 Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по разным специальностям
На правах рукописи ДЕНИСОВА АНЖЕЛА ВИТАЛЬЕВНА РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ИНГИБИРУЮЩИХ КОМПОЗИЦИЙ ДЛЯ СОЛЯНО- И СЕРНОКИСЛЫХ СРЕД 05.17.03 - Технология электрохимических процессов и защита от коррозии АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Пермь 2007 г. Работа выполнена на кафедре физической химии Пермского государственного университета Научный руководитель: доктор химических наук, старший научный сотрудник Шеин Анатолий Борисович Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор Решетников Сергей Максимович кандидат химических наук, старший научный сотрудник Сюр Татьяна Анатольевна Ведущая организация: Институт технической химии УрО РАН Защита состоится л____ __________ 2007 г. в ____ час. на заседании диссертационного совета Д 212.189.04. при Пермском государственном университете по адресу: 614900, г. Пермь, ГСП, ул. Букирева, 15 С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского государственного университета (614900, г. Пермь, ГСП, ул. Букирева, 15) Автореферат разослан л____ ___________ 2007 г. Ученый секретарь диссертационного Совета И.В. Петухов ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Общепринято считать, что в промышленно развитых странах экономический ущерб от коррозии составляет от 2 до 5% от ежегодного валового национального дохода. Одним из распространенных методов интенсификации добычи нефти является кислотная обработка. При удалении отложений солей с внутренней поверхности нефтегазопроводов, водоводов, теплоэнергетических систем, а также ликвидации окалины с поверхности металлов традиционно применяют различные кислотные составы (КС). Негативный момент при их использовании заключается в интенсивной коррозии контактирующего металлического оборудования. Одним из наиболее простых, эффективных и во многих случаях экономически целесообразных методов борьбы с коррозией является использование ингибиторов кислотной коррозии (ИКК). Используемые для защиты оборудования ИКК представляют в основном азотсодержащие соединения, способные при адсорбции на поверхности металла образовывать защитный слой. Однако эффективность защитного действия подавляющего количества промышленных ИКК не удовлетворяет требованиям нормативных документов. Цель работы. Определение причин низкого защитного действия промышленно выпускаемых ИКК, применяемых в различных КС. Поиск новой ингибирующей композиции для промышленного использования в КС с высокой защитной способностью при варьировании различных физико-химических факторов (температура, гидродинамика потока, содержание ионов Fe3+, длительность экспозиции ингибированных кислот и др.) с научно-обоснованной интерпретацией полученных результатов. Задачи исследований. При выполнении диссертационной работы были поставлены задачи по подбору эффективной ингибирующей композиции для защиты от коррозии в следующих КС: - КС ОАО Галоген (г. Пермь). Скорость коррозии стали Ст.3, удовлетворяющая требованиям технических условий при экспозиции ингибированных КС на протяжении 720 ч и условии сохранения защитного действия с отсутствием видимого осадкообразования. - КС для обработки призабойных зон на нефтедобывающих предприятиях Уральского региона с сохранением защитного действия в присутствии завышенного содержания ионов Fe3+. - КС Первоуральского новотрубного завода (г. Первоуральск) при сернокислотном травлении металлов. - КС Карфас при удалении накипи с поверхности теплоэнергетического оборудования. Научная новизна работы 1. Впервые проведен сравнительный анализ эффективности действия промышленно выпускаемых ИКК в различных КС с выявлением их осадкообразования при длительной экспозиции в контакте со стальной поверхностью при температурах 200 и 400С. 2. Впервые разработан состав ингибирующей композиции ИКУ-1К, включающий ингибитор ИКУ-1 и фосфоновый комплексон Амельфор 1042В, обеспечивающий удовлетворительный защитный эффект при экспозиции 720ч без осадкообразования. 3. Впервые с учетом различных физико-химических факторов получены данные о защитном действии новой ингибирующей композиции ИКУ-1К при выдержке образцов-свидетелей в КС на протяжении 720 ч. Положения, выносимые на защиту 1. Влияние на скорость коррозии углеродистой стали типа Ст.3 различных физико-химических и гидродинамических характеристик КС, таких как: состав и концентрация ИКК, температура, гидродинамика потока КС, содержание в КС ионов железа, длительность экспозиции ингибированных КС. 2. Предотвращение осадкообразования при длительном взаимодействии ингибированных КС с металлической поверхностью за счет образования комплекса фосфоновых групп с ионами железа при введении ингибирующей композиции ИКУ-1К. 3. Смешанный механизм действия ингибирующей композиции ИКУ-1К, равноценно обеспечивающий снижение скоростей процессов катодного выделения водорода и анодного растворения металла. 4. Результаты промышленного применения ИКУ-1К для снижения коррозионной агрессивности сред при сернокислотном травлении стали на Первоуральском новотрубном заводе и в процессе удаления солей с поверхности теплоэнергетического оборудования жилищно-коммунальной системе хозяйства. Практическая значимость работы. Разработано дополнение №1 к ТУ 2415-005-12749890-2000 на ингибитор коррозии ИКУ-1К. Проведены сравнительные лабораторные испытания ИКУ-1К в ЦЗЛ ОАО Галоген при ингибировании солянокислых сред. Использование ингибитора ИКУ-1К в промышленности: - при сернокислотном травлении стали Ст.3 на Первоуральском новотрубном заводе; - в составе реагента Карфас, применяемом для удаления накипи с поверхности теплоэнергетического оборудования в системе ЖКХ Пермского края (ЗАО Сибур-Химпром, ООО Пермцветмет, ООО Железобетон). Апробация работы. Результаты работы были доложены на конференциях: XI Всероссийская научно-практическая конференция Поверхностно-активные вещества - наука и производство НПО АО Синтез ПАВ (г. Белгород, 2003г.); II Всероссийская научно-практическая конференция Разработка, производство и применение химических реагентов в нефтяной и газовой промышленности Института промысловой химии РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина (г. Москва, 2004г.); VIII Международная научно-техническая конференция Новые материалы и технологии защиты от коррозии ЛЕНЭКСПО (г. Санкт-Петербург, 2005г.); II Международная конференция Нефть и газ юга России, Черного, Каспийского морей - 2005 ГН - ФГУГП Южморгеология (г. Геленджик, 2005г.); II и III Всероссийские научные конференции молодых ученых и студентов Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах (г. Краснодар, 2005, 2006 гг.). Публикации. Основное содержание работы отражено в 3 научных статьях и 7 трудах международных и Всероссийских научных конференций. Структура и объем работы. Диссертационная работа содержит 22 рисунка, 28 таблиц, всего 142 страницы. Состоит из введения, 4 глав, выводов и списка цитированной литературы, включающей 160 наименований отечественных и зарубежных источников. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, раскрыты научная новизна и практическая ценность. В первой главе представлен обзор литературы, в котором рассмотрена краткая характеристика объектов кислотного воздействия, основные свойства КС и коррозионные процессы, происходящие при воздействии кислот на металлическую поверхность. Особое внимание уделено свойствам и механизмам действия органических ингибиторов коррозии при изменении физико-химических факторов в процессе ингибирования. Обоснован метод железостабилизации и предотвращения осадкообразования с помощью введения комплексонов в состав коррозионной среды. Во второй главе описывается выбор материалов и методов исследования. В качестве агрессивных жидкостей в коррозионных испытаниях использовались кислоты ОАО Галоген, представляющие собой соляную (НСl-20,30 - 22,90% + HF- 0,01 - 0,18%, ТУ 6-01-04689381-85-92) и смесь соляной и фтороводородной кислот различной концентрации (HCl - 23,00 - 26,86% + HF- 5,37 - 6,00 % ТУ 6-02-14-13-91). Для исследований скорости коррозии стали в коррозионных средах, используемых при солянокислотных обработках скважин, данные кислоты разбавлялись водой до 15%-ной концентрации. При определении скорости коррозии металла и защитного действия ингибиторов была использована широко применяемая в промышленности низкоуглеродистая сталь Ст.3. Выбор ИКК основывался механизмами их действия - адсорбционном и энергетическом. В соответствии с этим были рассмотрены азотсодержащие соединения, в частности органические амины, обладающие сильными основными свойствами, которые протонируются в кислых растворах до образования положительно заряженных ониевых соединений, экранирующих металл от агрессивной среды. К таким соединениям относятся катионоактивные ингибиторы: КИ-1, ИКУ-1, Danox CI-504 и др., механизм защитного действия которых обусловлен физической адсорбцией молекул на поверхности стали за счет электростатического взаимодействия с атомами железа, а также инверсионным воздействием на реакцию катодного выделения водорода. Для железостабилизации и предотвращения осадкообразования, образующегося при экспозиции ингибированных КС, в работе использовали различные комплексоны, в составе которых присутствовали хелатообразующие группы. Выбор был сделан в пользу комплексонов с фосфонатной группой с учетом ее способности активно образовывать комплексы с ионами железа, которые за счет сорбции и электростатических сил экранируют и гидрофобизируют активные центры гидратации. В качестве комплексонов исследовали соединения: ВНПП-ОС-3, Солинг-3 реагенты марки Амельфор, представляющие собой водные растворы аминометиленфосфоната на основе аминов фракции С10 - С14, которые ингибируют гидролиз солей металлов, находящихся в растворах и экранируют стальную поверхность с дополнительным ингибированием процесса ее коррозии. Определение скорости коррозии Ст.3 и защитного действия ИКК осуществляли по ГОСТ 9.505-86, РД 39-3-455-80 и РД 39-3-611-81 двумя методами: гравиметрическим (по потере массы металла) и электрохимическим (снятие поляризационных кривых на потенциостате П-5827М в квазипотенциостатическом режиме). Методики коррозионных испытаний и обработка результатов были общепринятыми. Третья глава содержит: - результаты сравнительной эффективности защитного действия промышленно выпускаемых ИКК: ВНПП-2В, ИКУ-1, КИ-1, Напор КБ, Волга 1М, Danox CI-504 в солянокислых средах; - причины снижения защитного действия ингибиторов при длительном хранении в ингибированных КС и образования осадков в результате изменения ряда факторов: концентрации ионов железа и ИКК, температуры, гидродинамики потока коррозионных сред; - результаты определения комплексонов, применение которых в КС или в составе ИКК позволили сохранить защитное действие ингибиторов при длительном хранении в ингибированных КС без осадкообразования в условиях изменения выше указанных факторов; - результаты сравнительного анализа скорости коррозии Ст.3 и эффективности защитного действия промышленно выпускаемых ИКК с новой ингибирующей композицией ИКУ-1+Амельфор 1042В (5,0 + 0,2 г/дм3), названной ИКУ-1К. Одним из главных оценочных показателей эффективности действия ИКК явилась скорость коррозии стали, не превышающая значение 0,2 г/(м2ч) для коррозионной среды НСl -20,30 - 22,90% + HF- 0,01 - 0,18% и не более 0,35 г/(м2ч) для HCl - 23,00 - 26,86% + HF- 5,37 - 6,00 %. Все исследуемые ИКК: ВНПП-2В, КИ-1, ИКУ-1 и ингибирующая композиция ИКУ-1К обладают выраженным защитным действием при дозировке 5 г/дм3 как в растворе соляной, так и смеси соляной и фтороводородной кислот, снижая токи катодного и анодного процессов на стальном электроде, сдвигая потенциал коррозии в область более положительных значений. Данные реагенты относятся к смешанному типу ИКК, т.к. тормозят протекание обеих парциальных реакций: катодного выделения водорода и анодного растворения металла (табл.1). Таблица 1 Коррозионно-электрохимические характеристики Ст.3 в ингибированных и неингибированных КС (Т = 200С, = 0,5 ч, 720 ч*)
|  |
Blog
Home - Blog