MXPA03011658A - Composicion inhibidora de corrosion a base de bisimidazolina 2,2¦-naftenica. - Google Patents

Abstract

La presente invencion se relaciona con una composicion inhibidora de la corrosion a base de bisimidazolina 2,2¦-naftenica, siendo un compuesto biciclico que presenta en los anillos de imidazolina como sustituyentes en C2, los grupos ciclohexilo y los dos anillos de imidazolina estan enlazados por los atomos de nitrogeno terciario con un etilo. Esta bisimidazolina 2,2¦-naftenica se utiliza como principio activo para preparar la composicion inhibidora de la corrosion con 5% de isopropanol y xileno o nafta, para ser utilizada a concentraciones mas bajas (10 a 20 ppm) que las empleadas en otros compuestos reportados en la inhibicion de la corrosion en torres de destilacion atmosferica con crudos del tipo pesados que son altamente corrosivos por su alto contenido de sales y metales pesados como vanadio y niquel.

Description

COMPOSICIÓN INHIBIDORA DE CORROSIÓN A BASE DE BISI IDAZOLINA 2,2'-NAFTÉNICA DESCRIPCIÓN CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a una efectiva composición inhibidora de la corrosión teniendo como principio activo a una de las nuevas moléculas de bisimidazolinas mixtas que tienen en el anillo de imidazolina dos grupos sustituyentes naftenilo iguales y que presentan propiedades superiores para inhibir la corrosión con mayor eficiencia en las aguas amargas resultantes de las plantas industriales de refinación del petróleo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El crudo pesado trae un contenido más alto de agua y sales disueltas en ella como cloruros de sodio, de calcio, de magnesio, sulfuras iónicos de los mismos cationes, ácido sulfhídrico, sulfuras y disulfuros orgánicos así como compuestos coordinados de vanadio y níquel principalmente, que son altamente corrosivos, motivo por el cual se hace necesario utilizar sustancias denominadas inhibidores de corrosión que al ser adicionadas al flujo de trabajo, alarguen la vida útil del equipo.

Por razones de costo es deseable que un compuesto pueda cumplir con más de una función en el proceso de refinación, tal como, neutralizar y desemulsificar, además de inhibir la corrosión.

La mayor capacidad corrosiva de los crudos pesados hace necesario el diseño de inhibidores de corrosión más eficientes y con un comportamiento reológico mejorado, es decir que no formen emulsiones o suspensiones con los productos químicos que se usan en la refinación del crudo, además de cumplir con las funciones de protección y de neutralización.

En la patente mexicana MX 133364 de fecha de publicación del 11 de septiembre de 1976, se presentan imidazolinas sustituidas con una cadena hidrocarbonada de 16 a 18 átomos de carbono en los átomos C2 y un 1-H-imidazol protonado en N2 de la imidazolina, es decir, que la estructura tiene un anillo de imidazolina y otro de imidazol.

La patente americana US 4,482,724 de fecha de publicación del 13 de noviembre de 1984 asignada a Hoechst Aktiengesellschaft, menciona el uso de bisimidazolinas con cadenas de ácidos grasos dimerizados de 22 a 42 carbonos y con sustituyent.es de hidrógeno, metilo, etilo, bencilo y radicales polietoxilados que se usan como desemulsionantes e inhibidores de corrosión. Esta patente americana representa la anterioridad más cercana en términos del estado de la técnica a la presente invención, sin embargo, los sustituyentes y materias primas a partir de las cuales se elaboran son diferentes por lo que, los radicales protegidos por la misma son también diferentes.

La solicitud de patente mexicana con No. de Expediente PA/a/2003/011620 de fecha de presentación el 15 de diciembre del 2003, cuyos inventores somos los suscritos, se refiere a bisimidazolinas mixtas como principios activos de composiciones inhibidoras de corrosión que presentan en la estructura del anillo imidazolínico dos sustituyentes ¡guales o diferentes que pueden ser hidrógeno, oleilo, naftenilo, dodecilbencensulfonilo, abieilo o dehidroabieilo. Preferentemente se solicita la protección de los principios activos con nuevas estructuras químicas, tales como, bisimidazolinas 2,2'-oléica, y una bisimidazolina -[(1-aminoetil)-imidazolina]-1,6-hexanoica que se abrevia (bis-,6-hex).

La presente invención se relaciona con la preparación de una composición que tiene como principio activo la bisimidazolina 2,2'-nafténica. Esta nueva composición tiene un mayor carácter dispersable en agua para garantizar que el inhibidor actúe en ambas fases, tanto con las fracciones de gasolina y turbosina como en las aguas amargas en medios de diesel y gasolina y que resuelva los problemas de formación de emulsiones y/o suspensiones en la interfase agua-gasolina y agua-turbosina.

Por lo tanto, un objeto de la presente invención es preparar una composición adecuada para que la nueva bisimidazolina 2,2'-nafténica optimice sus propiedades de inhibición de la corrosión utilizándola a concentraciones mas bajas (10 a 20 ppm) que las empleadas en otros compuestos reportados en la inhibición de la corrosión en torres de destilación atmosférica con crudos pesados que son altamente corrosivos por su alto contenido de sales y metales pesados como vanadio y níquel.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a una composición inhibidora de la corrosión para optimizar la aplicación de la nueva bisimidazolina 2,2'-nafténica que pertenece a la familia de las imidazolinas y es un nuevo compuesto bicíclico unido por un puente de etilo entre los nitrógenos 1 y V de los anillos imidazolínicos que a su vez presentan en C2 y en C2' un grupo naftenilo.

La composición de la presente invención se prepara con la bisimidazolina 2,2'-nafténica con xileno e isopropanol para ser utilizada a concentraciones mas bajas (10 a 20 ppm) que las empleadas en otros compuestos reportados en la inhibición de la corrosión en torres de destilación atmosférica con crudos del tipo pesados para corrientes de diesel y gasolina.

Asimismo, la composición de la presente invención presenta la propiedad de inhibir la corrosión en las plantas de destilación primaria con corrientes de gasolina y turbosina, con mayor eficiencia que los inhibidores comerciales a base de imidazolina usados actualmente. Además tiene una capacidad protectora más elevada como inhibidor de corrosión, una mejor dispersabilidad, tanto en la fase de los hidrocarburos como en la fase de las aguas amargas del proceso que trabajan con gasolina y turbosina. Este comportamiento de mejor miscibilidad en la fase acuosa y orgánica, permite resolver los problemas de formación de emulsiones hidrocarburo-agua-inhibidor.

Adicionalmente, se obtuvieron porcentajes mayores del 90% de eficiencia de protección a la corrosión de los inhibidores sintetizados, con una concentración 20 veces menor a la que en promedio se usa con los inhibidores comerciales.

El principio activo de la composición de la presente invención, bisimidazolina 2,2'-nafténica, fue resultado de estudios teóricos de modelado molecular con programas de química teórica que permiten predecir su reactividad y con ello el modo como se han de adherir a la superficie de acero inoxidable que han de proteger con mayor eficiencia. La nueva bisimidazolina 2,2'-nafténica, con la estructura 1, presenta dos anillos de imidazolina enlazados por un puente de etilo y tiene en el C2 de uno de los anillos de imidazolina dos grupos ciclohexilo, tal como se muestra a continuación: Procedimiento general para la preparación de la bisimidazolina 2,2'-nafténica que será el principio activo de la composición de la presente invención. Se calientan 2 mol gramo (el equivalente al peso molecular considerado en gramos) de ácido nafténico, con un gramo mol trietilentetramina en xileno contenidos en un equipo de reacción con separador de agua hasta que se han eliminado 2 gramos mol de agua. Se elimina luego el xileno por destilación y se almacena la bisimidazolina obtenida en un recipiente herméticamente cerrado hasta ser usada en la preparación de la formulación de la composición inhibidora, objeto de la presente invención.

La bisimidazolina 2,2'-nafténica obtenida con el procedimiento general que se indicó anteriormente, debe almacenarse en un recipiente con cierre hermético para resguardar su funcionalidad.

La composición inhibidora de la presente invención se prepara en el intervalo entre el 0.5 y 3% en peso en xileno o nafta, dependiendo de lo que se reporte del crudo en refinería, referente a la actividad en la corrosión. Al 1 % se obtienen buenos resultados con crudos del tipo pesados con gravedad específica menor a 32 °API y un contenido de destilados recuperados @ 538°C menor al 80 % en volumen. Adicionalmente se usa un 5% en peso de isopropanol para preparar la formulación que se aplicará en las partes internas del equipo a proteger de la corrosión.

Bisimidazolina 2,2'-nafténica 1.0 % Isopropanol 5.0 % Xileno completar a 100 g Los porcentajes son en peso de cada uno de los componentes.

Con respecto a la aplicación industrial de composición inhibidora de la presente invención, se tienen las siguientes consideraciones: La corrosión es la reacción del metal con el oxígeno, hidrógeno, ácidos, sales, que da lugar a la aparición formación de mecanismos de corrosión. El problema se presenta con mayor severidad en tres localizaciones específicas en una planta de destilación primaria: 1. - Donde exista agua como en los puntos de rocío o condensación. 2. - Donde exista un cambio de dirección que afecta el factor de velocidad, erosión y corrosión. 3. - Donde existan depósitos de suciedad. 4. - Formación de emulsiones y/o suspensiones en la inferíase agua- hidrocarburo.

Por otra parte, se sabe que las altas concentraciones de iones cloruros dan lugar al siguiente diagnóstico: 1.- Incrementan la conductividad del agua. 2 - Incrementan la solubilidad de la película de sulfuro de hierro a pH menor de 5. 3. - Disminución del pH inicial del condensado asociado con el ión hidrógeno. 4. - Causa puntos de corrosión en los lugares donde se depositan sales de cloruros.

Todos estos problemas hacen necesario el uso de aditivos que actúen como inhibidores de corrosión eficientes y además como neutralizantes cuando los nitrógenos del anillo de imidazolina tienen la capacidad de aceptar protones de un medio ácido, antiensuciantes y desemulsionantes al tener propiedades reológicas mejoradas que eviten la formación de emulsiones o suspensiones en la inferíase agua-hidrocarburo. Para una buena aplicación de estos químicos, se deben tomar en cuenta determinados parámetros y en este caso los parámetros que se analizaron para la inyección de la composición inhibidora de la presente invención a base de bisimidazolina 2,2'-nafténica fueron: • El tipo de aceite crudo pesado tiene una gravedad específica menor a 32 °API y un contenido de destilados recuperados @ 538°C menor al 80 % en volumen que se alimenta a las columnas, despuntadores, fraccionamiento primario y de vacío y especialmente con corrientes de . gasolina y turbosina.

• El pH de las aguas amargas procedentes de cada uno de los bancos de condensadores de las columnas despuntadores, fraccionadoras y de vacío de la planta (5.5 a 7.5).

• La temperatura del domo (130-160°C).

Para la composición inhibidora de la presente invención se encontró que funciona bien en pruebas de laboratorio a hasta de pH = 4 y no forma emulsiones ni suspensiones en la interfase agua-diesel o agua-gasolina.

Pruebas de inhibición de la corrosión y actividad desemulsionante.

Para cuantificar la capacidad de inhibir la corrosión de la composición de la presente invención, se aplican los métodos de evaluación NACE ??0?72, ASTM-D-1094 y NACE ID182.

El método NACE TM0172, evalúa las propiedades corrosivas de combustibles destilados y en preparación para transportarse a través de tuberías. Utiliza un cilindro de acero que se somete a una mezcla de hidrocarburo corrosivo y agua. Se prueban concentraciones desde 10 ppm a mayores para determinar la concentración mínima de máxima eficiencia. Esta prueba también es denominada también prueba de herrumbre.

La prueba ASTM-D-1094 cuantifica la eficiencia en la protección contra la corrosión y permite confirmar los resultados obtenidos con la prueba NACE TM0172. Adicionalmente, la metodología de la prueba NACE ID 82, permite determinar la capacidad desemulsionante.

En la Tabla 1 se presentan los resultados de estas pruebas para la composición inhibidora de la presente invención a base de bisímidazolina 2,2'-nafténica.

Comparación de los resultados obtenidos con la composición inhibidora de la corrosión de la presente invención y dos composiciones inhibidoras de corrosión comerciales.

Principio Tolerancia activo de la No. % % al agua 10ppm composición de Herrumbre Eficiencia inhibidora de prueba 10 ppm 10 ppm ¡nterfase corrosión Separación Imidazoiina- 1 40 65 1 3 imidazol ciclohexi lamina 2 50 63 1 3 Bisímidazolina 3 0 94.43 2 2 2,2'-nafténica

Claims (4)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención, se considera como una novedad y por tanto se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes cláusulas:

1. Una composición inhibidora de la corrosión a base de bisimidazolina 2,2'- nafténica caracterizada porque comprende la siguiente composición porcentual en peso: 1.0% de bisimidazolina 2,2'-nafténica, 5% de isopropanol, y la cantidad necesaria para completar 100 g de solución con xileno o nafta.

2. Una composición inhibidora de la corrosión a base de bisimidazolina 2,2'- nafténica, de conformidad con la cláusula 1 caracterizada porque la estructura 1 del principio activo es: donde los anillos de imidazolina están enlazados por un puente de etilo y tiene en el C2 de uno de los anillos de imidazolina dos grupos ciclohexílo.

3. Una composición inhibidora de la corrosión de conformidad con las cláusulas 1 y 2, que al dosificarse entre 5 y 18 ppm en la salida del domo de una planta de destilación primaria con corrientes de gasolina y diesel, se caracteriza porque exhibe una eficiencia del 90 al 98% como inhibidor de corrosión, y un valor del 0% de herrumbre de acuerdo al método de acuerdo a la prueba ASTM-D-109

4. Una composición inhibidora de la corrosión, de conformidad con las cláusulas 1 a 3, que al dosificarse entre 5 y 18 ppm en la interfase agua-hidrocarburo en la salida del domo de una planta de destilación primaria, con corrientes de gasolina y turbosina, se caracteriza por minimizar el herrumbe con una a un valor de 0 de acuerdo al método NACE ??0?72. Una composición inhibidora de la corrosión, de conformidad con las cláusulas 1 a 4, que al dosificarse entre 5 y 18 ppm en la interfase agua-hidrocarburo en la salida del domo de una planta de destilación primaria, con corrientes de gasolina y turbosina, se caracteriza porque tiene una tolerancia al agua de 2 de acuerdo a la metodología de la prueba NACE ID182. Una composición inhibidora de la corrosión, de conformidad con las cláusulas 1 a 5, caracterizada porque resiste medios ácidos hasta un pH = 4. Una composición inhibidora de la corrosión, de conformidad con las cláusulas 1 a 6, caracterizada porque no forma emulsiones ni suspensiones en la interfase agua-diesel o agua-gasolina.