CИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИНГИБИТОРА КОРРОЗИИ OS-1 ДЛЯ НЕФТЕГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

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 (V_к) в г*m^-2 * ч^-1  вычисляли по формуле:

V_к=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

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.