[2]Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в нефтяной и газовой промышленности при производстве, хранении и транспортировке углеводородов и может быть использовано для защиты деталей двигателей, работающих на углеводородном топливе от негативного влияния воды и других примесей, факторов, повышающих их коррозионную активность. Изобретение направлено на широкий диапазон сфер применения и в частности на обеспечение качества бензинов, бензинов содержащих оксигенаты в том числе биоэтанол.
[4]Актуальность в ингибиторах коррозии возникает при перекачке топлив по трубопроводам, при его длительном хранении в баках автомобилей или металлической таре, а также при значительном обводнении, например, на судах морского и речного флота. Коррозионное воздействие топлив на металлы приводит к загрязнению топлив продуктами коррозии в виде механических примесей, ухудшающих прокачиваемость топлив и их противоизносные свойства. [А.М. Данилов. Применение присадок в топливах. - М.: Мир, 2005. - 288 с., ил. ISBN 5-03-003726-8].
[5]Проблема коррозионной активности топлив усиливается с введением в состав углеводородных топлив оксигенатов (эфиры, спирты), в которых хорошо растворяется вода, поэтому они являются источником ее повышенного содержания в топливах. Кроме этого, биокомпоненты (этанол, метанол, биодизель), производство которых активно развивается из возобновляемых источников сырья, имеют низкую стабильность и меняющийся состав примесей, так же являются источником повышенной коррозионной активности.
[6]Известно большое количество ингибиторов коррозии, среди которых, в области углеводородных топлив, находят применение азотсодержащие органических соединения-алкиламинов С4-С10, полиамины, имидазолины, анилины [А. Алцыбеева, С. Левин. Ингибиторы коррозии металлов. / Под ред. Л.И. Антропова, Л. Химия, 1968, с. 7-12, 95, 130, 187].
[7]Недостатками известных функциональных веществ, является вспениваемость, склонность к смолообразованию, плохая совместимость и низкая стабильность, а у известных ингибиторов анилинового ряда еще и крайне низкая эффективность даже при высоких концентрациях применения 0,5% вследствие плохой сорбционной способности к металлам.
[8]Известны ингибиторы коррозии в составе многофункциональных присадок для бензинов (RU 616624 С1, опубл. 17.03.2016, прототип) состоящая из производных ангидрида полиизобутенилянтарной кислоты, получаемого путем взаимодействия полиизобутенов или полиизобутенов с мол. массой, равной от 300 до 5000, с малеиновым ангидридом, и/или амино-, и/или амидо-, и/или имидогруппами, полученными взаимодействием указанного ангидрида с алифатическими полиаминами, такими как этилендиамин, диэтилентриамин, триэтилентетрамин или тетраэтиленпентамин, изомеров и гомологов ароматических углеводородов, температура начала кипения не менее 160°С, температура конца кипения не более 200°С, до 200°С отгоняется не менее 90 мас. %), простого полиэфира на основе оксида пропилена и глицерина с молярной массой 500, полиметилсилоксана.
[9]Недостатками разработанного авторами ингибитора является: большое число компонентов, что не гарантирует стабильность содержания компонентов, примесей и связанного с этим проблем с воспроизводимостью результатов. Кроме этого авторы в своей работе показывают влияние присадки на увеличение отложений на клапанах, даже при содержании в ее составе, моющих компонентов.
[10]Анализ последних работ в области ингибирования коррозионной активности показывает, что основная их часть направлена на применение, в качестве активных веществ, известных амидов, имидазолинов и их смесей.
[11]Опыт их промышленного применения выявил ряд системных проблем:
[12]- Нестабильность данных соединений во время хранения (протекание в готовых продуктах реакций гидролиза и конденсации, приводящих к снижению качества);
[13]- При хранении ингибиторов образуются осадки, наблюдается расслоение продуктов и ухудшение растворимости;
[14]- В связи с особенностями производства ингибиторов и нестабильности качества исходного сырья, разные партии промышленных ингибиторов имеют различную эффективность;
[15]- В силу особенностей свойств веществ происходит забивание трубопроводов подачи ингибитора, а также образование смолистых отложений.
[16]- Современные разработки новых ингибиторов коррозии ведутся, в основном, в области объединения эффектов или синергизма, снижения негативных факторов, а также подбора растворителей, с целью улучшения совместимости и обеспечения необходимых, эксплуатационных характеристик.
[17]Таким образом, применяемые ингибиторы коррозии имеют существенные недостатки и разработка новых, более эффективных и безопасных, является важной задачей.
[18]Известно, что N-метил-пара-анизидин (NMPA) активно используется в качестве многофункциональной, октаноповышающей присадки к бензинам [ЕР 2014643 от 14.08.2006], а также в качестве антиоксиданта углеводородных топлив [RU 2491324 от 25.01.2012, CN 2281460 от 21.02.2012]. Применение NMPA в составе углеводородных топлив неоднократно проверялись на соответствие всем современным требованиям, предъявляемых к топливам и считаются перспективными для применения в производстве бензинов высокого экологического класса.
[19]Открытие высокой сорбционной активности к металлам, а также высокая ингибирующая способность NMPA, является неожиданным и не очевидным свойством в виду того, что ближайшие гомологи такой активностью не обладают. Скорее всего именно наличие эфирной (-метокси) группы в пара положении, в результате электронодонорного взаимодействия с монометилзамещенной иминогруппой, изменяет свойство соединения, обеспечивая ее сорбционную активность к металлам.
[20]РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[21]Задачей заявленного изобретения является разработка ингибитора коррозии, обеспечивающего высокие антикоррозионные свойства углеводородного топлива.
[22]Техническим результатом изобретения является повышение коррозионных свойств топлива.
[23]Указанный технический результат достигается за счет того, что NMPA применяют в качестве ингибитора коррозии в углеводородном топливе.
[24]В качестве углеводородного топлива используют бензин.
[25]В качестве углеводородного топлива используют бензин содержащий оксигенаты и/или биоэтанол.
[26]Ингибитор коррозии вводится в состав бензина.
[27]Ингибитор коррозии вводится в состав оксигенатов и/или биоэтанола.
[28]Ингибитор коррозии вводят в количестве 0,001-2 мас. % по отношению к бензину или к бензину, содержащему оксигенаты и/или биоэтанол.
[29]Эффективная концентрация ингибитора коррозии находится 0,001-2 мас. % по отношению к углеводородному топливу.
[30]ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[31]Для применения NMPA в качестве ингибитора коррозии в углеводородном топливе, углеводородное топливо перемешивают с NMPA. В качестве углеводородного топлива используют бензин, бензин, содержащий оксигенаты и/или биоэтанол, дизельное топливо, судовое топливо, керосин и другие виды углеводородных топлив, обладающих коррозионной активностью.
[32]Для получения бензина с ингибитором коррозии, в бензин добавляют NMPA в количестве 0,001-2 мас. % и осуществляют перемешивание бензина с NMPA до получения однородной смеси. Аналогично получают и другие виды углеводородного топлива, содержащие ингибитор коррозии.
[33]Для получения бензина содержащего оксигенаты с содержанием ингибитора коррозии 0,001-2 мас. %., в бензин добавляют оксигенат, содержащий NMPA в количестве, предпочтительно, от 5 до 15 мас. %, обеспечивающим необходимое содержание NMPA и осуществляют перемешивание до получения однородной смеси. В качестве оксигената может применяться, например, метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ), этил-трет-бутиловый эфир (ЭТБЭ), этилацетат и другие эфиры, а также изопропиловый, бутиловый и другие спирты.
[34]Для получения бензина, содержащего биоэтанол с содержанием ингибитора коррозии 0,001-2 мас. %., в бензин добавляют биоэтанол содержащий NMPA в количестве, предпочтительно, от 5 до 15 мас. %, обеспечивающим необходимое содержание NMPA и осуществляют перемешивание до получения однородной смеси.
[35]Исследование коррозионных свойств топлив проводились в соответствии с ГОСТ 6321-92 (ISO 2160-85).
[36]Метод по ГОСТ 6321-92 (ISO 2160-85) заключается в выдерживании медной пластинки в течение 3 часов в испытуемом топливе при повышенной температуре (50°С) и фиксировании изменения ее внешнего вида, характеризующего коррозионное воздействие.
[37]Исследование коррозионных свойств топлив по ГОСТ 6321-92 (ISO 2160-85) проводили следующим образом: 30 см3 бензина с и без ингибитора, помещают в химически чистую сухую пробирку и вводят туда же (не более чем через 1 мин после завершения окончательной полировки) медную пластинку.
[38]Пробирку закрывают пробкой с отверстием и помещают в баню, где выдерживают при температуре 50°С. Во время испытания содержимое пробирки защищают от воздействия сильного света. По истечении 3 ч пластинку исследуют, для чего ее вынимают пинцетом из нержавеющей стали и погружают в растворитель.
[39]Затем пластинку вынимают, высушивают беззольным фильтром (промокая, но не вытирая) и проверяют наличие потускнения или коррозии, сравнивая с эталонами для определения степени коррозии. Исследуемую пластинку и эталоны держат таким образом, чтобы свет, отражающийся от них, находился под углом приблизительно 45°.
[40]Коррозионную активность образца выражают в зависимости от внешнего вида исследуемой пластинки, совпадающего с одним из эталонов коррозии (см. табл. 5).
[41]Результаты испытаний приведены в таблицах 1-4. Применение NMPA в качестве ингибитора в других углеводородных топливах, не раскрытых в таблицах 1-4
[42]Кроме того, коррозионные свойства (коррозионная активность) бензинов (без ингибитора и с ингибитором) определялась на стальном стержне по методике NACE-ТМ0172-2015 (определение коррозионной активности нефтепродуктов в динамике).
[43]Исследование коррозионных свойств бензинов по методике NACE-TM0172-2015 проводили следующим образом: в 300 мл тестируемого топлива с ингибитором добавляли 30 мл дистиллированной воды, в полученную жидкость полностью погружают цилиндрический стальной стержень и при температуре 38°С в течение 3,5 часов выдерживают в жидкости. В качестве образца сравнения берется топливо без присадки, исследования проводятся в тех же условиях. После завершения исследований тестированный стержень осматривается на степень и присутствие коррозии. Результаты испытаний приведены в таблице 6. Классификация степени коррозии по NACE-TM0172-2015 представлена в таблице 7
[44]Таким образом, применение NMPA в заявленном изобретении позволяет обеспечить защиту металлов (включая медь, латунь и стали) и проявляющую свою активность в концентрации от 0,001 мас. %, в зависимости от коррозионной активности углеводородного сырья и условий эксплуатации. Кроме того, повышенные концентрации N-метил-пара-анизидина до 2 мас. % не ухудшают эффективность. Учитывая отсутствие влияния NMPA в концентрациях от 0,001-2 мас. %, на отложения и отсутствие ухудшений других характеристик бензинов, его применение в качестве ингибитора коррозии не требует точного дозирования, что облегчает применимость.
[45]Применение NMPA в составе бензинов, позволит отказаться от ингибиторов, имеющих значимые недостатки и негативное влияние на отложения и работу двигателей, а также сократить количество присадок за счет своей многофункциональности.
[46]Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.
[47]
[48]
[49]
[50]
[51]
[52](1) - Вид пластины после испытания бензинов с ингибитором коррозии N-метил-пара-анизидина - светло-оранжевый, почти такого же цвета, как и свежеотшлифованная пластинка.
[53](2) - Эталоны степени коррозии изготовлены из пластинок, соответствующих этим описаниям.
[54](3) - Свежеотшлифованная пластинка включена в набор эталонов для того, чтобы представить внешний вид отшлифованной пластинки перед началом испытания. Воспроизведение внешнего вида даже при наличии образца не обладающего коррозионной активностью не представляется возможным.
[55]
[56]
