КОМПОЗИЦИОННЫЕ ИНГИБИТОРЫ НА ОСНОВЕ ТЕТРАГИДРОИМИДАЗО-[4,5-D]-ИМИДАЗОЛДИОН-2,5 И ИХ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассмотрены закономерности использования тетрагидроимидазо-[4,5-d]-имидазолдион-2,5, продукта конденсации мочевины с глиоксалем, в качестве основного компонента ингибиторов коррозии. Установлено что, данный продукт в композиции с диэтиламином, формальдегидом, карбамидом и госсиполовой смолой является эффективным ингибитором коррозии. и защищают сталь от коррозии более 90 %.

ABSTRACT

In this article the regularities of the urea condensation reaction with glyoxal are considered and studied. It is shown that during the condensation of carbamide with 1,2-dicarbonyl compound in the presence of OEDP as a catalyst, a product based on tetrahydroimidazo-[4,5-d]-imidazoledione-2,5 is synthesized with a yield of 80 - 85%. The obtained products in pure form and in a composition with diethylamine, formaldehyde, carbamide and gossypol resin were tested as corrosion inhibitors. It was found that the compositions are effective corrosion inhibitors and protect steel from corrosion by more than 90%.

Ключевые слова: мочевина, диаль, ОЭДФ, тетрагидроимидазо-[4,5-d]-имидазолдион ингибитор коррозии, степень защиты.

Keywords: urea, dial, OEDP, tetrahydroimidazo-[4,5-d]-imidazoledione corrosion inhibitor, protection class.

Введение. Тетрагидроимидазо - [4,5-d] - имидазолдиона-2,5 – полифунк-циональное соединение, в котором карбамидный фрагмент, фактически, определяет свойства молекулы, обусловленные наличием двух реакционных центров в структуре: четыре донорные NH-группы и две акцепторные С=О-группы [1-8].

Известно, что в промышленных условиях тетрагидроимидазо-[4,5-d]- имидазолдион-2,5 получают реакцией конденсации глиоксаля с карбамидой в присутствии серной кислоты с выходом 85 % [9].

Материалы и методы исследования. Исследуемое вещество тетрагидроимидазо-[4,5-d]- имидазолдион-2,5. Реагенты и реактивы:  карбамид, формальдегид, госсиполовая смола, газоконденсат, оксиэтилендифосфоновая кислота, ТГИД-extra, ТГИД-extra ШО, стали марки Ст.20 и Ст.3. Изучались влияние ТГИД-ШО на скорость коррозии стали в сероводородной среде, в углекислотной среде, в различных водах и в соляной кислоте.

Результаты исследования и их обсуждение. В ходе проведенных исследований, нами использован готовый тетрагидроимидазо-[4,5-d]- имидазолдион-2,5 полученный в присутствии ОЭДФ.

Было изучено влияние концентрации тетрагидроимидазо-[4,5-d]-имидазолдион-2,5 (ТГИД) в чистом виде и виде композиции на скорость коррозии стали марки Ст. 20 в 15 %-ной соляной кислоте (t =60 °C; τ = 42 час).

Таблица 1.

Влияние концентрации ТГИД на скорость коррозии стали марки Ст. 20

ТГИД ограниченно растворяется в газоконденсате. При растворении в двухфазной среде - газоконденсат: вода - выделяется самостоятельная фаза, что ограничивает его использование в качестве ингибитора сероводородной коррозии.

Продукт ТГИД модифицирован с добавлением диэтиламина и назван ТГИД-ШО. Изучалось его влияние на коррозию стали в сероводородной (табл. 2) и углекислотной (табл. 3) средах.

Таблица 2.

Влияние ТГИД-ШО на скорость коррозии стали в сероводородной среде (марки прочности Д, Т=25-35 °С, концентрация сероводорода – 2,5-3,0 г/л, газоконденсат: вода – 1 : 2, действующее вещество - ингибитор 50%)

Таблица 3.

Влияние ТГИД-ШО на скорость коррозии стали в углекислотной среде (марка прочности Д, Т – 25-40 °С, Рсо₂-1,0 МПа, перемешивание)

Как видно из данных табл.3 ТГИД-ШО является эффективным ингибитором коррозии в течение 24 часов, концентрации 500 мг/л, при этом скорость коррозии составляет 0,018, степень защиты 98,7 %, в течение 48 часов дозирования 300 мг/л, скорость коррозии составляет 0,008, степень защиты 96,8 %. Таким образом синтезированный продукт не уступает по степени защиты импортируемым ингибиторам коррозии из России «И-1-А» и из Германии «Додикор».

Изучено влияние концентрации ТГИД-ШО на скорость коррозии в зависимости от температуры (табл. 4).

Таблиц 4.

Влияние ТГИД-ШО на скорость коррозии в различных водах в зависимости от температуры, время опыта 24 часа

Как видно из данных таблицы, ТГИД-ШО эффективно защищает сталь от коррозии в водных растворах NaCl и NaCl+H₂S, показывая стабильность с повышением температуры до 60 °С. При этом в 20 %-ном водном растворе H₂SO₄ эффективность с повышением температуры снижается.

ТГИД также был модифицирован добавлением формальдегида, мочевины, госсиполовой смолы, солей меди в соотношении: ТГИД: формальдегид: мочевина: госсиполовая смола = 0,6: 0,1: 0,29: 0,01 (условное название данной композиции ТГИД-extra).

Исследования ингибирующего действия «ТГИД-extra» проведены по экспресс определению на металлических образцах марки стали Ст.20. Концентрация ингибитора 400 мг/л. Время исследования составило 24 часа, при комнатной температуре в двухфазных системах газоконденсат - солевой раствор, нефть - солевой раствор и в солевом растворе. Анализируемые системы насыщались сероводородом в течение 15 мин.

Результаты ингибирующего действия пробы «ТГИД-extra» на металлические пластинки Ст.20 представлены в таблицах 5 и 6.

Таблица 5.

Результаты ингибирующего действия пробы ТГИД, концентрация ингибитора 1 % масс

Таблица 6

Результаты ингибирующего действия пробы «ТГИД-extra», концентрация ингибитора 1 % масс

Ингибитор «ТГИД-extra» обладает слабым характерным запахом. Хорошо растворяется в газоконденсате и углеводородах. Основные показатели ингибитора «ТГИД-extra» приведены в табл.7.

Таблица 7

Физико-химические показатели ингибитора «ТГИД-extra ШО»

«ТГИД-extra» был испытан в качестве ингибитора коррозии в сероводородной, углекислотной и соляно-кислотной средах (табл.8 - 10).

Таблица 8

Влияние ингибитора «ТГИД-extra ШО» на коррозию стали марки прочности Д в углекислотной среде (РСО₂=1,0 МПа), температура комнатная

Таблица 9

Защитное действие ингибитора «ТГИД-extra ШО» в сероводородной среде. Температура – комнатная

Таблица 10

Влияние температуры на скорость коррозии Ст.3 в 15 %-ной соляной кислоте. Концентрация ингибитора 0,8 % масс.

Как видно из полученных данных ингибитор «ТГИД-extra» во всех случаях показывает высокую защиту от коррозии.

Заключение. Таким образом, установлены закономерности использования тетрагидроимидазо-[4,5-d]-имидазолдион-2,5, продукта конденсации мочевины с глиоксалем, в качестве основного компонента ингибиторов коррозии. Приготовлены несколько композиции на основе ТГИД и был испытан в качестве ингибитора коррозии в сероводородной, углекислотной и соляно-кислотной средах. Установлено что, полученные некоторые композиции являются эффективными ингибиторами и защищают сталь от коррозии с эффективностью не менее 80 %.

Список литературы:

1. Krаvсhеnkо, А.N. Sуnthеsis оf glусоlurils аnd thеir аnаlоguеs / А.N. Krаvсhеnkо, V.V. Bаrаnоv, G.А. Gаziеvа // Russiаn Сhеm. Rеviеws. – 2018. – V. 87, N 1. – P. 89–108 http://dx.dоi.оrg/10.1070/RСR4763
2. Li, J.-T. Sуnthеsis оf glусоluril саtаlуzеd bу pоtаssium hуdrоxidе undеr ultrаsоund irrаdiаtiоn / J.-T. Li, X.-R. Liu, M.-X. Sun // Ultrаsоn. Sоnосhеm. − 2010. − V. 17, N 1. − P. 55−57. DОI: 10.1016/j.ultsоnсh.2009.04.010
3. Pаnsuriуа, А.M. Оnе-pоt sуnthеsis оf 5-саrbоxаnilidе-dihуdrоpуrimidinоnеs using еtidrоniс Асid / А. M. Pаnsuriуа, M. M. Sаvаnt. С. V. Bhuvа, J. Singh, У. T. Nаliаpаrа // Аrkivос. − 2009, N 7. − P. 79–85. DОI: 10.3998/аrk.5550190.0010.707
4. Vilаpаrа, K.V. Еtidrоniс Асid Prоmоtеd Sеquеntiаl Оnе-Pоt Strаtеgу fоr thе Sуnthеsis оf 1H-Imidаzо[1,2-b]pуrаzоlеs: А Grееn Саtаlуst fоr Grоеbkе-Blасkburn-Biеnауmé Rеасtiоn / K. V. Vilаpаrа, S. P. Gаmi, Sh. А. Gаdаrа, У.T. Nаliаpаrа // СhеmistrуSеlесt. – 2019. V. 4. − P. 11235–11238. DОI: 10.1002/slсt.201902997
5. Sаvаnt, М.M. Еtidrоniс Асid: а Nеw аnd Еffiсiеnt Саtаlуst fоr thе Sуnthеsis оf Nоvеl 5-Nitrо-3,4-Dihуdrоpуrimidin-2(1H)-Оnеs / М. M. Sаvаnt, А. M. Pаnsuriуа, С. V. Bhuvа, N. P. Kаpuriуа, У. T. Nаliаpаrа // Саtаl. Lеtt. – 2009. – V. 132, N 1. − P. 281−284. DОI: 10.1007/s10562-009-0112-у
6. Bаkibаеv, А. Sуnthеsis оf Glусоlurils аnd Hуdаntоins bу Rеасtiоn оf Urеа аnd 1, 2‐Diсаrbоnуl Соmpоunds using Еtidrоniс асid аs а -Grееn саtаlуst‖ / А. Bаkibаеv, S. Pаnshinа, А. Uhоv, V. Mаlkоv // Jоurnаl оf Hеtеrосусliс Сhеmistrу. – 2020. − 57, Is.12. P. 4262−4270. DОI: 10.1002/jhеt.4132
7. Pаnshinа, S. Nеw Sуnthеsis оf 2,4,6,8-Tеtrаmеthуl-2,4,6,8-tеtrааzаbiсусlо[3.3.0]осtаnе- 3,7-diоnе Using Еtidrоniс Асid аs а ―Grееn‖ Саtаlуst / S. Pаnshinа, О. V. Pоnоmаrеnkо. А. Bаkibаеv, V. Mаlkоv //Russiаn Jоurnаl оf Оrgаniс Сhеmistrу. – 2020. V. 56, N 12. – P. 2067–2073. DОI: 10.1134/S1070428020120039
8. Белых, С.И. Синтез соли моноэтаноламина с оксиэтилидендифосфоновой кислотой /С.И. Белых, К.Б. Жуманов, А.А. Бакибаев, С.Ю. Паньшина, В.С. Мальков, О.А. Котельников, И.Г. Цой, Б.К. Масалимова, Г.К. Байбазарова. // Вестник ЕНУ им. Л.Н. Гумилева. – 2018. − Вып. 125, №4. – С. 14−17. DОI: 10.32523/2616-6771-2018-124-4-14-18
9. Пат. 2439072, Россия C07D487/04. Способ получения 2,4,6,8-тетраазабицикло[3.3.0]октан-3,7-ди она / В. С Мальков, А. С. Князев, А. А.Волынец, заявитель и патентообладатель ООО «Глиоксаль-Т», 10.01.2012. Заявл. № 2010123595/04. – 6 с. https://patenton.ru/patent/RU2439072C1
10. Miсhеlеtti, G. А grееn sуnthеsis оf glусоluril dеrivаtivеs in аquеоus sоlutiоn with rесусlе оf thе wаstе / G. Miсhеlеtti, С. Dеlpivо, G. Bассоlini // Grееn Сhеmistrу Lеttеrs аnd Rеviеws. – 2013. − V. 6, N 2. – P. 135−139 DОI: 10.1080/17518253.2012.718803