КОМПОЗИЦИОННЫЕ ИНГИБИТОРЫ НА ОСНОВЕ ТЕТРАГИДРОИМИДАЗО-[4,5-D]-ИМИДАЗОЛДИОН-2,5 И ИХ ЭФФЕКТИВНОСТЬ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

DOI - 10.32743/UniTech.2024.128.11.18700

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

Обидов Шоюнус Ботир угли

ст. преподаватель,

кафедра Химическая технология переработки нефти и газа, Ташкентский химико-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: shoobidov@gmail. com

Рахимов Хусниддин Нурбобоевич

д-р филос. в обл. техн. наук, PhD, кафедра Химическая технология переработки нефти и газа, Ташкентский химико-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: xusniddin. raximov.89@gmail. com

Машаев Элдор Эргашвой угли

д-р филос. в обл. хим. наук, PhD, кафедра Химическая технология переработки нефти, Ташкентский химико-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: eldor. mashayev@mail. ru

Кадиров Хасан Иргашевич

д-р тех. наук, проф., кафедра Основного органического синтеза, Ташкентский химико-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент, E-mail: tkti. kodirov@mail. ru

OBTAINING CORROSION INHIBITORS IN THE PRESENCE OF OXYETHYLIDENE DIPHOSPHONIC ACID

Shoyunus Obidov

Senior lecturer

of the Department of Chemical Technology of Oil and Gas Refining, Tashkent Institute of Chemical Technology, Republic of Uzbekistan, Tashkent

Khusniddin Raximov

Doctor of Philosophy in Technical Sciences, PhD, Department of Chemical Technology of Oil and Gas Refining, Tashkent Institute of Chemical Technology, Republic of Uzbekistan, Tashkent

Eldor Mashaev

Doctor of Philosophy in Chemical Sciences, Department of Chemical Technology of Oil and Gas Refining, PhD, Tashkent Institute of Chemical Technology, Republic of Uzbekistan, Tashkent

Xasan Kadirov

Doctor of Technical Sciences, professor of the Department of Basic Organic Synthesis, Tashkent Institute of Chemical Technology, Republic of Uzbekistan, Tashkent

Библиографическое описание: КОМПОЗИЦИОННЫЕ ИНГИБИТОРЫ НА ОСНОВЕ ТЕТРАГИДРОИМИДАЗО-[4,5-D] -ИМИДАЗОЛДИОН-2,5 И ИХ ЭФФЕКТИВНОСТЬ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Обидов Ш.Б. [и др.]. 2024. 11(128). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/18700

jU UNÎVERSUM:

№11(128)_Л^ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_ноябрь. 2024 г.

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассмотрены закономерности использования тетрагидроимидазо-[4,5^]-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^]-имидазолдион ингибитор коррозии, степень защиты.

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

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

Известно, что в промышленных условиях тетрагидроимидазо-[4,5^]- 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^]-имидазолдион-2,5. Реагенты и реактивы: карбамид, формальдегид, госсиполовая смола, газоконденсат,

Влияние концентрации ТГИД на

оксиэтилендифосфоновая кислота, ТРИД^^^, ТГИД^хйта 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^]- имидазолдион-2,5 полученный в присутствии ОЭДФ.

Было изучено влияние концентрации тетра-гидроимидазо- [4,5^] -имидазолдион-2,5 (ТГИД) в чистом виде и виде композиции на скорость коррозии стали марки Ст. 20 в 15 %-ной соляной кислоте (г =60 °С; т = 42 час).

Таблица 1.

сть коррозии стали марки Ст. 20

Концентрация ТГИД, % Скорость коррозии г/м2час Степень защиты, %

Без добавки 13 -

0,5 6,5 95,0

1,0 4,7 96,4

1,5 4,1 96,8

2,0 2,0 99,0

2,5 1,4 99,6

3,0 2,4 97,6

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.

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 2.

Ингибитор Концентрация, мг/л Время опыта, час Скорость коррозии, г/м2час Степень защиты, %

Без ингибитора - 12 1,15 -

ТГИД-ШО 100 12 0,048 95,1

300 12 0,013 98,9

500 12 0,015 98,7

Без ингибитора - 24 0,92 -

ТГИД-ШО 200 24 0,042 96,6

500 24 0,018 98,1

Додикор (эталон) 100 24 0,055 95,0

Без ингибитора - 48 0,25 -

ТГИД-ШО 100 48 0,010 93,8

300 48 0,008 96,8

Додикор (эталон) 100 48 0,009 96,4

Таблица 3.

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

Ингибитор Концентрация, мг/л Время опыта, час Скорость коррозии, г/м2час Степень защиты, %

Без ингибитора - 20 3,7 -

ТГИД-ШО 100 20 0,132 96,29

Без ингибитора - 40 3,8 -

ТГИД-ШО 100 40 0,17 96,46

Без ингибитора - 60 3,5 -

ТГИД-ШО 100 60 0,138 96,01

Без ингибитора - 80 3,4 -

ТГИД-ШО 100 80 0,138 95,94

И-1-А 200 80 0,3 91,17

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

Раствор, % масс. Скорость коррозии г/м2ч Степень защиты, % Скорость коррозии г/м2ч Степень защиты, % Скорость коррозии г/м2ч Степень защиты, %

Т=20°С Т=40°С Т=60оС

№С1 - 25,0 0,042 - 0,99 - 25,80 -

№С1+ТГИД-ШО - 25,0+0,5 0,0091 78,30 0,079 92,02 0,40 98,45

И2804 - 20,0 15,7 - 7,7 - 31,20 -

И2804+ ТГИД-ШО - 20,0+0,5 2,2 85,99 3,0 61,03 16,00 48,72

№С1+И28 - 25,0 + насыщенный р-р 0,23 - 0,94 - 3,10 -

№С1+И28+ ТГИД-ШО -25,0+ насыщенный р-р+1,0 0,02 91,30 0,072 92,34 0,099 96,81

Как видно из данных таблицы, ТГИД-ШО эффективно защищает сталь от коррозии в водных растворах №С1 и NaQ+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-ехгга» на металлические пластинки Ст.20 представлены в таблицах 5 и 6.

Таблица 5.

Результаты ингибирующего действия пробы ТГИД, концентрация ингибитора 1 % масс

№ Условия опыта Средняя потеря массы, гр. Средняя скорость коррозии г/м2-час Степень защиты, %

Без ингибитора 0,0255 0,03310

1 Солевой раствор, содержащий, Н2S + 70 мл газоконденсат 0,004 0,00519 84,3

Без ингибитора 0,012 0,01557 -

2 Солевой раствор, содержащий, Н2S+ 70 мл нефти 0,0013 0,00143 89,2

3 Без ингибитора 0,0107 0,13889 -

Солевой раствор, содержащий, Н2S 0,0012 0,01493 89,3

Таблица 6.

Результаты ингибирующего действия пробы «ТГИД-ех^а», концентрация ингибитора 1 % масс

№ Условия опыта Средняя потеря массы, гр. Средняя скорость коррозии г/м2 •час Степень защиты, %

Без ингибитора 0,0031 0,3952

1 Солевой раствор содержащий газоконденсат : вода 1:2 и Н2S 0,0053 0,00365 90,7

Без ингибитора 0,0051 0,196

2 Солевой раствор содержащий газоконденсат : вода 1 : 2 и Н^ + 70 мл нефти 0,0022 0,02791 85,8

Контроль 0,001 0,01298

3 Солевой раствор содержащий газоконденсат : вода 1:2 и Н2S 0,0002 0,00128 90,1

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

А иМ^ШзиМ:

№11(128)_ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_ноябрь. 2024 г.

Таблица 7.

Физико-химические показатели ингибитора «ТГИД-ех^а ШО»

№ Наименование показателей Значение

1 Аминное число, мг НС1 на 1 г ингибитора, не ниже 45,0

2 Защитная способность водноуглеводородной среде содержащей сероводород, % не ниже 90,0

3 Растворимость: в газоконденсате в воде растворим диспергируется

4 Температура застывания, °С не выше минус - 35

5 Вязкость кинематическая при 20 °С мм2/с не более 25

6 Сухой остаток, % не менее 67

7 Плотность ингибитора при 20 °С, г/см3, не более 1,05

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

Таблица 8.

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

Концентрация ингибитора, мг/л Время опыта, час Скорость в коррозии, г/м2 ч Степень защиты, %

Без ингибитора 20 3,7 -

200 20 0,137 96,29

Без ингибитора 40 3,8 -

200 40 0,172 96,46

Без ингибитора 60 3,5 -

200 60 0,138 96,0

Без ингибитора 80 3,4 -

200 80 0,135 95,94

И-1-А эталон, 200 80 0,3 91,17

400 80 0,2 94,12

Таблица 9.

Защитное действие ингибитора «ТГИД-ех^а ШО» в сероводородной среде. Температура - комнатная

Концентрация Ш8 в газоконденсате г/л Концентрация ингибитора, мг/л Скорость коррозии г/м2час Степень защиты, %

Время 1 сутки

2,5 - 2,7 Без ингибитора 3,9 -

100 0,2 94,87

250 0,31 92,05

400 0,036 95,2

Время 3 суток

2,9 - 3,1 Без ингибитора 0,489 -

100 0,013 97,3

250 0,011 97,9

400 0,014 97,0

Таблица 10.

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

Раствор соляной кислоты Скорость коррозии г/м2час Степень защиты %

Тeмпeрaтyрa кoмнaтнaя, т = 24 4aca

Бeз ингибитoрa 5,2 -

C ингибитoрoм 1,3 75,0

TeMneparypa 40 °C, т = 4 4aca

Бeз ингибитoрa 48 -

C ингибитoрoм 0,6 99,0

Тeмпeрaтyрa 60 °C, т = 4 4aca

Бeз ингибитoрa 13 -

C ингибитoрoм 2,0 98,0

Тeмпeрaтyрa 80 °C, т = 4 4aca

Бeз ингибитoрa 610 -

C ингибитoрoм 2,0 99,6

Тeмпeрaтyрa 100 °C, т = 1 4aca

Бeз ингибитoрa 1020 -

C ингибитoрoм 4,3 99,5

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

Заключение. Таким образом, установлены закономерности использования тетрагидроимидазо-[4,5^]-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. Kravchenko, A.N. Synthesis of glycolurils and their analogues / A.N. Kravchenko, V.V. Baranov, G.A. Gazieva // Russian Chem. Reviews. - 2018. - V. 87, N 1. - P. 89-108 http://dx.doi.org/10.1070/RCR4763

2. Li, J.-T. Synthesis of glycoluril catalyzed by potassium hydroxide under ultrasound irradiation / J.-T. Li, X.-R. Liu, M.-X. Sun // Ultrason. Sonochem. - 2010. - V. 17, N 1. - P. 55-57. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2009.04.010

3. Pansuriya, A.M. One-pot synthesis of 5-carboxanilide-dihydropyrimidinones using etidronic Acid / A.M. Pansuriya, M.M. Savant, C.V. Bhuva, J. Singh, У.Т. Naliapara // Arkivoc. - 2009, N 7. - P. 79-85. DOI: 10.3998/ark.5550190.0010.707

4. Vilapara, K.V. Etidronic Acid Promoted Sequential One-Pot Strategy for the Synthesis of 1H-Imidazo[1,2-b]pyrazoles: A Green Catalyst for Groebke-Blackburn-Bienayme Reaction / K.V. Vilapara, S.P. Gami, Sh.A. Gadara, У.Т. Naliapara // ChemistrySelect. - 2019. V. 4. - P. 11235-11238. DOI: 10.1002/slct.201902997

5. Savant, M.M. Etidronic Acid: a New and Efficient Catalyst for the Synthesis of Novel 5-Nitro-3,4-Dihydropyrimidin-2(1H)-Ones / M.M. Savant, A.M. Pansuriya, C.V. Bhuva, N.P. Kapuriya, У.Т. Naliapara // Catal. Lett. - 2009. -V. 132, N 1. - P. 281-284. DOI: 10.1007/s10562-009-0112-y

6. Bakibaev, A. Synthesis of Glycolurils and Hydantoins by Reaction of Urea and 1, 2-Dicarbonyl Compounds using Etidronic acid as a -Green catalyst! / A. Bakibaev, S. Panshina, A. Uhov, V. Malkov // Journal of Heterocyclic Chemistry. - 2020. - 57, Is.12. P. 4262-4270. DOI: 10.1002/jhet.4132

7. Panshina, S. New Synthesis of 2,4,6,8-Tetramethyl-2,4,6,8-tetraazabicyclo[3.3.0]octane- 3,7-dione Using Etidronic Acid as a —Green! Catalyst / S. Panshina, O.V. Ponomarenko. A. Bakibaev, V. Malkov //Russian Journal of Organic Chemistry. - 2020. V. 56, N 12. - P. 2067-2073. DOI: 10.1134/S1070428020120039

8. Бeлых, СИ. &Hre3 шли мoнoэтaнoлaминa c oкcиэтилидeндифocфoнoвoй otctotot / СИ. Бeлых, К.Б. Жyмaнoв,

A.A. Бaкибaeв, СЮ. Пaньшинa, B.C. Maлькoв, O.A. Кoтeльникoв, И.Г. ^й, Б.К. Macaлимoвa, Г.К. Бaйбaзaрoвa. // BecramK EHy им. Л.Н. TyMraeBa. - 2018. - Вып. 125, №4. - C. 14-17. DOI: 10.32523/2616-6771-2018-124-4-14-18

9. Шт. 2439072, Poccra C07D487/04. Cnoco6 пoлyчeния 2,4,6,8-тeтрaaзaбициклo[3.3.0]oктaн-3,7-диoнa /

B.C. Maлькoв, A.C. Kra3eB, A.A. Boлынeц, зaявитeль и пaтeнтooблaдaтeль OOO «Глиoкcaль-Т», 10.01.2012. Зaявл. № 2010123595/04. - 6 c. https://patenton.ru/patent/RU2439072C1

10. Micheletti, G. A green synthesis of glycoluril derivatives in aqueous solution with recycle of the waste / G. Micheletti,

C. Delpivo, G. Baccolini // Green Chemistry Letters and Reviews. - 2013. - V. 6, N 2. - P. 135-139 DOI: 10.1080/17518253.2012.718803