,8-30,0
циклогексанон
0,5-8,5
циклогексилциклогексанон
5-24
продукт автоконденсации циклогексанона
10-64
N-2-оксиэтилэтилендиамин
0,1-20,0.
Ингибитор дополнительно содержит алифатические спирты C1-C7 в количестве 1-40 мас. %.
Предлагаемое техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники, так как из
последнего не выявляется влияние существенных признаков этого изобретения на достижение нового технического результата.
В качестве одного из основных компонентов нового ингибитора используется продукт автоконденсации
циклогексанона-димер, представляющий собой смесь двух неразделяемых изомеров - 2циклогексенилциклогексанона и 2-циклогекселиденциклогексанона, который условно (далее по тексту заявки) назван дианоном.
Для улучшения растворимости предлагаемого ингибитора в водяной фазе используется растворитель спирт с длиной углеродной цепи C1-C7- метиловый, этиловый, пропиловый, изопропиловый, бутиловый и др.
Возможно использование в качестве растворителя смеси спиртов, например, спиртовой фракции. Спиртовая фракция - полупродукт производства циклогексанона с температурой кипения 80-105 °С, с содержанием спирта С3-С5 до 70 %, имеющей следующий состав, мас. %:
амиловый спирт
40-53
изоамиловый спирт
0,5-1,7
циклогексанон
2-22
циклопентанон
1-3
изобутиловый спирт
0,5-2,5
н-бутиловый спирт
0,3-0,6
н-пропиловый спирт
0,1-0,6
тяжелокипящие примеси в воде
остальное.
Экспериментальным путем установлено, что оптимальное соотношение ингибитора коррозии и растворителя в пределах (мас. %): ингибитор 60-99, спирт 1-40 и определяется условиями применения ингибитора.
Помимо высоких защитных свойств в отношении общей коррозии стали в углекислотных средах, предлагаемый ингибитор предотвращает наводороживание и способствует сохранению первоначальных пластических свойств металла. Ингибитор обладает значительным последствием (до 30 суток), устойчив при длительном хранении, термостабилен (не теряет эффективности при нагревании до 200 °С), малотоксичен.
Каждый из компонентов нового ингибитора не обеспечивает защиты черных металлов от коррозии в углекислотных средах. Только в смеси наблюдается резкое увеличение защитного действия, так называемый
эффект синергизма.
Ингибитор готовится простым смешиванием компонентов в определенных весовых соотношениях при
атмосферном давлении и температуре от 15 до 90 °С. В результате образуется продукт со следующими физико-химическими свойствами.
Внешний вид - однородная подвижная жидкость от светло-желтого до темно-коричневого цвета с плотностью 980-1020 кг/м3 (20 °С), с температурой замерзания ниже (-) 30 °С. Растворим в спирте, нефти, ограниченно в воде.
Защитные свойства ингибитора и его компонентов определены в лабораторных условиях на образцах
Ст. 3 весовым методом в коррозионных средах, моделирующих сильнообводненные нефтяные и газоконден2
BY 4875 C1
сационные скважины. Коррозионные испытания проводили в циркуляционной ячейке с рабочим объемом
350 мл, скорость движения агрессивной среды - 1,0 м/с.
Состав исследуемых смесей ингибитора приведен в табл. 1.
Таблица 1
Состав смеси, мас. %
Номер
смеси
циклогексанон
циклогексилциклогексанон
дианон
моноэтаноламин
N-2 оксиэтилэтилендиамин
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
2
0
0,5
5
7
8
8,5
8,5
35,4
10
40
50
50
50
0
0
0
0
0
3
0
5
15
21
24
24,5
24,5
24,5
25
50
0
0
0
50
50
50
0
0
4
0
44,5
50
62
63
64
64
10
65
10
50
0
0
50
0
0
50
50
5
55
30
20
6
3
0,8
2,9
30
0
0
0
50
0
0
50
0
50
0
6
45
20
10
4
2
2,3
0,1
0,1
0
0
0
0
50
0
0
50
0
50
Для изучения влияния количественного соотношения компонентов на эффективность предлагаемого ингибитора испытаниям подвергали смеси (состав в таблице 1) и чистые компоненты.
Испытания проводили в условиях:
в качестве контрольных образцов использовали плоские образцы из стали СТЗ;
в качестве реакционной среды используют двухфазную систему, состоящую из 0,1н раствора хлористого
натрия (NaCL) и керосина. Соотношение водной и углеводородной фаз 10:1. Реакционная среда насыщена
углекислым газом (СO2) Р = 1⋅105 Па, подкислена соляной кислотой до рН = 2.
Испытания проводили в течение 6 часов при температуре 20 °С, скорости движения реакционной среды
1,0 м/сек и концентрации вводимого ингибитора 0,5 г/дм3. Обработку полученных результатов проводили по
формулам:
K=
M0 − M
,
S⋅T
(1)
Ko − Kп
⋅ 100 ,
Ko
(2)
где К - скорость коррозии, г/м2⋅ч
М0 - масса образца до испытания, г
М - масса образца после испытания, г
S - площадь поверхности образца, м2
Т - время испытания, ч
Z=
где Z - степень защиты, %
Ко - скорость коррозии образца в неингибированной Среде, г/м2⋅ч
Кп - скорость коррозии образца в ингибированной Среде, г/м2⋅ч
Результаты испытаний представлены в табл. 2.
3
BY 4875 C1
Таблица 2
Номер смеси, наименование ком2
Степень защиты, %
Скорость коррозии, К, г/м ⋅ч
понентов
1
2
3
1
2,54
12
2
0,15
95
3
0,11
96
4
0,08
97
5
0,04
99
6
0,09
97
7
0,20
93
8
0,34
88
9
1,12
61
10
2,31
20
11
1,90
34
12
2,59
10
13
2,30
20
14
2,05
29
15
2,30
20
16
2,28
21
17
1,93
33
18
2,01
30
циклoгeксанон
2,37
18
циклoгeксилциклoгeксанон
2,25
22
дианон
1,91
34
моноэтаноламин
2,68
7
N-2-оксиэтилэтилендиамин
2,33
19
Фон/без ингибитора
2,89
Как видно из результатов, представленных в табл. 2, отдельные компоненты не обеспечивают высокой
защиты от коррозии, только в смеси проявляется синергетический эффект - эффект взаимного усиления защитного действия. Эффективность смеси зависит от количественного соотношения компонентов. Максимальным защитным действием обладают смеси, состоящие из пяти компонентов. При этом с ростом содержания кетонов в смеси защитное действие ингибитора возрастает.
Результаты исследования зависимости защитного действия ингибитора и прототипа от концентрации и
температуры представлены в табл. 3.
Зависимость защитного действия ингибиторов от концентрации и температуры изучены в среде (0,1н
NaCl + керосин) (10:1), подкисленной до рН = 2, насыщенной СО2. Время испытаний 6 ч (20 °С), 3 ч (80 °С).
Ингибитор
1
Предлагаемый ингибитор
Концентрация,
г/дм3
2
2,0
1,0
0,5
0,05
0,005
2
Скорость коррозии, К, г/м ⋅ч
20 °С
80 °С
3
4
0,02
0,04
0,03
0,05
0,04
0,07
0,51
0,63
1,53
1,01
Моноэтаноламин
(прототип)
Таблица 3
Степень защиты, Z, %
20 °С
80 °С
5
6
99
99
99
99
99
99
82
87
47
80
2,0
2,34
3,65
19
26
0,5
2,68
4,01
7
19
0,005
2,75
4,63
5
7
Фон (без ингибитора)
0
2,69
4,96
Как видно из представленных данных, с ростом концентрации и температуры защитное действие предлагаемого ингибитора возрастает. По степени защиты предлагаемый ингибитор превосходит прототип в испытанном интервале концентраций 0,005-2,0 г/дм3 при 80 °С - на 73 % абс.
Так как новый ингибитор ограниченно растворим в воде, предлагается при применении его в однофазных
водных средах использовать его спиртовые растворы. Исследовалось защитное действие смеси предлагаемого ингибитора с метанолом, изопропиловым спиртом и спиртовой фракцией при их различном соотношении.
Определение влияния предлагаемого ингибитора и его смесей с растворителем на коррозию стали СтЗ
изучены в реакционной среде: водный раствор 3 % NaCl насыщенный углекислым газом (Р = 1⋅105 Па) при
температуре 200 °C, время испытаний 6 ч, скорость движения среды 1 м/сек. Концентрация ингибитора 1
4
BY 4875 C1
г/дм3 оставалась постоянной, менялось лишь в ней соотношение ингибитор-спирт. Результаты представлены
в табл. 4.
Таблица 4
Состав смеси (мас. %)
Степень защиты, Z, %
Ингибитор
Спирт
Метанол
Изопропиловый спирт
Спиртовая фракция
1
2
3
4
5
100
0
69
69
69
99
1
70
89
86
95
5
71
97
97
90
10
78
85
90
75
25
90
80
80
50
50
98
77
61
40
60
99,8
65
54
20
80
84
10
3
0
100
6
37
2
Как видно из представленных результатов, в однофазных углекислотных средах из-за малой растворимости защитное действие предлагаемого ингибитора ниже, чем в двухфазных средах, и составляет 70 %. При
введении растворителя (спирта) в смесь, защитное действие возрастает. С ростом молекулярной массы спирта требуется меньшее его количество. Анализируя полученные результаты по изучению смесей предлагаемого ингибитора и растворителя необходимо отметить, что содержание растворителя не должно превышать
40 %. Только в случае с метанолом возможно повышение его содержания в смеси до 50.
Оценено влияние предлагаемого ингибитора на механическую прочность металла. Опыты проводили на
проволочных образцах из стали БСтОм диаметром 2 мм, длиной 15 мм на машине К-2 при постоянном направлении кручения. Образцы предварительно выдерживали в коррозионной среде (0,1н NaCl-керосин)
(10:18, рН = 2, Рсо2-1⋅105 Па) без ингибитора и с ингибитором. Способность ингибитора оказывать влияние
на пластичность стали оценивали по коэффициенту L:
Nu
L=
,
No
где: Nu - число скручиваний до разрушения образца после пребывания в ингибированной среде;
No - число скручиваний стали после пребывания в коррозионной среде без ингибитора.
Результаты представлены в табл. 5.
Таблица 5
Ингибитор
Состояние поставки
36
Без ингибитора
25
Предлагаемый ингибитор
36
1,4
Циклогексанон (аналог)
5
0,2
Моноэтаноламин (прототип)
6
0,2
Результаты испытаний показывают, что в присутствии предлагаемого ингибитора наблюдается увеличение циклической прочности стали до исходной величины.„ Таким образом, предлагаемый ингибитор в отличие от аналога и прототипа, предотвращает наводораживание стали.
Предлагаемый новый ингибитор, наряду с лабораторными, прошел широкие промышленные испытания
на нефтяных промыслах Удмуртии, Белоруссии и Украины и рекомендован для использования при нефтегазодобыче.
Источники информации:
1. BY 1667 С2, 1997.
2. Алцибеева А.И., Левин С.З. Ингибиторы коррозии металлов. - Л.: Химия, 1968. - С. 87. Там же, с. 97.
3. RU 2023052 С1, 1995.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
141 Кб
Теги
патент, by4875
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа