Ингибитор коррозии «ИК-МА-16» на основе кротонового альдегида и моноэтаноламина

АННОТАЦИЯ

В статье изучены закономерности влияния концентрации ингибитора коррозии в воде на коррозию стали. «ИК-МА-16» ингибирует коррозию Ст-20 с максимальной эффективностью ингибирования 95,5% при 30-40°С и при максимальным уровне концентрации (0,4%) ингибитора.

ABSTRACT

The article examines the patterns of the effect of corrosion inhibitor concentration in water on steel corrosion. "IK-MA-16" inhibits St-20 corrosion with a maximum inhibition efficiency of 95.5% at 30- 40°C and at the maximum concentration level (0.4%) of the inhibitor.

Ключевые слова: ингибиторы коррозии, коррозия металла, кротоновый альдегид, циануровая кислота, фосфорная кислота.

Keywords: corrosion inhibitors, metal corrosion, crotonaldehyde, cyanuric acid phosphoric acid.

Введение. Ингибиторы коррозии тормозят, а в ряде случаев практически полностью подавляют процесс разрушения металлов в агрессивных средах, действуя как защитное покрытие и нейтрализатор.

Процессы добычи нефти и газа часто сопровождаются отложением твердых осадков неорганических веществ, накапливающихся на стенках скважин и подъемных труб, в насосном оборудовании и наземных коммуникациях системы сбора и подготовки нефти. Накопление солей усложняет  добычу нефти, приводит к порче дорогостоящего оборудования, трудоемким ремонтным работам, а в итоге к значительному недобору и потере нефти [1; 6].

С целью разработки новых отечественных импортозамещающих, экспортоориентированных ингибиторов коррозии нами проводятся целенаправленные исследования по разработке ингибиторов коррозии [4].

Экспериментальная часть.

Получение ингибитора коррозии на основе кротоновой фракции.

При получении ингибитора использовались моноэтаноламин (т.), кротоновый альдегид (х.ч.), аддукт циануровая кислота. Реакция проводилась в круглодонной колбе емкостью 500 мл, снабженной обратным холодильником, в течение 6 часов при температуре 180-220 ^оС. Выход триазина-1,3,5 составил 80% от теоретического.

Скорость коррозии (V_к) в г м^-2 ч^-1  вычисляли по формуле

где:

M₁ – масса образца до испытания, г

M₂ – масса образца после испытания, г

S – площадь поверхности образца, м²

t – время испытания, ч

Степень защиты ингибиторов коррозии вычисляли по формуле

где:

V_ко – скорость коррозии образцов в неингибированной среде, г*м^-2 ч^-1

Vкi – скорость коррозии образцов в ингибированной среде, г*м^-2 ч^-1  [3; 6].

Результаты и их обсуждение. В литературе имеются данные об использовании кротонового альдегида в качестве ингибитора коррозии. Однако из-за высокой токсичности кротонового альдегида (его ПДК в рабочей зоне составляет 0,5 мг/м³) данный ингибитор не нашел промышленного применения [6].

С целью использования кротонового альдегида, создания безотходной технологии и защиты окружающей среды нами изучена реакция конденсации кротонового альдегида с моноэтаноламином (табл. 1). 

Таблица 1.

Влияние концентрации ингибитора на скорость коррозии в соляно-кислотной среде Ст-20; С_NaCI – 3%; t = 45^оС;  τ = 24 ч

Полученный ингибитор ограниченно растворяется в газоконденсате. При растворении в двухфазной среде – газоконденсат: вода – он выделяется в самостоятельную фазу, что ограничивает его использование в качестве ингибитора сероводородной коррозии.

С целью разработки углеводородорастворимых ингибиторов была изучена реакция кротонового альдегида с аммиаком в среде растворителя. В качестве растворителей использовали этиловый спирт. В результате были получены углеводородорастворимые ингибиторы, обладающие хорошими защитными свойствами.

 [2; 6]

Ингибитор «ИК-МА-16» обладает слабым характерным запахом кротонового альдегида. Хорошо растворяется в газоконденсате и углеводородах. Основные показатели ингибитора «ИК-МА-16» приведены в (табл. 2). 

Таблица 2.

Физико-химические показатели ингибитора «ИК-МА-16»

«ИК-МА-16» был испытан в качестве ингибитора коррозии в сероводородных, углекислых и солянокислых средах (табл. 3). 

Таблица 3.

Влияние ингибитора «ИК-МА-16» на коррозию стали марки Ст-20 в углекислой среде (Р_СО2=1,0 МПа) при комнатной температуре

Как видно из приведенных данных, ингибитор «ИК-МА-16»  во всех случаях показывает более высокую защиту.

К настоящему времени открыт и эксплуатируется ряд газовых месторождений в Центральной Азии, в том числе в Узбекистане, представленных карбонатными породами и имеющих высокую пластовую температуру.

Наилучшую защиту ингибиторы обеспечивают при температурах ниже 56-65 ^оС. Охлаждение забоя и ствола скважины до указанных температур не представляет технических трудностей, и поэтому исследование антикоррозионной активности ингибиторов проводилось при значениях температуры до 80^оС.

В связи с этим экспериментальные работы по изучению скорости коррозии Ст-20 в среде 8%-ной соляной кислоты, ингибированной различными ингибиторами и их смесями, проведены при температурах от 20 до 80^оС.

Концентрация кислоты, количество ее на единицу поверхности образца, продолжительность опытов были постоянными. Опыты проводили при атмосферном давлении, так как при повышении давления скорость коррозии уменьшается.

Надо отметить, что исследовались только те ингибиторы солянокислой коррозии, которые имеют сырьевую базу и не являются дефицитными. Кроме того, изучалась возможность снижения коррозионной активности соляной кислоты путем эмульгирования ее в углеводородной среде [5].

На рис. 1 показана зависимость скорости коррозии Ст-20 от температуры для 8%-ной соляной кислоты, ингибированной «ИК-МА-16».

Рисунок 1. Зависимость скорости коррозии от концентрации «ИК-МА-16»

При использовании смеси ингибитора марки «ИК-МА-16» с мочевиной и формальдегидом происходит резкое снижение коррозионной активности в 8% растворе соляной кислоте.

Заключение. Анализ проведенных исследований показал, что изменение скорости коррозии и эффективность ингибитора зависят от концентрации ингибитора и температуры раствора.

«ИК-МА-16» ингибирует коррозию Ст-20 с максимальной эффективностью ингибирования 95,5% при 30-40°С и при максимальном уровне концентрации ингибитора 0,4% масс.

Список литературы:
1. Бекназаров Х.С., Джалилов А.Т. Защита стали от коррозии олигомерными ингибиторами и их композициями // Химия и химическая технология. – 2015. – № 1. – С. 50-52.
2. Бекназаров Х.С., Джалилов А.Т. Изучение антикоррозионных свойств новых олигомерных ингибиторов коррозии // Композиционные материалы. – 2014. – № 3. – С. 20-24.
3. Данилов А.М. Применение присадок в топливах: Справочник / А.М. Данилов. – СПб.: ХИМИЗДАТ, 2010. – С.
4. Капустин В.М. Нефтяные и альтернативные топлива с присадками и добавками / В.М. Капустин. – М.: Колос, 2008. – С. 
5. Синтез, свойства и технология ингибиторов коррозии на основе кротонового альдегида и аммиака / Д. Юсупов, И. Тиркашев, Э.Д. Юсупов и др. // Химическая промышленность. – 1998. – № 1. – С. 
6. Эшмаматова Н.Б. Синтез и физико-химическое исследование олигомерных ингибиторов коррозии // Приволжский научный вестник. –2013. – Т. 1. – № 8 (24). – С.