ПРОБЛЕМЫ КОРРОЗИИ В КИСЛЫХ КОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМАХ И СПОСОБЫ ЕЕ УМЕНЬШЕНИЯ

CORROSION PROBLEMS IN ACIDIC COMPONENT SYSTEMS AND WAYS TO REDUCE IT

Паноев Э.Р. Дустов Х.Б. Ахмедов В.Н.

26.12.2021 242

12(93)

Цитировать:

Паноев Э.Р., Дустов Х.Б., Ахмедов В.Н. ПРОБЛЕМЫ КОРРОЗИИ В КИСЛЫХ КОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМАХ И СПОСОБЫ ЕЕ УМЕНЬШЕНИЯ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 12(93). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12716 (дата обращения: 18.11.2024).

Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

В настоящее время воздействие сероводорода и углекислого газа при переработке и очистки нефти и газа приводит к поломке промышленного технологического оборудования из-за коррозии. Поэтому создание и использование антикоррозионных ингибиторов и антикоррозионных покрытий имеет важное значение. Ингибирующие свойства против сероводорода и углекислого газа были изучены гравиметрическими методами при нескольких различных концентрациях и при разных температурах.

ABSTRACT

At present, the impact of hydrogen sulfide and carbon dioxide in the processing and purification of oil and gas leads to breakdown of industrial technological equipment due to corrosion. Therefore, the creation and use of anti-corrosion inhibitors and anti-corrosion coatings is of great importance. The inhibitory properties against hydrogen sulfide and carbon dioxide have been studied by gravimetric methods at several different concentrations and at different temperatures.

Ключевые слова: сероводород, диоксид углерода, коррозия, углеводород, ингибитор, гравиметрическия, сера, десорбер, ТФО (ингибитор на основе тиосемикарбазида, формалина и ортофосфатных соединений) десорбер.

Keywords: hydrogen sulfide, carbon dioxide, corrosion, hydrocarbon, inhibitor, gravimetric, sulfur, stripper, TPO (inhibitor based on thiosemicarbazide, formalin and orthophosphate compounds) stripper.

Введение. В настоящее время наиболее распространенная сероводородная и углекислотная коррозия является одной из самых серьезных проблем нефтегазовых предприятий, так как окружающая среда отличается высокой агрессивностью из-за присутствия сероводорода и углекислого газа. Самый надежный и экономичный метод - использование универсальных ингибиторов коррозии, которые не только снижают коррозионные потери металла, но и ухудшают его пластические свойства.

Целью исследования является разработка ингибиторов коррозии против сероводорода и углекислого газа, вызывающих коррозию в десорберном оборудовании для десульфуризации газов на газоперерабатывающем заводе ГНПГ.

Метод исследования. В качестве объекта исследования использовали тиосемикарбазид, формальдегид и фосфорную кислоту.

Формальдегид смешивали с тиосемикарбазидом до получения смолистого вида. Исходные материалы вносили в реактор при температуре 25⁰С в различных пропорциях. В этом случае тиосемикарбазид с формальдегидом в виде монометилола сначала образует смолу.

Их относительные вязкости были изучены, чтобы дать представление о линейности, разветвленности, пространственной структуре и размере частиц синтезированного олигомера. Относительную вязкость изучали при 20°C, 30°C, 40°C и 50°C на вискозиметре ВПЖ-1.

Было установлено, что вещества реагируют по следующей схеме:

Свойства тиосемикарбазидформальдегидных смол, в частности их стабильность, можно улучшить добавлением в их состав модифицирующих добавок.

Решающими факторами для проведения реакции конденсации тиосемикарбазида и формальдегида в водном растворе являются:

- исходное соотношение реагентов;

- концентрация ионов водорода;

- время реакции и температура.

С учетом из вышезложенного были синтезированы модифицированные олигомеры фосфорной кислотой. Для этого исходные соотношения реагентов были следующими: тиосемикарбазид (99,8%) 100, формалин (99,4%) 40-50, фосфорная кислота (98,2%) - 10 и вода - 300.

Синтез проводили в следующем порядке: первоначально тиосемикарбазид и формалин растворяли в воде при температуре 20-60°С. Фосфорную кислоту вливали в раствор небольшими порциями, при этом температуру смеси контролировали так, чтобы она не поднималась выше 50°C. Продолжительность процесса синтеза составляла 0,5–3,0 ч, полученный продукт поликонденсации имел цвет от светло- до темно-коричневого, с плотностью 1,22–1,35 г / см³ и pH 7,5–8,5. В I – II вариантах эксперимента образовывались вязкие олигомеры, а в III – IV вариантах - вязкий олигомер. Это указывает на то, что конденсация между олигомером и фосфорной кислотой приводит к продукту, который физически отличается. Модифицированные олигомеры хорошо растворимы в воде и этаноле. Для сравнения были синтезированы тиосемикарбазид-формальдегидные олигомеры и изучены их свойства в одинаковых условиях.

На сегодняшний день механизм реакции образования тиосемикарбазида, олигомеров формальдегида до конца не изучен, и на основании существующих механизмов тиосемикарбазид, формальдегид, ортофосфат получил название ингибитора коррозии.

Экспериментальный метод. Для испытания ингибитора коррозии TFO скорость коррозии исследовали гравиметрически. Изучено влияние концентрации и температуры на эффективность ингибитора. Определены антикоррозийная эффективность ингибитора (уровень защиты от коррозии), коэффициент торможения, уровни покрытия. В исследовании использовался раствор метилдиэтаноамина, насыщенный ингибитором коррозии ТФО, стальной лист марки 09Г2С-12, сероводород, диоксид углерода, используемый при очистке от серы на газоперерабатывающем заводе. % содержание листовой стали образца 09Г2С - 12: Fe = 96–97; Si = 0,5–0,8; Ni = 0,3; Cr = 0,3; Cu = 0,3; Mn = 1,3–1,7; С = 0,12; As = 0,08; S = 0,04; P = 0,035; N = 0,008.

Проведены гравиметрические исследования исследуемых ингибиторов в различных концентрациях и при разных температурах (рис. 1, таблица 1). В данном случае стальную пластину размером 3*2*0,1 см предварительно очищали от ржавчины листом наждачной бумаги размером 150–200 мм. Затем его несколько раз промывали дистиллированной водой и этиловым спиртом, очищали ацетоном и сушили.

Рисунок 1. Устройство для отбора проб с металлической пластиной для гравиметрического определения скорости коррозии

После выдержки металлических пластин в течение 15 дней в растворах ингибитора и ингибитора в растворе метилдиэтаноамина, насыщенного сероводородом, безводной углекислотой при различных концентрациях и при разных температурах в лаборатории, стальная пластина была удалена скальпелем и пустой образец ( коррозии металла в растворе без ингибитора) были определены скорость гравиметрической коррозии (K_грав), коэффициент торможения (γ), уровень защиты от коррозии (η) и уровни покрытия Θ.

где: m₁ - масса металлической пластины до удара, г:

m₂ - масса металлической пластины после экспонирования, г:

W₀ - уменьшение массы металла в инертном растворе,

S - уменьшение массы металла в рассматриваемом растворе,

S - поверхность металлической пластины, см²:

t₁ - время выдержки, час.

Таблица 1

Результаты гравиметрического определения скорости коррозии ингибитора ТФО листовой стали марки 09Г2С-12 при различных температурах и различных концентрациях в растворе метилдиэтаноамина, насыщенном сероводородом, диоксидом углерода

Т, К	S,10^-4 м²	τ, час	С, мг/л	Масса m₀, г	Масса m, г	Δm = m₀-m, г	Скоростькоррозии, 10 г/с (υ=Δm/S∙τ)	γ	Z, %	Θ
303	15	360	0	7,3994	7,3311	0,0683	1,2648	-	-	-
	15	360	25	8,0164	8,0116	0,0048	0,0888	14,24	92,97	0,929
	15	360	50	7,8930	7,8899	0,0031	0,0574	22,03	95,46	0,954
	15	360	75	8,4431	8,4410	0,0021	0,0388	32,59	96,93	0,969
	15	360	100	8,3161	8,3152	0,0009	0,0166	76,19	98,71	0,987
333	15	360	0	7,8241	7,7440	0,0801	1,4833	-	-	-
	15	360	25	7,9166	7,9053	0,0113	0,2092	7,09	85,89	0,858
	15	360	50	6,2131	6,2054	0,0077	0,1425	10,40	90.4	0,904
	15	360	75	8,0064	8,0015	0,0049	0,0907	16,30	93,88	0,938
	15	360	100	7,6614	7,6587	0,0027	0,0500	29,66	96,66	0,966
363	15	360	0	7,3329	7,2444	0,0885	1,6388	-	-	-
	15	360	25	6,9410	6,9260	0,0150	0,2777	5,90	83,05	0,830
	15	360	50	6,8331	6,8210	0,0114	0,2111	7,76	87,11	0,871
	15	360	75	7,2360	7,2286	0,0074	0,1370	11,96	91,64	0,916
	15	360	100	6,9640	6,9579	0,0061	0,1129	14,51	93,11	0,931
393	15	360	0	6,2394	6,1456	0,0938	1,7370	-	-	-
	15	360	25	6,3775	6,3613	0,0162	0,3	5,79	82,72	0,827
	15	360	50	6,1854	6,1713	0,0141	0,2611	6,65	84,96	0,849
	15	360	75	6,4091	6,3972	0,0119	0,2203	7,8	87,31	0,873
	15	360	100	6,2541	6,2462	0,0079	0,1462	11,88	91,58	0,915
423	15	360	0	6,1788	6,0806	0,0982	1,8185	-	-	-
	15	360	25	6,0654	6,0480	0,0174	0,3222	5,81	82,28	0,822
	15	360	50	6,0421	6,0268	0,0153	0,2833	6,41	84,42	0,844
	15	360	75	6,1202	6,1069	0,0133	0,2462	7,38	86,46	0,864
	15	360	100	6,2007	6,1908	0,0099	0,1833	9,92	89,93	0,899

Результаты и их обсуждение. Изменение концентрации ингибитора ТФО было отражено в полученных результатах, что оказало сильное влияние на антикоррозионную эффективность и скорость коррозии. Например, при 423 К скорость коррозии металлической пластины без ингибитора составила 1,2648 г / (см² ∙ ч), а скорость коррозии снизилась до 0,0166 мг / (см² ∙ ч), когда концентрация ингибитора достигла 100 мг / л. .

Соответственно, антикоррозионная эффективность ингибитора (уровень защиты от коррозии) увеличилась с 14,24% до 98,71%, а степень покрытия увеличилась на 0,987%.

Это связано с тем, что при высоких температурах адсорбционная способность ингибитора ниже, чем у десорбции, а повышение температуры разрушает электростатические связи между ингибитором и атомами железа на поверхности стального образца. Эти цифры подтверждают, что ингибитор TФO является очень хорошим ингибитором.

Выводы. Таким образом, при увеличении концентрации синтезированного ингибитора ТФО до 25, 50, 75, 100 мг / л коэффициент торможения (γ), степень защиты от коррозии (η) и степень покрытия Θ увеличивались во всех средах.

Коррозионные потери после 360 часов испытаний в инертных растворах составляют 0,1833 г / (см² час), что соответствует 3 баллам коррозионной стойкости. Определены их скорость коррозии, коэффициент торможения, степень защиты и степень покрытия.

Изученные ингибиторы, помимо остановки общей коррозии, приводят к уменьшению диффузии водорода в сталь и способствуют сохранению ее пластических свойств.

Можно сделать вывод, что защитные свойства соединения повышаются с повышением температуры, при которой ингибитор действует на основе механизма хемосорбции и образует прочные защитные слои.

Список литературы:

Э.Р.Паноев, Ҳ.Б.Дўстов. “Юқори олтингугуртли газларни тозалашда маҳаллий абсорбентларнинг таъсирини таҳлил қилиш” Фан ва технологиялар тараққиёти. Илмий Fan – техникавий журнал. №3 2021 y. 56-68 б
Panoyev Erali Rajabboyevich, Temirov Alisher Hoshim o’g’li, Akhmedov Vokhid Nizomovich “THE CORROSION PROBLEM IN THE OIL AND GAS INDUSTRY” POLISH SCIENCE JOURNAL (ISSUE 10(43), 2021. – 247 p.
Э.Р. Паноев, Ҳ.Б. Дўстов. Газларни олтингугурт бирикмаларидан тозалашда десорбер қурилмаларида юзага келаётган коррозия жараёнини гравиметрик усулида тадқиқ қилиш. Фан ва технологиялар тараққиёти. Илмий-техникавий журнал. 2021 й. – №4.– 111-119.
Эшмаматова Н.Б., Холиқов А.Ж., Акбаров Х.И., Асилбекова Ж.А. Ингибирующее действие азот и фосфорсодержащих соединений коррозии стали // Материалы Межд. научно-практ. конф. «Актуальные проблемы науки и образования в области естественных и сельскохозяйственных наук».– Петропавловск 2012.-С. 181-185.
Yong Xiang at al. Corrosion of Carbon Steel in MDEA-Based CO₂ Capture Plants Under Regenerator Conditions: Effects of O₂ and Heat-Stable Salts. Corrosion (2015). DOI: http://dx.doi.org/10.5006/1354.
B.B. Olimov, V.N. Akhmedov, G.A. Gafurova. Production and use of corrosion inhibitors on the basis of two-atomic phenols and local raw materials. Universum: химия и биология: электрон. научн. журн. 2021. 11(89).
B.B. Olimov, N.J. Yo`ldosheva. Gravimetric study of the mechanism of action of corrosion inhibitors used in the oil and gas industry. Международный научно-образовательный электронный журнал «ОБРАЗОВАНИЕ И НАУКА В XXI ВЕКЕ». Выпуск №19 (том 2) (октябрь, 2021). Дата выхода в свет: 31.10.2021.
B.B. Olimov, V.N. Akhmedov, G.A. Gafurova. Application of derivatives of diatomic phenols as corrosion inhibitors. Euro Asian Conference on Analytical Research (Germany) ISBN: 978-1-913482-99-2. 2021. 15 October. p. 136-138.
Атоев Э.Х. Строение и свойства внутрикомплексных соединений 8-меркаптохинолина (тиооксина) и его производных. “Universum” научный журнал. Москва. 2020, Вып. 10 (76_2) стр. 29-32.