Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНГИБИТОРА КОРРОЗИИ - Патент РФ 2134258
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНГИБИТОРА КОРРОЗИИ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНГИБИТОРА КОРРОЗИИ

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНГИБИТОРА КОРРОЗИИ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к органической химии, а именно к синтезу ингибиторов коррозии, которые могут использоваться в средах, содержащих кислые газы, и, в частности, при добыче и переработке нефти и природного газа. Ингибитор представляет собой сложный состав, являющий продуктом взаимодействия кубового остатка производства метилдиэтаноламина (с содержанием оксиэтильных производных до 90%, но не менее 40%) и жирных кислот C12-24. Это взаимодействие проводят при соотношении амин : кислота, равном 1 - 8 : 1, сначала при 120 - 151oC до конверсии исходной кислоты 90 - 95%, затем при температуре, превышающей первоначальную на 20 - 50oC, до конверсии исходной кислоты не менее 98%. Способ позволяет получать эффективный ингибитор коррозии по экономичной малоотходной технологии, одновременно утилизируя отходы действующего производства метилдиэтаноламина. 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2134258
Класс(ы) патента: C07C233/18, C23F11/14
Номер заявки: 97119847/04
Дата подачи заявки: 03.12.1997
Дата публикации: 10.08.1999
Заявитель(и): ЗАО "Химтэк Инжиниринг"
Автор(ы): Михайлова Т.А.; Никущенко Н.Т.
Патентообладатель(и): ЗАО "Химтэк Инжиниринг"
Описание изобретения: Изобретение относится к органической химии, а именно к способам получения ингибиторов коррозии, представляющих собой продукты взаимодействия аминов и жирных кислот. Разрабатываемые ингибиторы могут быть использованы для защиты от коррозии в средах, содержащих сероводород, двуокись углерода, и т. п., и могут использоваться при добыче и переработке газа и нефти.
В настоящее время известны соединения того же назначения, получаемые в результате взаимодействия аминов и жирных кислот.
Так, для защиты железосодержащих металлов используются соли, получаемые из алканоламинов и жирных кислот [Патент США 2914475, кл. 252-8.55, з. 10.05.56, от 24.11.59.]
Одним из примеров осуществления этого изобретения является ингибитор на основе солей, полученных смешением кубовых остатков этаноламинов с эквивалентным весом 145-165, и карбоновых кислот.
Недостатком способа является нестабильность солей, которые легко разрушаются при повышенной температуре или изменении pH среды, что значительно ограничивает область их использования.
К аналогам изобретения можно отнести способ получения ингибитора коррозии, предназначенного для нефтяных скважин, получаемый при взаимодействии алканоламинов, в частности, триэтаноламина, и жирных кислот с радикалом C12-26 в соотношении амин: кислота 1: 0,5-5 при температуре 300-550oF (140-288oC) в присутствии щелочного катализатора [Пат. США 2614981 кл. 252-8.55, з. 03.04.50, оп. 21.10.52].
Недостатком данного способа синтеза является использование щелочного катализатора, который остается в составе полученного ингибитора и может влиять на его свойства.
Известен также способ синтеза аналогичных ингибиторов из алканоламинов, таких как моноэтаноламин или триэтаноламин, с длинноцепочными карбоновыми кислотами, характеризуемыми кислотным числом (далее - к.ч.) 140-165 мг KOH. Исходные амин и кислота взаимодействуют в соотношении 1: 3-10, температура взаимодействия 140-185oC [Пат. США 2723233 кл. 252 - 8.55, з. 10.12.52, оп. 08.11.55] . Большой избыток кислот, используемый в синтезе, сужает области использования ингибитора, так как, с одной стороны, ограничивает его растворимость в протоноактивных растворителях и, с другой стороны, снижает защитную эффективность ингибитора при повышении температуры среды выше 100oC, вследствие того что при повышении температуры свободные кислоты сами являются причиной протекания коррозионных процессов.
Прототипом предлагаемого изобретения является способ получения ингибитора из алканоламинов и полиненасыщенных жирных кислот с радикалом C16-22.
Этерификацию третичного алканоламина, характеризуемого общей формулой

где x, y, z - независимы друг от друга и имеют значения от 2 до 6,
R - водород или органический радикал,
проводят при соотношении амина и кислоты 1-0,5:1, температуре взаимодействия - 230-340oF (110-188oC), лучше до 160oC. Для предотвращения образования нерастворимых полимеров процесс проводят в атмосфере инертного газа, до прекращения выделения воды [Пат. США 2805201, кл. 252-8.55, з. 19.07.54, оп. 03.09.57].
Задачей, стоящей перед разработчиками данного изобретения, является создание способа получения эффективного ингибитора коррозии, обладающего высокой степенью защиты и достаточной растворимостью как в протоноактивных (спирты), так и в углеводородных растворителях. Синтез этого ингибитора осуществляется с использованием доступного сырья - кубовых остатков производства метилдиэтаноламина (МДЭА), которые подвергают взаимодействию со смесью жирных кислот, получаемых при переработке древесины, хлопка, подсолнечника, и т.п.
Сущность изобретения состоит в том, что кубовые остатки, образовавшиеся после отгонки товарного МДЭА, подвергают взаимодействию со смесью жирных кислот, содержащих от 12 до 24 атомов углерода (кислоты C12-24).
Кубовый остаток производства МДЭА представляет собой смесь оксиэтильных производных метилдиэтаноламина общей формулы

где n и m независимы друг от друга и имеют значения от 1 до 3,
некоторое количество неотогнанного МДЭА и небольшое количество (не более 3%) продуктов осмоления.
В условиях действующего производства МДЭА кубовый остаток, полученный после отгонки товарного МДЭА, содержит до 90% оксиэтильных производных МДЭА со степенью присоединения окиси этилена n = 1-3. Проведенные исследования показали, что степень защиты получаемых ингибиторов зависит от состава кубового остатка и резко снижается при уменьшении концентрации оксиэтильных производных ниже 40%.
Кубовые остатки направляют на этерификацию, где они взаимодействуют с жирными кислотами при температуре 120-190oC и мольном соотношении амин: кислота 1-8:1. Процесс ведут до конверсии исходной кислоты не менее 98% (к. ч. реакционной массы 0,5-4 мг KOH - в зависимости от к.ч. исходной кислоты).
Синтез проводится при пропускании через реакционную массу инертного газа, например азота, что осуществляется как с целью предотвращения образования нежелательных продуктов окисления, так и для удаления из зоны реакции образующей воды.
В результате образуется реакционная смесь сложного состава, содержащая моно- и диэфиры (т.е. неполные и полные эфиры) оксиэтильных производных метилдиэтаноламина.
Для получения ингибитора с требуемыми свойствами процесс проводят следующим образом: кубовый остаток с содержанием оксиэтильных производных до 90%, но не менее 40%, и исходную смесь кислот, взятых в мольном соотношении 1-8: 1, оптимально- 1,5-6:1, загружают в реактор, и при непрерывном перемешивании и продувке инертным газом доводят температуру реакционной массы до 120-150oC. После достижения в реакционной массе кислотного числа 5-7 мг KOH (что соответствует конверсии исходной кислоты 90-95%) температуру синтеза увеличивают на 20-50oC, но не выше 190oC. Синтез прекращают, когда кислотное число реакционной массы составит 0,5-4 мг KOH (конверсия исходной кислоты не менее 98%). Указанный температурный режим проведения синтеза ингибитора обеспечивает, с одной стороны, достаточную скорость взаимодействия даже в условиях избытка амина, с другой стороны позволяет сократить время пребывания реакционной массы при температуре более 150oC, а следовательно сократить количество продуктов осмоления и деструкции как исходных, так и конечных продуктов, и кроме того, свести к минимуму потери легких фракций, используемых для синтеза жирных кислот.
В результате этого процесса этерификации жирных кислот с радикалом C12-24 третичными оксиэтильными аминоспиртами, содержащимися в кубовом остатке производства МДЭА, удается синтезировать эффективный ингибитор коррозии, обладающий высокой степенью защиты (около 90%) и растворимый как в протоноактивных растворителях (например, в спиртах), так и в апротонных (углеводороды) растворителях.
Таким образом, отличительными признаками изобретения являются:
- использование в качестве исходного сырья кубовых остатков производства МДЭА, характеризуемых содержанием оксиэтильных гомологов метилдиэтаноламина до 90%, но не менее 40%.
- проведение синтеза при мольном соотношении амин : кислота 1-8:1, оптимально 1,5-6:1, т.е. в избытке амина;
- проведение синтеза в двухстадийном температурном режиме, позволяющем сократить время пребывания реакционной массы при повышенной (150-190oC) температуре.
Разработанный способ позволяет получать эффективный ингибитор коррозии с необходимыми характеристиками на базе существующего производства МДЭА из сырья, которое до этого являлось отходом этого производства. Применение разработанного способа получения ингибитора позволит решить проблему утилизации отходов и улучшить экономические и экологические показатели производства МДЭА.
Получаемый ингибитор обладает хорошей ингибирующей способностью и может использоваться как в виде индивидуального вещества (ингибитор-концентрат), так и в виде различных составов.
Примеры осуществления способа синтеза ингибитора.
Синтез ингибитора проводят в емкостном реакторе, снабженном обогревающей рубашкой, мешалкой, барботажным устройством для подачи инертного газа, холодильником и приемником для отвода реакционной воды и инертного газа.
В реактор загружают кубовый остаток, содержащий до 90% (но не менее 40%) оксиэтильных производных МДЭА и смесь жирных кислот или масел, содержащих жирные карбоновые кислоты, с кислотным числом не менее 145 мг KOH. Реакционную смесь нагревают до 120-150oC при постоянном перемешивании и пропускании потока инертного газа. При достижении конверсии исходной кислоты не менее 90-95% (кислотное число реакционной массы 5-7 мг KOH) температуру в зоне реакции повышают на 20-50oC, но не выше 190oC. Синтез заканчивают при конверсии исходной кислоты 98% (т.е. при достижении кислотного числа реакционной массы от 0,5 до 4 мг KOH, в зависимости от кислотного числа исходной кислоты).
Полученный в результате синтеза ингибитор переставляет собой подвижную жидкость коричневого цвета с удельным весом 1,1-1,2 г/см3, с кислотным числом 0,5-4 мг KOH и степенью защиты 87-93%.
Защитный эффект полученных составов испытывали по типовой методике, используемой в газовой промышленности, в 3% растворе NaCl с добавлением 0.25 г/л уксусной кислоты. Раствор насыщали сероводородом до концентрации 1-2 г/л. Концентрация ингибитора в коррозионном растворе составляла 100 мг/л. Для испытаний использовались образцы стали СТ20.
Параметры и результаты осуществления заявляемого способа приведены в таблице.
В графе 2 указана используемая кислота и ее кислотное число,
графе 3 - содержание оксиэтильных производных МДЭА, % в кубовом остатке,
Далее приводятся условия синтеза:
графа 4 - мольное соотношение амин: кислота,
графа 5 - температура на первой стадии, графа 6 - кислотное число реакционной массы по завершении 1 стадии,
графа 7 - температура на 2-ой стадии, и графа 8 - кислотное число реакционной массы по завершении синтеза,
графа 9 - расчетные потери на синтезе с учетом выделяющейся воды, в % вес. к загрузке,
графа 10 - фактические потери на синтезе, включая потери с реакционной водой и дополнительные потери легких фракций кислот.
Характеристики ингибитора коррозии:
графа 11 - степень защиты,
графа 12 - растворимость в метаноле;
графа 13 - растворимость в керосине.
Примеры 1 - 5 иллюстрируют, что в заявленном интервале параметров синтеза ингибитор обладает высокой степенью защиты и растворим как в протоноактивных, так и в неполярных растворителях, если исходные реагенты подавались в мольном соотношении амин : кислота 1,5-6:1.
При мольном соотношении 1:1 снижается растворимость в протоноактивном растворителе, а при соотношении 8:1 происходит уменьшение растворимости в неполярном растворителе.
В примерах 6-7 показано, что при использовании исходного сырья с содержанием оксиэтильных производных МДЭА менее 40% снижается степень защиты ингибитора.
Примеры 8-9 показывают, что при проведении процесса в одну стадию количество потерь значительно увеличивается. Это происходит из-за увеличения времени пребывания реакционной массы в зоне высокой температуры, что вызывает осмоление и деструкцию исходных реагентов и продуктов реакции, и как результат - снижение качества ингибитора, т.е. уменьшение степени защиты и ухудшение его растворимости как в спирте, так и в керосине.
Источники информации
1. Патент США 2914475. кл. 252 - 8.55, з. 10.05.56, оп. 24.11.59.
2. Патент США 2614981, кл. 252 - 8.55, з. 03.04.50, оп. 21.10.52.
3. Патент США 2723233, кл. 252 - 8.55, з. 10.12.52, оп. 08.11.55.
4. Патент США 2805201, кл. 252 - 8.55, з. 19.07.54, оп. 03.09.57 - прототип.
Формула изобретения: Способ получения ингибитора коррозии взаимодействием алканоламинов и жирных кислот при повышенной температуре в атмосфере инертного газа, отличающийся тем, что в качестве алканоламинов используют кубовый остаток производства метилдиэтаноламина, содержащий 40 - 90% продуктов оксиэтилирования метилдиэтаноламина, в качестве жирных кислот используют жирные карбоновые кислоты C12-24 и процесс ведут при их мольном соотношении, равном 1 - 8 : 1, причем взаимодействие проводят сначала при 120 - 150oC до конверсии исходной кислоты 90 - 95%, затем температуру повышают до 170 - 190oC и взаимодействие проводят до конверсии не менее 98%.