Изучение состава фосфор, азот содержащего ингибитора коррозии ИК-ДУА-КА-1 и влияние его на метал Ст-20

АННОТАЦИЯ

Синтезированы ингибиторы коррозии на основе местного сырья, изучено ингибирующее действие синтезированных образцов, также созданы новые высокоэффективные фосфор-, азот- и серосодержащие высокомолекулярные масляные и водорастворимые ингибиторы. Изучены физико-химические, механические и технологические параметры антикоррозийных ингибиторов коррозии.

ABSTRACT

Synthesized corrosion inhibitors based on local raw materials, and also studied the inhibitory effect of the synthesized samples, created new highly effective phosphorus, nitrogen, sulfur, high molecular weight, oil and water-soluble inhibitors. The physicochemical, mechanical, and technological parameters of corrosion inhibitors have been studied.

Ключевые слова: ингибиторы коррозии, скорость коррозии, концентрация ингибитора, кротоновый альдегид.

Keywords: corrosion inhibitors, corrosion rate, inhibitor concentration, crotonic aldehyde.

Цель работы. Многоаспектное исследование эффективности и универсализма новых ингибирующих композиций на основе кротонового альдегида, диэтаноламина для защиты углеродистой стали от сероводородной, углекислотной коррозии.

Методы. Проведены исследования методами xромато-масс-спектроскопии, электронной микроскопии, элементного анализа, спектроскопии электрохимического импеданса. Получены данные о механизме коррозионного процесса в исследуемых средах в зависимости от продолжительности эксперимента и концентрации ингибирующих композиций и определены их адсорбционные характеристики.

Введение. Сегодня разработка новых технологий, конструкций, оборудования и поэтапное развитие в нефтегазовой отрасли является одним из важнейших вопросов. Различные виды сырья перерабатываются при переработке нефти и газа, и в результате получают различные готовые продукты из твердых, жидких, парообразных и газообразных агрегатов. Общеизвестно, что в нефтяной и газовой промышленности наиболее важным является знание свойств сырья и продуктов, используемых для защиты устройств и труб от коррозии. Присутствие сероводорода и углекислого газа в нефтяном газе повышает растворимость природного газа в воде и реагентах, следовательно, при эксплуатации газовых и газоконденсатных месторождений с высоким содержанием сероводорода в газопроводы непрерывно или периодически подаются ингибиторы коррозии. Углеводород извлекается (пропан, бутан и т. д.). При подъеме по трубопроводам, при хранении в горизонтальных или вертикальных баллонах процессы коррозии из-за воды, химических примесей серы и различных агрессивных веществ в нефти и газе усиливаются. Растворим в газовом конденсате для предотвращения процессов коррозии без влияния на физико-химический состав нефти и газа. Они используют азот и фосфорсодержащие ингибиторы коррозии. Соединения азота и фосфора являются наиболее часто используемыми ингибиторами. Известно, что амины, аминосоли и четвертичные аммониевые соединения широко используются в нефтяной промышленности в качестве ингибитора коррозии нефтяных месторождений [1].

Производство азота, фосфора, ингибирование газового конденсата, ингибирование процессов коррозии на основе местного сырья и применение продуктов, которые ингибируют процессы коррозии в металлических трубах, является важной проблемой.

Исследования показали, что, когда полярные компартменты блокируют гидрофобность углеводородных радикалов, они образуют соединения с хорошими ингибирующими свойствами. В связи с этим они являются эффективными реагентами для защиты оборудования от коррозии в процессе добычи, транспортировки и переработки нефти.

Экспериментальная часть. ИК-ДУА-КА-1 – ингибитор коррозии, предназначен для защиты газообразных и жидких веществ от процессов коррозии, вызываемых соединениями серы, сероводорода и меркаптанов при прохождении их по трубопроводам. Влияние ингибитора коррозии на образцы стали Ст 20 (характеристика материала стали 20: химический состав материала в %:  С-0,17-0,24, Si-0,17-0,37, Mn-0,35-0,65, Ni-0,25, S-0,04, P-0,04, Cr-0,25, Cu-0,25, As-0,08) [2] в кислотную среду в течение 200 часов изучали по ГОСТ-9.506-87, ГОСТ-9.505-86, ГОСТ-9.502-82. Это означает, что составы ингибитора коррозии олигомера ИК-ДУА-КА-1 имеют термически стабильную структуру.

Результаты и их обсуждение. Ингибитор коррозии ИК-ДУА-КА-1, синтезированный на основе вторичного сырья, смог снизить содержание сероводорода в газовых или жидких потоках смесью 1: 0,25 с диэтаноламином, кротоновым альдегидом и оксидом цинка, добавками мочевины (табл. 1).

Таблица 1.

Влияние ингибиторов Incorgaz T 21 и ИК-ДУА-КА-1 на агрессивные среды

На рис. 1 показан график влияния синтезированного ингибитора ИК-ДУА-КА-1 и Incorgaz T 21 на металлические пластины СТ-20 в агрессивной среде [3]. Влияние синтезированного ингибитора ИК-ДУА-КА-1 на Ст-20 составило 96,01%, а влияние Incorgaz T 21 – 92,61%.

Рисунок 1. Влияние ингибиторов ИК-ДУА-КА-1 и Incorgaz T 21 на 2%-ный раствор HCL и H₂SO₄

Структура нового многофункционального композиционного ингибитора на основе вторичного сырья (ИК-ДУА-КА-1) изучена с помощью химического анализа, гравиметрических методов, методов ИК-спектроскопии с использованием современных методов физико-химического анализа [4].   

Структура нового многофункционального композиционного ингибитора на основе вторичного сырья (ИК-ДУА-КА-1) исследована с применением методов ИК-спектроскопии с использованием современных методов физико-химического анализа. На ИК-спектре видны типичные колебания гидроксильной группы в межмолекулярных водородных связях в области 3500 см-¹ и 3422 см-¹; видна вибрационная полоса метильной группы с бензольным кольцом, закрепленным на вершине в области 3078 см-¹; кривые асимметричной высокочастотной вибрации групп метилена -СН₂- и СН₃ наблюдаются в областях между 2922 и 2852 см-¹; ароматические кольца разбиты в области 1650-2000 см-¹. Длинные линии изгиба в области 1444 см-¹ относятся к метиленовым связям и связаны с деформационной вибрацией ароматического кольца С-H при 1078 см-¹, которая показывает сильную линию при 883 см-¹.

С использованием результатов анализа и современных методов исследования были протестированы результаты ингибиторов коррозии в агрессивных средах при 80 ° С в течение 200 ч. (рис. 2).

а                          б

Рисунок 2. Влияние ИК-ДУА-КА-1 (a) и Incorgaz T 21 (b) на металл Ст-20 при 80 ° C

На рисунке 2 видно, что ингибиторная природа ингибитора коррозии металла ИК-ДУА-КА-1 выше, чем у ингибитора Инкоргаз Т 21 (табл. 2).

Таблица 2.

Определение степени защитного действия ингибиторов в технических водно-солевых растворах

Заключение. Результаты исследований показывают, что эффективность применяемого олигомерного ингибитора коррозии можно наблюдать при наличии в них ароматических колец, состава термостабильных и стабильных структур [5].

Можно видеть, что ингибитор ИК-ДУА-КА-1, синтезированный на основе местного сырья, показал свою эффективность при испытаниях в агрессивной среде. Степень защиты синтезированного ингибитора ИК-ДУА-КА-1 составила 93,29%, а Incorgaz T 21 – 84,09% в результате ингибирования коррозии металлических пластинок в технических 5%-ных растворах NaCl.

Список литературы:
1. Лебедев П. В. Антикоррозионные и бактерицидные свойства новых ингибирующих композиций серии «Инкоргаз» Диссертация Тамбов – 2013
2. Сталь 20 (ст20) - характеристики, состав, применение [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: /https://www.chermet.com/articles/all/stal-20
3. Бекназаров Х.С., Джалилов А.Т. Защита стали от коррозии олигомерными ингибиторами и их композициями // Химия и химическая технология. –2015. – №1. – С. 50-52.
4. Нарзуллаев А.Х., Бекназаров Х.С., Джалилов А.Т. Изучение эффективности ингибитора коррозии ИКЦФ-1 в 1М HCl // Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн. – 2019. – № 2 (56) [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/6881 (дата обращения: 05.02.2019).
5. Таджиходжаева У.Б., Мирвалиев З.З., Джалилов А.Т. Исследование свойств смазочных материалов, полученных на основе вторичных продуктов // Научно-технический и практический журнал композитных материалов. – Тошкент, 2008. – № 1. – Б. 20-23.