Изучение коррозионных свойств химических реагентов, используемых в нефтедобывающей промышленности

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Химия


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 3
ФИЗИКА. ХИМИЯ 2009. Вып. 2
Физическая и органическая химия
УДК 620
Л. Л. Макарова, Е.Ю. Коробейникова
ИЗУЧЕНИЕ КОРРОЗИОННЫХ СВОЙСТВ ХИМИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В НЕФТЕДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Изучено влияние смазки СНПХ на коррозию Ст. 3 гравиметрическим методом в модели пластовой воды нефтепромыслов при различных значениях рН (0 — 10) — изучено защитное действие экспериментальных ингибиторов коррозии № 2361, 2362, 2373, 2374 и 2348 при коррозии Ст. 3 в модели пластовой воды нефтепромыслов при различных значениях рН (0,3,6), а также при насыщении среды углекислым газом.
Ключевые слова: коррозия, ингибиторы, смазка, нефтедобывающая промышленность, гравиметрия.
В системе добычи нефти используют органические или неорганические химические реагенты — как индивидуальные вещества, так и композиции веществ, представляющие собой отходы крупнотоннажных нефтехимических или иных производств.
Широкое применение нашли уплотнительные смазки. Они предназначаются для герметизации зазоров и щелей, подвижных и неподвижных узлов трения, механизмов и различного оборудования.
Одной из задач инженерной защиты нефтяного оборудования является создание новых уплотнительных смазок, обеспечивающих высокую герметичность резьбовых соединений, обладающих более длительным сроком службы и пригодных в условиях высоких температур и перепадов давлений. Кроме того, желательно, чтобы смазки не вызывали коррозии оборудования, что наблюдается не всегда.
За последние годы значительно увеличился объем мероприятий по защите от коррозии различных видов нефтепромыслового оборудования. Наиболее широкое и разнообразное применение в этом направлении находят ингибиторы коррозии. К настоящему времени имеется большой выбор реагентов для антикоррозионной обработки воды, нефти и газа, однако универсального ингибитора не существует.
Цель работы:
— изучение влияния уплотнительной смазки марки СНПХ на коррозию стали (Ст. 3) в водной среде в широкой области рН (0 — 10) и в присутствии хлорид-ионов-
— изучение защитного действия экспериментальных ингибиторов коррозии № 2361, 2362, 2373, 2374 и 2348 при коррозии стали (Ст. 3) в модели пластовой воды нефтепромыслов при различных значениях рН (0,3,6), а также при насыщении среды углекислым газом.
Измерения проводили гравиметрическим методом по ГОСТ 9. 506−87.
Работа выполнена в соответствии с договором о сотрудничестве с ОАО «НИИнефтепромхим».
Испытуемая среда для исследования коррозионных свойств смазки СНПХ представляла собой фон (модельная вода по ГОСТ 9. 506−87), фон с добавлением смазки, фон с добавлением эмульгатора, фон с добавлением смазки и эмульгатора при различных значениях рН (0 — 10). Концентрация смазки составляла 100 мг/ дм3, а также использовалось покрытие образцов слоем смазки- концентрация эмульгатора — 50 мг/ дм3. Раствор смазки готовили растворением ее в бензине, раствор эмульгатора — в изопропиловом спирте.
Испытуемая среда для исследования защитных свойств ингибиторов представляла собой фон при различных значениях рН (0, 3, 6) и фон при насыщении углекислым газом (С (СО2)=150 мг/дм3). Для выявления оптимальной концентрации ингибитора проводили серию испытаний с концентрациями ингибитора в модельной воде 25, 50, 100, 250, 500 мг/ дм3. Исходные растворы ингибиторов с концентрацией 10 г/дм3 готовили растворением их в изопропиловом спирте.
Характеристика исследуемой смазки
Предложенная для исследования уплотнительная смазка марки СНПХ имеет следующий состав:
1) порошковая добавка для уплотнительных смазок резьбовых соединений. В ее состав входит (%):
— фторопластсодержащий компонент — 0,05 — 50-
— полиэтиленсодержащий компонент — остальное-
2) масло отработанное с загустителями и противозадирными добавками или высоковязкая нефть-
3) отход кабельного производства — продукт на основе солидола и медного порошка.
Смазка не токсична, не агрессивна и не требует применения особых мер защиты при работе с ней. Она имеет гигиеническое заключение и паспорт безопасности, разрешение на применение, однако о коррозионных свойствах смазки никакой информации нет.
Характеристика исследуемых ингибиторов
Предложенные для исследования вещества являются экспериментальными ингибиторами коррозии, полученными в ИОФХ им. Арбузова КазНЦ РАН, и имеют следующее строение:
№ 2361
_ ОН, ~
ОН ^ ^-СН
о он
ФИЗИКА. ХИМИЯ № 2362
CcH-в
С2−5
c~(ch Ch ¦ ¦)-e 0−2 °& quot-2------N± C-ch-
С C-5
c
?
№ 2373
С----О-------О-
О
QHg--------^----O-^CH?-СИ?---®-Ch^-------Cht----N CH? e
C*Hi
k- С-O G4Hi!
QH O
¦e-СИ-СИ СИ
№ 2374
QHg
m = 12−14
(Я?-®k-о) — g-с
Ort
cy-fc
¦ C---O-СйН^ти-
O
С----------CM-----(-4
СИ
№ 2348
-QHr
Как видно из формул, все вещества относятся к четвертичным солям аммония.
По физическим свойствам данные вещества представляют собой маслянистые жидкости красно-коричневого цвета с характерным запахом, нерастворимые в воде и хорошо растворимые в изопропиловом спирте.
6 Л. Л. Макарова, Е.Ю. Коробейникова
2009. Вып. 2 ФИЗИКА. ХИМИЯ
Таблица 1
Результаты коррозионных испытаний смазки СНПХ
Среда V0, г/(м2-ч) г/ Z, %
рН = 0,11 Модельная вода (фон) 3, б927
Модельная вода + раствор смазки (С = 100 мг/ дм3) 0,381 89, б8±2,03
Модельная вода + раствор смазки (С = 100 мг/ дм3) + раствор эмульгатора (С = 50 мг/ дм3) 0,3385 90,83±1,98
Модельная вода + раствор эмульгатора (С = 50 мг/ дм3) 2,17 41,24±2,15
Модельная вода + образцы, покрытые смазкой 0,347 90, б±2,01
II Н Л Модельная вода (фон) 1,0997
Модельная вода + раствор смазки (С = 100 мг/ дм3) 0,1бб 84,90±1,99
Модельная вода + раствор смазки (С = 100 мг/ дм3) + раствор эмульгатора (С = 50 мг/ дм3) 0,1418 87,11±1,47
Модельная вода + раствор эмульгатора (С = 50 мг/ дм3) 0,3б49 бб, 82±1,12
Модельная вода + образцы, покрытые смазкой 0,145 8б, 81±1,54
VO 0, 00° II и л Модельная вода (фон) 0,1383
Модельная вода + раствор смазки (С = 100 мг/ дм3) 0,059 57,34±2,22
Модельная вода + раствор смазки (С = 100 мг/ дм3) + раствор эмульгатора (С = 50 мг/ дм3) 0,3 033 78,07±1,б3
Модельная вода + раствор эмульгатора (С = 50 мг/ дм3) 0,02б01 81,19±1,49
Модельная вода + образцы, покрытые смазкой 0,037 73,25±1,58
рН = 9,08 Модельная вода (фон) 0,1173
Модельная вода + раствор смазки (С = 100 мг/ дм3) 0,057 51,41±0,84
Модельная вода + раствор смазки (С = 100 мг/ дм3) + раствор эмульгатора (С = 50 мг/ дм3) 0,0393б бб, 45±2,0б
Модельная вода + раствор эмульгатора (С = 50 мг/ дм3) 0,8 121 30,77±1,78
Модельная вода + образцы, покрытые смазкой 0,038 б7, б0±1,б1
ФИЗИКА. ХИМИЯ
2009. Вып. 2 Продолжение табл. 1
Среда V0, г/(м2-ч) г/ Z, %
, 9 і і X a Модельная вода (фон) 0,8 883
Модельная вода + раствор смазки (С = 100 мг/ дм3) 0,048 45,96±1,42
Модельная вода + раствор смазки (С = 100 мг/ дм3) + раствор эмульгатора (С = 50 мг/ дм3) 0,3 619 59,26±1,73
Модельная вода + раствор эмульгатора (С = 50 мг/ дм3) 0,6 924 22,05±1,91
Модельная вода + образцы, покрытые смазкой 0,039 56,10±1,19
Как видно из данной таблицы, смазка СНПХ не только не вызывает коррозии Ст. 3, но проявляет даже ингибирующие свойства. Причем наибольший защитный эффект достигается при одновременном присутствии в среде и раствора смазки, и раствора эмульгатора при рН = 0,11 (2 = 90,83%).
Таблица 2
Результаты коррозионных испытаний вещества № 2361
С (в-ва), мг/дм3 V0, г/(м2-ч) Vi, г/(м2-ч) Z, %
о 00 00 II X, а 0 0,8 734
25 0,8 296 5,01±0,92
50 0,7 996 8,45±1,24
100 0,7 756 11,20±1,28
250 0,7 539 13,68±2,14
500 0,7 152 18,11±1,78
о о о, II X, а 0 0,11 480
25 0,8 214 28,45±2,04
50 0,7 382 35,70±1,17
100 0,6 355 44,64±2,33
250 0,5 754 49,88±2,01
500 0,4 936 57,00±1,94
о о & lt-о II X, а 0 2,51 942
25 0,42 024 83,32±2,02
50 0,39 505 84,32±0,97
100 0,38 508 84,72±1,12
250 0,36 285 85,60±2,19
500 0,34 516 86,30±2,22
Таблица 3
Результаты коррозионных испытаний вещества № 2362
С (в-ва), мг/дм3 V0, г/(м2-ч) Vi, г/(м2-ч) Z, %
о 00 00 in& quot- II X a 0 0,7 796
25 0,7 384 5,28±0,86
50 0,6 976 10,52±1,45
100 0,6 751 13,40±1,11
250 0,6 293 19,28±2,05
500 0,6 069 22,15±1,98
о о о m& quot- II X a 0 0,10 761
25 0,7 033 34,64±1,74
50 0,6 403 40,50±0,95
100 0,5 552 48,41±1,19
250 0,4 678 56,53±1,21
500 0,4 234 60,65±2,03

о о & lt-o II X a 0 2,49 102
25 0,40 355 83,80±2,16
50 0,36 369 85,40±2,01
100 0,34 066 86,32±1,82
250 0,32 033 87,14±1,91
500 0,31 161 87,49±2,08
Защитный эффект ингибиторов растет с увеличением их концентраций, а также с повышением кислотности среды. Причем при одних и тех же условиях больший защитный эффект наблюдается от ингибитора, имеющего более длинный углеводородный радикал в составе своей молекулы (в данном случае это вещество № 2362)
Таблица 4
Результаты коррозионных испытаний вещества № 2373
С (в-ва), мг/дм3 V0, г/(м2-ч) Vi, г/(м2-ч) Z, %
0 0,8 283
о 00 00 in II X a 25 0,7 772 6,17±0,94
50 0,7 255 12,41±1,08
100 0,6 697 19,15±1,21
250 0,5 875 29,07±0,98
500 0,5 831 29,60±2,11
Продолжение табл. 4
С (в-ва), мг/дм3 V0, г/(м2-ч) V, г/(м2-ч) Z, %
о о О, II X a 0 0,11 576
25 0,7 361 36,41±0,88
50 0,5 970 48,43±1,02
100 0,5 528 52,25±1,19
250 0,4 782 58,69±1,27
500 0,4 163 64,04±0,99
о О О, & lt-о II X, а 0 2,55 044
25 0,38 986 84,71±0,87
50 0,34 329 86,54±2,24
100 0,31 141 87,79±2,15
250 0,29 279 88,52±1,47
500 0,27 933 89,05±1,98
Таблица 5
Результаты коррозионных испытаний вещества № 2374
С (в-ва), мг/дм3 V0, г/(м2-ч) Vi, г/(м2-ч) Z, %
о 00 00 ич& quot- II X, а 0 0,8 132
25 0,7 652 5,90±0,88
50 0,7 268 10,63±2,25
100 0,6 920 14,90±1,19
250 0,6 036 25,78±1,86
500 0,5 893 27,53±0,94
о о О, т& quot- II X, а 0 0,11 275
25 0,7 355 34,77±1,23
50 0,6 450 42,79±1,74
100 0,5 687 49,56±1,11
250 0,4 899 56,55±0,98
500 0,4 433 60,68±1,31
о ОN о, & lt-о II X, а 0 2,16 203
25 0,33 533 84,49±2,48
50 0,30 182 86,04±2,17
100 0,28 258 86,93±1,96
250 0,27 004 87,51±2,01
500 0,25 475 88,22±2,08
При сравнении защитных свойств этих двух веществ наблюдаются зависимости, аналогичные первому случаю. Ингибитором, имеющим более длинный углеводородный радикал в составе своей молекулы, является вещество № 2373.
Таблица 6
Результаты коррозионных испытаний вещества № 2348
С (в-ва), мг/дм3 V0, г/(м2-ч) V, г/(м2-ч) Z, %
о 00 00 in& quot- II X a 0 0,8 398
25 0,8 246 1,81±0,83
50 0,8 004 4,69±1,13
100 0,7 935 5,51±1,27
250 0,7 870 6,29±1,88
500 0,7 815 6,94±1,16

о о О, II X a 0 0,9 556
25 0,7 287 23,74±0,81
50 0,6 283 34,25±1,71
100 0,5 841 38,88±1,93
250 0,5 154 46,07±2,02
500 0,4 853 49,22±0,89
о О О, & lt-о II X, а 0 2,41 419
25 0,99 070 58,96±2,21
50 0,61 331 74,60±0,91
100 0,51 350 78,73±2,12
250 0,44 499 81,57±0,73
500 0,36 044 85,07±2,06
Вещество № 2348 также проявляет наибольшие защитные свойства при рН = 0 и концентрации 500 мг/дм3 (2 при этом составляет 85,07%).
В модельной воде (рН = 5,88) ни один из ингибиторов не проявляет удовлетворительного защитного эффекта, даже с повышением концентрации. Это можно объяснить тем, что в нейтральной среде соли четвертичного аммония представляют собой недиссоциированные молекулы, в результате катион не может адсорбироваться на поверхности металла с образованием защитной пленки.
Углекислый газ — одна из агрессивных примесей, обуславливающая интенсивность коррозии нефтяного оборудования. Была проведена серия испытаний ингибиторов при их концентрации в модельной воде 50 мг/дм3 и концентрации углекислого газа 150 мг/дм3.
Использовали углекислый газ, содержащийся в минеральной воде. Концентрацию СО2 определяли методом прямого титрования, затем разбавляли аликвоту минеральной воды до нужной концентрации.
Результаты, полученные при этом, отражены в табл. 7.
Таблица 7
Результаты коррозионных испытаний веществ при насыщении среды углекислым газом (С (СО2) = 150 мг/дм3, С (в-ва) = 50 мг/дм3)
Вещество г/ ч) Vi, г/(м2-ч) Z, %
№ 2361 0,8 239 87,42±2,19
№ 2362 0,7 132 89,11±1,97
№ 2373 0,65 488 0,5 088 92,23±1,44
№ 2374 0,5 632 91,40±2,02
№ 2348 0,9 208 85,94±1,55
Из таблицы видно, что наибольшим защитным эффектом обладает вещество № 2373, имеющее наибольшую молекулярную массу.
Выводы
1. Изучено влияние смазки марки СНПХ на коррозию стали (Ст. 3) гравиметрическим методом в модельной воде с различными значениями pH (0 — 10) с добавлением и без добавления эмульгатора СНПХ.
2. Показано, что смазка не вызывает коррозию Стали 3 в минерализованной среде в интервале pH = 0 — 10, а проявляет даже ингибирующие свойства.
3. Показано, что защитные свойства смазки возрастают с увеличением кислотности минерализованной воды, и при pH = 0,11 защитный эффект от смазки достигает 90,6%.
4. Показано, что присутствие смазки в растворе минерализованной воды с добавлением эмульгатора также способствует уменьшению скорости коррозии стали во всем изученном интервале pH.
5. Смазку СНПХ можно рекомендовать к применению на нефтепромыслах.
6. Изучено влияние экспериментальных ингибиторов коррозии № 2361, 2362, 2373, 2374 и 2348 на коррозию Ст. 3 гравиметрическим методом в модельной воде при различных значениях рН, а также при насыщении ее углекислым газом.
7. Установлено, что все ингибиторы проявляют низкое защитное действие в модельной воде (5,01 — 29,60%), а при понижении рН среды защитный эффект увеличивается (так, при рН = 0 значения защитного эффекта лежат в пределах 83,32 — 89,05%).
8. Показано, что все ингибиторы являются хорошими ингибиторами углекислотной коррозии (защитный эффект при С (СО2) = 150 мг/дм3 и Синг = 50 мг/дм3 составляет 85,94 — 92,23%).
Поступила в редакцию 04. 05. 09
j2______________
2009. Вып. 2
ФИЗИКА. ХИМИЯ
L.L. Makarova, candidate of chemistry, professor Ye. Yu. Korobeinikova, student
Corrosion properties of chemicals, using in oil industry
Effect of SNPH type grease on «St3» steel corrosion in model of confined waters of oil fields at different pH values (0 up to 10) is investigated. The protective effect of corrosion inhibitors №№ 2361, 2362, 2373, 2374, 2348 on «St3» steel corrosion in model of confined waters of oil fields at different pH values (0, 3, 6) as well as at saturating of media by CO2 has been studied.
Макарова Людмила Леонидовна, кандидат химических наук, профессор
Коробейникова Елена Юрьевна, студент
ГОУВПО «Удмуртский государственный университет»
426 034, Россия, г. Ижевск, ул. Университетская, 1 (корп. 1)
E-mail: foh@uni. udm. ru

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой