Синтез и исследование механизма действия новых активных ингибиторов углекислотной и сероводородной коррозии сталей и цветных металлов для использования их в нефтедобывающей промышленности

Цель работы - синтез новых ингибиторов коррозии на основе реакции аминофосфонирования, изучение их антикоррозийной активности, изучение механизма их действия. В результате реализации проекта по гранту синтезированы новые фосфиты и фосфонаты, содержащие в своем составе радикалы от длинноцепных ПАВ, промышленных неонолов, синтанолов, оксанолов и РСН₂N-фрагмент, обладающие высокой антикоррозионной активностью. Новые соединения синтезированы по методике оne-put синтеза α-аминофосфонат в три стадии с использованием в качестве источников гидроксильных групп промышленные марки неонола АФ-9-4, АФ-9-6, АФ-9-10, АФ-9-12, синтанола АЛМ-2, АЛМ-7, АЛМ-10, оксанола КД-6 и этанола. На первом этапе неионогенный ПАВ реагирует с избытком треххлористого фосфора с образованием дихлорфосфитов и эфиров фосфористой кислоты. На втором этапе к реакционной массе добавляют избыток обезвоженного этанола, формалина и амина. В результате эфир фосфористой кислоты и синтанил (либо оксанил) этилфосфит вступают в реакцию α-аминирования с образованием соответствующих аминометилфосфонистых кислот и этиламинометилфосфонат. В качестве аминов были использованы диэтиламин, диэтаноламин, морфолин, гексадециламин, имидазолин. В результате синтезированы 10 новых композиций фосфитов и 25 композиций аминофосфонатов с выходами более 90%. Составы продуктов идентифицированы данными ЯМР 31Р, ЯМР 1H, ИК-спектров, масс-спектров ESI, данными элементного анализа. Все полученные композиции исследованы на антикоррозионную активность по отношению к стали марки 3 в стандартной модели нефтепромысловой воды следующего состава (г/дм³): NaCl - 163; CaCl₂•2H₂O - 23; MgCl₂•6H₂O - 17; CaSO₄•2H₂O - 0,14 и с содержанием СО₂ - 250 г/м³, Н₂S - 200 г/м³ гравиметрическим методом, при различных дозировках и времени выдерживания пластин. Защитный эффект композиций на основе синтанил и оксанилфосфитов при дозировке 25 мг/л и 6-ч выдержке составляют 47 - 61%. Композиции на основе аминофосфонатов и фосфоновых кислот проявляют более высокие результаты (70 - 96%), соизмеримые с известными промышленными ингибиторами (70 - 90%). Защитный эффект ингибиторов по отношению к коррозии латуни ниже в два раза, чем к стали. При малой выдержке наиболее активными ингибиторами являются синтанолы, содержащие наименьшее количество оксиэтилированных групп, защитный эффект которых падает с увеличением времени эксперимента. С увеличением числа оксиэтилированных групп стабильность ингибиторов со временем возрастает. По данным электрохимических измерений активности ингибиторов максимальный защитный эффект достигается в течение 8 - 10 ч после ввода ингибитора. Наибольшим защитным эффектом обладают неонолы. Чуть менее активны продукты аминофосфонирования на основе синтанолов и оксанола КД-6. По активности ингибиторы можно расположить в следующем порядке: производные гексадециламина > имидазолина > диэтиламина > диэтаноламина > морфолина. Изучение температурной зависимости ингибиторов при дозировке 25 мг/л показали незначительное снижение активности ингибитора с увеличением температуры 30°C - 94,4%, 40°C - 93,6%; 50°C - 93,9%; 60°C - 93,6%; 70°C - 92,8%. Поляризационные исследования ингибиторов показали, что ингибиторы относятся к ингибиторам смешанного типа с более значительным влиянием на анодный процесс. Молекулы десорбируются с поверхности стали с высоким анодным потенциалом, который уменьшается с повышением температуры. Это указывает на сильную связь между молекулой ингибитора и поверхностью стали.