Антикоррозионные композиционные материалы на основе органоминеральных ингредиентов

Anti-corrosion composite materials based on organomineral ingredients
Цитировать:
Антикоррозионные композиционные материалы на основе органоминеральных ингредиентов // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Шодиев Х.Р. [и др.]. 2021. 1(82). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11184 (дата обращения: 26.09.2021).
Прочитать статью:

 

АННОТАЦИЯ

Разработан антикоррозионный композиционный материал на основе госсиполовой смолы и аминоспиртов для защиты металлических оборудований от агрессивных сред. Взаимодействие аминов жирными кислотами, содержащимися в госсиполовой смоле, могут давать диапазон различных веществ, как за счет взаимодействия с основным продуктом, так и между собой, поэтому выделение в чистом виде продукта реакции сложно. Вещества данной группы исследовались как ингибитор коррозии.

ABSTRACT

An anticorrosive composite material based on gossypol resin and amino alcohols has been developed to protect metal equipment from aggressive environments. The interaction of amines with fatty acids contained in gossypol resin can give a range of different substances, both due to interaction with the main product and among themselves, therefore, the isolation of the reaction product in a pure form is difficult. Substances of this group have been studied as a corrosion inhibitor.

 

Ключевые слова: госсиполовая смола, моноэтаноламин, диэтаноламин, ингибитор, коррозия,  степень защиты, скорость коррозия, солянокислая среда.

Keywords: gossypol resin, monoethanolamine, diethanolamine, inhibitor, corrosion, degree of protection, corrosion rate, hydrochloric acid environment.

 

Введение. Проблема защиты от коррозии оборудования и трубопроводов при добыче и транспортировки газа весьма актуальна, так как безопасность условий их эксплуатации и срок службы в значительной степени зависят от своевременного применения и качества проводимых антикоррозионных мероприятий. Самым доступным методом защиты оборудования для добычи и транспорта газа от сероводородной и углекислотной коррозий и кислотных обработок является ингибирование их поверхности. К сожалению, в стране потребность в ингибиторах в настоящее время удовлетворяется импортными ингибиторами, что вызвало необходимость поиска отечественных ингибиторов на основе доступного, местного сырья.

Для снижения затрат на получение ингибиторов коррозии следует по возможности использовать местное недефицитное сырье. Основываясь на том, что в Узбекистане имеются многочисленные источники сырья, пригодного для получения ингибиторов коррозии, на основе отходов вакуумной разгонки – хлопковый соапстоков – госсиполовой смолы, нами были предприняты попытки разработать с их помощи эффективных композиционных ингибирующих материалов для защиты оборудований нефтегазодобывающей промышленности от коррозии.

Объект и методика исследования были выбраны госсиполовая смола, являющиеся отходом масложирового производства, жидкий аммиак, аминоспирты – моноэтоноламин (H2NCH2CHOH), диэтаноламин (HN(CH2CH2OH)3), триэтаноламин (N(CH2CH2OH))3, β(N,N-диэтиленаминолэтаноламин) ((C2H)2NCH2CH2OH).

Процесс получения амидированной госсиполовой смолы проводился нами следующим образом: 100 гр госсиполовой смолы нагревали до температуры 80-1000С с перемешиванием в лабораторной мешалке и добавляли расчетное количество модификатора. Жирные кислоты, входящие в состав госсиполовой смолы, вступают в реакцию конденсации с модификатором с образованием модифицированной госсиполовой смолы.

В модифицированную госсиполовую смолу постепенно вводили по определенному расчету количество аминоспирта в соотношении 2:1, 4:1, 10:1 потом нагревали в течение часа при перемешивании лабораторными мешалками, в результате чего образовалась густая амидированная госсиполовая смола.

Результаты исследования и их анализ в лаборатории «Механохимическая технология композиционных материалов» ГУП «Фан ва тараккиёт» ТашГТУ совместно с ООО «KOMPOZIT NANOTEXNOLOGIYASI» на основе отобранных на Янгиюлском масложир комбинате отходов госсиполовой смолы был получен композиционный препарат ингибитор коррозии. Госсиполовая смола как было, показано выше образуется на масложировых комбинатах в большом количестве как вторичное сырье.

Химический состав госсиполовой смолы [1, 2] неоднороден и до настоящего времена из-за своей изменчивости до конца не установлен. Основой госсиполовой смолы являются свободные жирные кислоты, далее полимеризованные жирные кислоты, а также госсипол и продукты его термического и химического превращения за счет поликонденсации с аминокислотами, углеводами и другими компонентами, присутствующими в хлопковом семени. Молекула госсипола представляет собой шестиатомных диальдегидофенол гомолого 2,2-бинафтила. Вещество растворимо в большинстве органических растворителей и практически не растворимо в воде.

Как многоатомный фенол госсипол способен давать ряд производных за счёт гидроксилов. При обработке госсипола растворимыми щелочами образуются растворимые в воде госсиполяты (натрия, калия, аммония), которые разрушаются с выделением свободного госсипола при действии минеральных кислот [1].

Госсиполовая смола - представляет собой черную, густую, вязкую и липкую массу, удельного веса 0,90-0,91 г/см3, влажность не выше 0,3%.

Физико-химические характеристики госсиполовой смолы приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Физико-химические характеристики отдельные фракции госсиполовой смолы

Фракции

Выход, % к весу госсипола

Тпл, С0

Цвет

Состав фракции

1

Не омыляемая часть

21-24

 

Темно-коричневый

Углеводороды С27, С28, С29, С30, С31, С32

2

Жирно-кислотная часть

52-57

 

Черное, масло образное в-во

Спирты и цито стерин

Жирные кислоты

С16- С18

3

Фенольная часть

22-24

180-181

От коричневого до темно-коричневого

Фенолы

 

Из таблицы 1 видно, что в состав смолы входит примерно 60% жирных кислот, значительную часть которых составляют ненасыщенные высокомолекулярные кислоты, а именно олеиновая и линолиновая кислоты. В качестве второго компонента для получения композиционных ингибиторов коррозии использованы аминоспирты (моно и диэтаноламин), производство которых освоено отечественной промышленностью и не является дефицитным [3]. Используемые для получения ингибитора коррозии аминоспирты представляют собой густую, маслянистую жидкость, смешиваются во всех пропорциях с водой и спиртами [4]. Основные физико-химические характеристики аминоспиртов приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Физико-химические характеристики аминоспиртов

Аминоспирты

Удельный вес, г/см3

Температура кипения, С0

Растворимость

Моноэтаноламин

1,017

170,5

Растворяются в воде и спиртах

Диэтаноламин

1,0966

269,0

Растворяются в воде и спиртах

 

Второй компонент композиций – аминоспирты являются бифункциональными соединениями, при их взаимодействии с вышеуказанными кислотами возможно протекание двух различных реакций:

где R-С2Н5. n-1, 2, 3

Состав и свойства госсиполовой смолы зависят от качества исходного сырья, соблюдения технологических режимов разложения жиров, глубины дистилляции полученных жирных кислот и других факторов.

Процесс синтеза получения амидированной госсиполовой смолы проводился нами следующим образом: 100 гр обезвоженной госсиполовой смолы нагревали до температуры 160-2000С с перемешиванием в лабораторной мешалке и добавляли расчетное количество модификатора. Жирные кислоты, входящие в состав госсиполовой смолы, вступают в реакцию конденсации с модификатором с образованием модифицированной госсиполовой смолы.

В модифицированную госсиполовую смолу постепенно вводили по определенному расчету количество аминоспирта в соотношении 2:1, 4:1, 10:1 потом нагревали в течение часа при перемешивании лабораторными мешалками, в результате чего образовалась густая амидированная госсиполовая смола. При взаимодействии модифицированной госсиполовой смолы с моноэтаноламином образуется аминосодержащая модифицированная полимеризованная госсиполовая смола по схеме:

1-стадия:

2-стадия:

Аминосодержащие полимеризованные госсиполовые смолы условно назвали ПГС (полимеризованная госсиполовая смола). Препарат был поставлен в виде 20% раствора в органическом растворителе (очищенный газоконденсат месторождения Шуртан) и представляет собой темную подвижную жидкость с характерным запахом растворителя. В более конкретном виде взаимодействие высших карбоновых кислотных эфиров, входящих в состав госсиполовой смолы с аминоспирами (моноэтаноламин) протекает по следующим схемам [5]:

R-COOR+H2N-CH2-CH2-OH →R-COHN-CH2-CH2OH+R-OH

Как видно из вышеприведенной формулы протекает, что взаимодействие аминов жирными кислотами, содержащимися в госсиполовой смоле, могут давать диапазон различных веществ, как за счет взаимодействия с основным продуктом, так и между собой, поэтому выделение в чистом виде продукта реакции сложно. Вещества данной группы исследовались как ингибитор коррозии.

Вывод: Таким образом, на основе госсиполовой смолы и аминоспиртов можно разработать антикоррозионные композиционные материалы для защиты металлических оборудований от агрессивных сред.

 

Список литературы:

  1. Ржехин В.П. «Госсипол и его производные». Изд. ВНИИЖа. Л. 1975.
  2. Слозина Г.З., Ржехин В.П. и др. Труды ВНИИЖа. вып. ХХV. Л. 1998.
  3. Краткая химическая энциклопедия. Том 5. стр.1026. М. 1991.
  4. Маркман А.Л., Ржехин В.П. и др. «Госсипол и его производные». Пищпром. М. 1995.
  5. Краткая химическая энциклопедия. М. Том 1. стр.709. 1991.
Информация об авторах

базовый докторант, ГУП “Фан ва тараққиёт”, Ташкентский государственный технический университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент

Basic doctoral student, SUE “Fan va tarakkiyot”, Tashkent State technical university, Republic of Uzbekistan, Tashkent

д-р техн. наук, профессор, главный научный сотрудник ГУП «Фан ва тараккиёт», Узбекистан, г. Ташкент

Doctor of Technical Sciences, Professor, Chief Researcher of the State Unitary Enterprise "Fan va Tarakkiyot", Uzbekistan, Tashkent

академик АН РУз, д-р. техн. наук, профессор, научный руководитель ГУП «Фан ва тараккиёт» (Наука и прогресс) Заслуженный деятель науки Республики Узбекистан, Академик Международной Академии Высший школы, почетный доктор наук института Механики Металлополимерных систем НАН Белоруссии, Узбекистан, г. Ташкент

Academician of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Doctor of Technical Sciences, Professor, Scientific Director of the State Unitary Enterprise "Fan va Tarakkiyot" (Science and Progress) Honored Scientist of the Republic of Uzbekistan, Academician of the International Academy of Higher School, Honorary Doctor of Sciences of the Institute of Mechanics of Metal-Polymer Systems of the National Academy of Sciences Belarus, Uzbekistan, Tashkent

д-р техн. наук, профессор, председатель ГУП “Фан ва тараққиёт”, Ташкентский государственный технический университет имени Ислама Каримова, Республика Узбекистан, г. Ташкент

Doctor of technical sciences, professor, Chairman of the SUE “Fan va tarakkiyot”, Tashkent state technical university named after Islam Karimov, Republic of Uzbekistan, Tashkent

PhD, Наманганский инженерно-строительный институт, Узбекистан г. Наманган

PhD, Namangaт Engineering Construction Institute, Uzbekistan, Namangan

старший научный сотрудник, ГУП “Фан ва тараққиёт”, Ташкентский государственный технический университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент

Senior Researcher, SUE "Fan va tarakkiyot", Tashkent state technical university, Republic of Uzbekistan, Tashkent

PhD по техническим наукам, доцент кафедры “Методика преподавании физики и астрономии”, Навоийский государственный педагогический институт, Республика Узбекистан, г. Навои

PhD in technical sciences, associate professor of the department “Methods of teaching physics and astronomy”, Navoi state pedagogical institute, Republic of Uzbekistan, Navoi

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top