CИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИНГИБИТОРА КОРРОЗИИ OS-1 ДЛЯ НЕФТЕГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

SYNTHESIS AND STUDY OF CORROSION INHIBITOR OS-1 FOR THE OIL AND GAS INDUSTRY
Цитировать:
Халилов Ж.А., Нуркулов Ф.Н., Джалилов А.Т. CИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИНГИБИТОРА КОРРОЗИИ OS-1 ДЛЯ НЕФТЕГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2023. 2(107). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/14986 (дата обращения: 15.07.2024).
Прочитать статью:

 

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены способ получения и физико-химические свойства ингибиторов коррозии, содержащие фосфор-азот, для нефтегазовой отрасли. В результате синтеза получены ингибиторы коррозии металлов и изучен уровень их защиты. Представлены графики ИК-спектрального анализа.

ABSTRACT

The article discusses the physicochemical properties of corrosion inhibitors containing phosphorus-nitrogen for the oil and gas industry. As a result of the synthesis, corrosion inhibitors of metals were obtained and the level of their protection was studied. Plots of IR spectral analysis are presented.

 

Ключевые слова: Ингибитор коррозии, азот, органические соединения, жирные кислоты, газ-конденсатная скважина.

Keywords: Corrosion inhibitors, nitrogen, organic compounds,  fatty acids, gas-condensate well.

 

Введение. Наиболее распространенные, универсальные методы защиты металлических предметов от коррозии основаны на применении ингибиторов коррозии. Ингибиторы коррозии применяются во всех областях промышленности и в материалах, работающих в различных кислых, щелочных, морских, масляных агрессивных средах. Основным преимуществом применения ингибиторов коррозии по сравнению с другими методами борьбы с коррозией металлов является высокая эффективность, экономичность, простота проведения. Маслорастворимые ингибиторы коррозии, представляющие собой углеводороды, содержащие фосфор, азот, получают сульфированием, окислением или нитрованием нефтепродуктов, например, масел, петролатумов, церезинов и др., и синтезом аминогрупп [1].

 Фосфор-азотсодержащие маслорастворимые ингибиторы коррозии представляют собой гидрофобные поверхностно-активные вещества, которые заполняют поры, повышая  абсорбцию  ингибитора  жидкими  углеводородами и коррозионную стойкость [2].

Антикоррозийный маслорастворимый ингибитор коррозии аналогичен композиционным и поверхностно-активным материалам. Молекула состоит из двух основных частей - углеводородного радикала, достаточно высокомолекулярная и разветвленная структура, обеспечивающая состав молекул и компонентов, содержащих азот и фосфор, и функциональной группы, отвечающей за защитные свойства этого соединения [1].

Среди органических ингибиторов широкое распространение получили маслорастворимые ингибиторы коррозии акцепторного типа, содержащие аминокислоты и их производные. Это могут быть алифатические, ароматические амины, аминокислоты, анилины, имидазолины, а также пятичленные, шестичленные гетероциклы, содержащие азот.

Коррозия металлов является одной из актуальных технических и экономических проблем. Потери металлического оборудования, изделий и конструкций в результате коррозии составляют около 2-4 % валового национального продукта. Кроме того, в результате коррозионного разрушения оборудования в нефтехимической, химической промышленности происходит утечка токсичных химических продуктов и, следовательно, загрязнение атмосферы, водных источников и почвы [3].

Наиболее распространенным способом борьбы с коррозией является добавление в используемые продукты ингибиторных присадок. Соединения, содержащие функциональные группы с атомами кислорода, фосфора, серы, азота (гидроксильные, карбонильные, карбоксильные, нитро, аминокислоты и др.), обычно являются эффективными ингибиторами коррозии.

Цель статьи

Получить ингибитор коррозии, содержащий фосфор и азот, который применяется в небольших количествах для гидроизоляции и защиты от коррозии металлоконструкций и труб из черных металлов и определить его свойства. Для достижения поставленной цели необходимо определить следующие задачи:

  1. Получить и изучить параметры ингибитора коррозии, содержащего фосфор и азот, и изучить физико-химические свойства этого ингибитора.
  2. Разработка композиций ингибиторов коррозии на основе растворимых в нефтепродуктах жирных кислот и изучение физико-механических свойств ингибиторов на их основе.
  3. Изучение антикоррозионных свойств азот-фосфорсодержащих ингибиторов коррозии, образующихся в бензиновой и конденсатной  средах.

Методы получения и исследование

Определение ингибирующих свойств ингибиторов коррозии проводилось гравиметрическим методом. Метод заключается в определении потери массы металлических образцов за время их пребывания в ингибированной и не ингибированной испытуемых средах с последующей оценкой защитной способности ингибитора по изменению скорости коррозии.

Каждое из наших  исследований  проводилось по ГОСТ 9.506.87. Испытуемые  образцы были отобраны по ГОСТ 9.905-82.

В соответствии с ним в трёхгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, термометром и мешалкой поместили продукт взаимодействия дихлорэтана с аммиаком, добавили растительное масло и перемешивали до образования однородной массы. При определённой температуре продолжали перемешивание в течение нескольких часов.  Получившейся ингибитор коррозии растворили в количестве 1%, 3% и 5% в бензиновой, конденсатной и моторной масляной средах. Далее проводили многочисленные исследования полученных растворов.

Экспериментальная часть.Представлен ИК-спектр для изучения состава и структуры ингибитора коррозии ОS-1, использованного в испытании.

 

Рисунок 1. ИК-спектр ингибитора коррозии марки ОS-1

 

Для защиты  от  коррозии  используется линия поглощения ИК-спектроскопии ингибитора ОS-1, растворимого в жидких углеводородах и содержащего  фосфор-азот, создающего  колебания. >N-CH2 в области 1350,17 см-1 и полях валентности 844,82 – 808,17 см-1 содержат  линии  поглощения, соответствующие  группам -CH2-CH2- в ароматическом кольце.

 В результате этих анализов было установлено, что предлагаемый нами ингибитор коррозии ОS-1 содержит азот и фосфор. Содержащиеся  в  веществе азот и фосфор, аминогруппы  служат  для  предотвращения  коррозии  металлов и продления срока их службы.

Спектр ПМР  представлен  для  исследования  состава и  структуры ингибитора коррозии ОS-1, использованного в испытании.

 

Рисунок 2. ПМР-спектр ингибитора коррозии марки ОS-1

 

Для  защиты от коррозии используется линия поглощения ПМР-спектроскопии ингибитора ОS-1, растворимого в жидких углеводородах и содержащего фосфор-азот.

 В этой молекуле имидазолина молекула гептадиена, связанная со 2-ым углеродом, составляет 16,01 м.д. водорода, 12,83 м.д. водорода, 2,065 м.д. водорода, двойная углеродная связь 8 и 9.  5,34 м.д., водород, принадлежащий углероду 10, составляет 2,183 м.д., водород принадлежит углероду. 16 составляет 1,326 частей на миллион, водород, принадлежащий углероду 17, составляет 0,905 частей на миллион.

Водород, принадлежащий 3-му углероду в молекуле полиэтиленполиамина, связанному с 3-им атомом азота в молекуле имидазолина, составляет 2,770 м.д., водород, принадлежащий 4-му углероду, составляет 2,720 м.д., водород, принадлежащий 5-му атому азота, составляет 3,304 м.д.

Водород, принадлежащий 1-му углероду имидазолинового кольца, составляет 3,574 м.д., водород, принадлежащий 2-му углероду, составляет 3,520 м.д.

Результаты и их обсуждение. Свойства азотсодержащих  маслорастворимых ингибиторов коррозии изучались методом испытаний по ГОСТ 9.506-87. Молекулы этих ингибиторов коррозии состоят из одной или нескольких функциональных групп, представляющих собой органические вещества, содержащие углеводородный радикал. Испытания проводили при

3-х различных концентрациях в течение 72 часов на испытательном приборе при атмосферном давлении. Время испытаний отсчитывали с момента помещения образцов в окружающую среду. Продолжительность испытаний определяли по ГОСТ 9.905 82. Для определения оптимальной концентрации ингибитора была проведена серия опытов с изменением концентрации от низкой к высокой.

Скорость коррозии (Vк) в г*m-2 * ч-1  вычисляли по формуле:

Vк=m1-m2S*т

где  m1— масса образца до испытания, г;

m2 — масса образца после испытания, г;

S — площадь поверхности образца, м2;

т — время испытания, ч.

Степень защиты (Z) в процентах вычисляли по формуле:

Z =Vk0-Vk1Vk0*100%

где  Vk0 — скорость коррозии образцов в не ингибированной среде, г*m-2 * ч-1; Vk1 — скорость коррозии образцов в ингибированной среде, г*m-2 * ч-1.

Таблица 1.

Показатели

Агрессивная среда

Метод  испытания

Дозировка ингибитора мг/л

Скорость коррозии образцов в не ингибированной среде, г/м2 час

Скорость коррозии образцов в ингибированной среде г/м2·час

Защитный эффект, %

Водно-нефтяная среда

ГОСТ 9.506-87

100

0,298611

0,050083

83,3

200

0,298611

0,02788

90,6

300

0,020230

0,000416

97,9

Конденсат среда

ГОСТ 9.506-87

100

0,07863

0,0148

81

200

 0,07126

0,008

89

300

0,06452

0,00341

94,7

 

Результаты испытаний указали на эффективность действия OS-1. Установлено, что применение ингибитора OS-1 в количестве 200 - 300 мг/л может обеспечить защиту от коррозии трубопроводов на 90 - 97,9%.

Вывод.  По результатам испытаний данного метода была проведена серия испытаний из программы испытаний с малой концентрацией. Испытания в водонефтяной среде при добавлении 1% и 2% ингибитора коррозии защитный эффект составил 83,3% и 90,6% соответственно, а при добавлении 3% ОS-1 защитный эффект составил  97,9%. В конденсатной среде при добавлении 1% и 2% ингибитора коррозии уровень защиты составил 81% и 89% соответственно, а  при добавлении  3% ОS-1 защитный эффект составил  94,7%.  

Азотсодержащие ингибиторы OS-1  со временем можно будет  применять в нефтяных, газовых, газоконденсатных скважинах, в процессе бурения скважин, при добыче нефти и жирных кислот.

 

Список литературы:

  1. ” Разработка технологии консервации сельскохозяйственной техники на примере двигателя внутреннего сгорания” Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва 2017. Пыдрин А.В.
  2. ”Битумно-смоляные композиции на основе модифициронных нефтеполимерных смол для защитных покрытий железных конструкций.” Нгуен Ван Тхань. Диссертация на соискание ученой степени  кандидата технических наук.Томск – 2018
  3. ”Защитные свойства консервационных масел и ингибиторов коррозии” А.Ф.Хужакулов,А.А.Алимов, М.Ж.Махмудов.Молодой ученый-2013.
  4. ”Ингибиторы коррозии металлов” Л.П.Даниловская; Р.С.Крымская; Санкт-Петербург 2017.
  5. Korroziyadan himoya qilish “O’quv qo’llanma, H.B.Do‘stov”. Toshkent-2019.
  6. Хайдарова Г.Р. «Ингибиторы коррозии для защиты нефтепромыслового оборудования» Современные проблемы науки и образования. М., Вып. 6. 2014.
Информация об авторах

докторант Ташкентского научно-исследовательского института химической технологии, Республика Узбекистан, п/о Шуро-базар

Doctoral student of the Tashkent Research Institute of Chemical Technology, Republic of Uzbekistan, Shuro-bazaar

д-р техн. наук, проф., начальник отдела, ООО «Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии», Республика Узбекистан, п/о Шуро-базар

Head of Department, Doctor of Technical Sciences, Prof., LLC "Tashkent Research Institute of Chemical Technology", Republic of Uzbekistan,  Shuro-bazaar

д-р хим. наук, академик АН РУз, директор Ташкентского научно-исследовательского химико-технологического института, Республика Узбекистан, п/о Ибрат

D. Sc., Academician of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Director of Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, the Republic of Uzbekistan, Ibrat

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