Об использовании ингибиторов-бактерицидов в условиях сероводородной коррозии стали

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Химия


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
Физическая химия
УДК 620. 193
Г. В. Миловзоров, В. Г. Маклецов, Т.В. Трефилова
ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ИНГИБИТОРОВ-БАКТЕРИЦИДОВ В УСЛОВИЯХ СЕРОВОДОРОДНОЙ КОРРОЗИИ СТАЛИ
Проведен обзор некоторых ингибиторов-бактерицидов, применяемых на месторождениях Удмуртии и близлежащих регионов, а также ряда других реагентов.
Ключевые слова: коррозия, сероводород, ингибиторы, бактерициды, сульфатвосстанавливающие бактерии (СВБ).
Метод антикоррозионной защиты металлов, в частности, стали, основанный на использовании ингибиторов коррозии — химических соединений, которые присутствуют в коррозионной системе, весьма эффективен, так как ингибиторы существенно уменьшают скорость коррозии. Действие ингибиторов всегда обусловлено изменением состояния защищаемой поверхности за счет адсорбции или образования с катионами металла (железа) трудно растворимых соединений. За счет этого уменьшается площадь активной поверхности металла или изменяется энергия активации коррозионного процесса.
К наиболее сложным задачам ингибиторной защиты от коррозии является защита поверхности металла в условиях сероводородной коррозии, когда реальная поверхность представляет собой сложный конгломерат сульфидов переменного состава [1].
Эти задачи реально возникают в условиях химических производств, нефтедобычи и нефтепереработки, когда источником свободного сероводорода и сульфидов является как сама нефть, так и нефтепромысловые воды. Свободный сероводород при этом образуется за счет жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих бактерий, которые способны использовать водород при водородной деполяризации микрокатодных участков стали для восстановления сульфатов коррозионной среды. Именно этот сероводород весьма агрессивен и вызывает интенсивную коррозию нефтепромысловой аппаратуры и трубопроводов. Особенностью коррозии является ее локальный характер за счет диффузии сероводорода в межкристаллитные зоны. Процесс сероводородной коррозии стали существенно усиливается в присутствии кислорода, углекислого газа и сульфидов на поверхности стали.
Совместное воздействие указанных факторов приводит к спонтанному развитию процессов ионизации атомов железа на поверхности и в конечном счете к сквозным разрушениям трубопроводов и аппаратуры.
В нефтедобывающей промышленности в настоящее время нашли широкое применение реагенты, содержащие в своем составе молекулы фосфора, азота или кислорода.
Ряд ингибиторов сероводородной коррозии используется в качестве бактерицидов, то есть подавителей СВБ.
Наивысшим ингибиторным эффектом в парогазовой и жидкой фазе характеризуются алифатические диамины, алифатические амины, алкилимидазолины, алкилтетрагидропиримидины. Третичный амин, являясь ингибитором коррозии, затрудняет как ионизацию железа, так и катодное выделение водорода. Амины при недостаточной концентрации способны стимулировать сероводородную коррозию стали.
Степень агрессивного воздействия нефтепромысловых сред на трубопроводы и оборудование может быть определена исходя из вида и концентрации агрессивных компонентов. Основные критерии классификации представлены в табл. [2].
Следует отметить, что при наличии в агрессивной среде нескольких агрессивных компонентов, степень агрессивного воздействия повышается на одну ступень. Совместное присутствие О2 + Н2S при любых соотношениях классифицируется как сильноагрессивная среда.
Бактерицидное действие реагентов-ингибиторов коррозии определено в соответствии с РД 393−973−83 [3].
Проведен обзор некоторых ингибиторов-бактерицидов, применяемых на месторождениях Удмуртии и близлежащих регионов, а также ряда других реагентов.
Изучены следующие реагенты: Додиген WS 180, ТН-10Д, АМ-7МБ, ИКМ-1, ИКМ-2, Нефте-хим-3, Сонкор, СНПХ-6301, КРЦ-169 в дозировке 10−500 г/т модельной пластовой воды. Степень подавления СВБ такими реагентами, как Додиген WS 180, АМ-7МБ, начиная с концентрации 50 г/т, достигает 100%. Изменение концентрации с 50 до 500 г/т для ИКМ-1, ИКМ-2 и Нефтехим-3 не сказывается на степени подавления СВБ, которая составляет 60−70%. Реагенты ТН-10Д, Сонкор, КРЦ-169 имеют степень подавления СВБ более 90% при концентрации 100 г/т и выше, а СНПХ-6301 имеет такую же степень подавления при концентрации 500 г/т.
В настоящее время применяется ряд эффективных ингибиторов-бактерицидов: СНПХ-1004, НАП0Р-1007, Катасол 28−5, Сонкор 9920.
Степень агрессивного воздействия нефтепромысловых сред на трубопроводы и оборудование
Среда рН Содержание агрессивных компонентов Степень агрессивного воздействия
Минера- лизация, г/л Нали- чие СВБ H2S, мг/л С02, мг/л 02, мг/л Взвешенные частицы, мг/л
Пластовые воды
Неаэрированные ~7 любая Нет нет нет & lt-0,1 100 Среднеагрессивная
& lt-7 любая + & gt-1,0 нет & lt-0,1 100 Сильноагрессивная
& lt-7 сс Нет нет & gt-20 & lt-0,1 100
Аэриров анные & lt-7 сс Нет нет нет & gt-0,1 100
сс + & gt-1,0 нет & gt-0,1 100
сс Нет нет & gt-20 & gt-0,1 100
Промысловые сточные воды
Неаэрированные ~7 любая Нет нет нет & lt-0,1 — Слабоагрессивная
& lt-7 любая + & gt-1,0 нет & lt-0,1 FeS Сильноагрессивная
& lt-7 сс Нет нет & gt-20 & lt-0,1 —
Аэриров анные & lt-7 сс Нет нет нет & gt-0,1 —
сс + & gt-1,0 нет & gt-0,1 FeS
сс Нет нет & gt-20 & gt-0,1 —
СНПХ-1004 — водорастворимое катионоактивное ПАВ (поверхностно-активные вещества) в смеси органических растворителей (ТУ 39−12 966 038−001−92).
СНПХ-1004 проявляет высокую степень защиты от наводороживания и от охрупчивания, значение которой при 30 мг/л составляет 88% [4].
СНПХ-1004 на штаммах СВБ показал отличное действие (100%) по их подавлению при концентрациях ингибитора 50−100 мг/л.
НАП0Р-1007 представляет собой аммонийную соль синтетической жирной кислоты в органическом растворителе (ТУ 2458−015−12 966 038−2001) с изм. № 1. Продукт дозируется в концентрации от 15 до 30 г/м3. Для подавления планктонных форм СВБ при бактерицидных обработках НАПОР-1007 применяется в концентрации от 100 до 150 г/м3 в зависимости от зараженности объекта и устойчивости культуры СВБ [5].
Катасол 28−5 (ТУ 2482−002−49 811 247−08) продукт смеси четвертичных аммониевых солей. При дозировке 20−50г/м3 обеспечивают защиту на уровне 91−97%. Эффективность действия Катасол 28−5 на сульфатредукцию накопительных культур СВБ различных месторождений оценивалась на уровне полного подавления жизнедеятельности при содержании & quot-Катасола 28−5& quot- 150−200 мг/дм3 [6].
Сонкор 9920 вододиспергируемый ингибитор коррозии (ТУ 2415−006−151 816−2000). При дозировке 25 г/м3 обеспечивает защиту 90%. Для подавления СВБ реагент используется в дозировке 600г/м3 [7].
Авторами работы [8] изучены четвертичные аммониевые соединения (ЧАС) ^^тетраметил-диаминометана и гидрохлоридов пиперилена и смеси гидрохлоридов изопрена. Защитный эффект при концентрации 100−150 мг/л 82−96% с полным подавлением СВБ. С увеличением числа введенных алкилензаместителей степень защиты уменьшается. Для ЧАС на основе этаноламинов степень защиты составила 68−72% при концентрации 150−200 мг/л.
Г. В. Миловзоров, В. Г. Маклецов, Т.В. Трефилова
В работе [9] представлены данные, свидетельствующие о том, что гидразиды карбоновых кислот (ГКК) ингибируют сероводородную коррозию черных металлов как в кислотах, так и в средах, близких к нейтральным (пластовые и сточные воды нефтяных месторождений). Защитная эффективность в значительной степени зависит от длины углеводородного радикала. Максимум эффективности соответствует гидразиду ундекановой кислоты. С дальнейшим увеличением радикала степень защиты не увеличивается. Оптимальная концентрация ГКК, обеспечивающая наибольшую степень защиты, чаще всего не превышает 0,1 г/л.
Авторами работы [10] описан ингибитор коррозии металлов, представляющий собой продукт взаимодействия жирных кислот таллового масла и амина и содержащий углеводородный нефтяной растворитель нефрас. В качестве жирных кислот таллового масла использовано смешанное талловое масло, а в качестве амина — цианэтилированный этилендиамин, полиэтилендиамин или диэтилендиа-мин при следующем соотношении компонентов, %: смешанное талловое масло — 30 — 60- амин — 5 -10- растворитель — остальное.
Разработан эффективный ингибирующий состав [11], содержащий алкилфенол, дихлоргидрин и триэтаноламин. Изучено его защитное действие в условиях коррозии стали 20 при 80 °C в среде следующего состава: электролит (3%-ный NaCl, подкисленный уксусной кислотой) и углеводород (бензин А-76), насыщенный сероводородом. Установлено, что ингибирующий состав при концентрации 300−500 мг/л обеспечивает степень защиты 95,5 — 99,4%.
Таким образом, анализ применения ингибиторов-бактерицидов в условиях сероводородной коррозии стали показывает, что наиболее перспективными и эффективными являются смеси реагентов, компоненты которых обладают способностью взаимно усиливать защиту металла. При самостоятельном использовании отдельные компоненты смеси не обладают высокими защитными свойствами, особенно при низких концентрациях. Также препятствием к широкому применению многих ингибиторов-бактерицидов является их высокая стоимость из-за низких объемов производства. Поэтому необходимо использовать уже имеющиеся ингибиторы, подбирать концентрацию, учитывать эффект синергизма, рабочую среду для ингибитора, при этом минимизировать материальные затраты в каждом конкретном случае.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гафуров Р. Р. Защитные свойства солей оксиалкилированных аминов в процессах сероводородной коррозии стали: автореф. дис… канд. техн. наук. Казань. 2003. 17 с.
2. РД 39−147 103−362−86. Руководство по применению антикоррозионных мероприятий при составлении проектов обустройства и реконструкции объектов нефтяных месторождений. Уфа: Изд-во стандартов, 1986.
3. РД 39−3-973−83. Методика контроля микробиологической зараженности нефтепромысловых вод и оценка защитного и бактерицидного действия реагентов. ВНИИСПТнефть, 1984. 36с.
4. Чирков Н. А., Гладких М. А., Егорова В. Л. (ОАО «Удмуртнефть») Комплексный подход к решению проблемы коррозии нефтепромыслового оборудования на Красногорском месторождении ОАО «Удмуртнефть» // Нефтяное хозяйство // 2010. № 5. С. 112−115.
5. Галимов Р. М. (НГДУ «Альметьевнефть», ОАО «Татнефть») Опыт подавления жизнедеятельности сульфат-восстанавливающих бактерий, применяемых в НГДУ «Альметьевнефть» // Нефтепромысловое дело. 2007. № 5. С. 58−60.
6. Зеленая С. А., Юров В. В., Буряк В. И., Зеленый М. Ц., Глущенко В. Н., Закшевская Л. В. // Нефть и газ юга России, Черного, Азовского и каспийского морей — 2005. Тез. докл. 2-й Междунар. конф. по проблеме Неф-тегазоносности Черного, Азовского и Каспийского морей. Г еленджик, 31 августа — 3 сентября 2005 г.
7. Мухаметшин М. М., Баймухаметов М. К., Гоник А. А., Рогачев М. К., Зейгман Ю. В. Условия возникновения отложений сульфида железа в добывающих скважинах и методы предотвращения осадкообразования в рабочих органах глубинно-насосного оборудования" // Интервал. 2000. № 8. С. 74−78.
8. Никонорова Н. И. Синтез бактерицидов и ингибиторов сероводородной коррозии: автореф. дис. … канд. хим. наук. М., 2010. 16 с.
9. Эксплуатационные исследования водных ингибируемых охлажденных систем без подкисления. Док. № 158. Коррозия, 89. New Orleans, Louisiana, 17−21 апр., 1989.
10. Пат. 4 820 423 США. Corrosion inhibitor based on zinc and polymer type polyacrylamide with branched alkyl / Beaser Laura J., Grucil Guy A., Nalco Chemical Co. // НКИ 210/697. 1989.
11. Михайлова О. Л., Паролькина Е. А., Щекин Б. В. Функциональные свойства модифицированных защитных присадок // Химия и технология топлив и масел. 1990.№ 4. С. 20−21.
Поступила в редакцию 10. 04. 12
ФИЗИКА. ХИМИЯ
G. V. Milovzorov, V. G. Makletsov, T. V. Trefilova
The use of inhibitors-microbicides in under-sulphide corrosion of steel
The article covers the review of the most applied inhibitors-microbicides used in Udmurtia and surrounding regions, and of a number of other reagents.
Keywords: corrosion, hydrogen sulfide, inhibitors, microbicides, sulfate reducting bacteria.
Миловзоров Г еоргий Владимирович, доктор технических наук, профессор E-mail: gvmilovzorov@mail. ru
Маклецов Виктор Г елиевич, кандидат химических наук, доцент E-mail: mvg@uni. udm. ru
Трефилова Татьяна Валериевна, старший преподаватель E-mail: nf201@udsu. ru
ФГБОУ ВПО «Удмуртский государственный университет» 426 034, Россия, г. Ижевск, ул. Университетская, 1 (корп. 1)
Milovzorov G.V. ,
doctor of technical science, professor E-mail: gvmilovzorov@mail. ru
Makletsov V.G. ,
candidate of chemistry, associate professor E-mail: mvg@uni. udm. ru
Trefilova T.V., senior lecturer E-mail: nf201@udsu. ru
Udmurt State University
462 034, Russia, Izhevsk, Universitetskaya st., 1/1

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой