CC BY
19
УДК 620.193.8
Г. Р. Мухамадеева, В. И. Левашова, В. М. Черезова ИССЛЕДОВАНИЕ МОНО-]Ч-БЕШИЛДИЭТИЛЕНДИАМИНОАММОНИЙ ХЛОРИДА В КАЧЕСТВЕ ИНГИБИТОРА БИОКОРРОЗИИ
Ключевые слова: ингибиторы коррозии, хлористые N-бензиламмонийные соли.
Электрохимическим методом установлено, что синтезированный моно^-бензилдиэтилендиаминоаммоний хлорид обладает высокой антикоррозионной активностью. Это позволяет применять его для подавления роста сульфатвосстанавливающих бактерий на трубопроводах, работающих в минерализованных средах нефтяных скважин.
Keywords: corrosion inhibitors, chloride N-benzil ammonium of salt.
Electrochemical method revealed that the synthesized mono-N-benzyl diethylenediamine ammonium chloride, have a high corrosion activity. This allows to use it to inhibit the growth of sulfate-reducing bacteria on pipelines that operating in mineralized environments of oil wells.
Введение
Практика эксплуатации стального оборудования нефтяных скважин, емкостей, нефтепроводов показывает, что одним из основных факторов аварий и преждевременного выхода оборудования из строя является коррозия наружных и внутренних стенок труб нефтепромыслового оборудования. Среди различных методов борьбы с коррозией нефтепромыслового оборудования и трубопроводов, работающих в минерализованных средах, ведущее место в настоящее время и на ближайшую перспективу принадлежит ингибиторной защите, как не требующей значительных капитальных вложений и серьезной перестройки технологии добычи, сбора и подготовки нефти. Коррозия, имеющая место при контакте поверхности стали со смесью жидких и газообразных углеводородов интенсифицируется при насыщении их сероводородом и углекислым газом, являющимися продуктами жизнедеятельности
сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ). Наиболее распространенными являются ингибиторы на основе азотсодержащих соединений. Защитный эффект проявляют алифатические амины и их соли, аминоспирты, аминокислоты, азометины, анилины, гидразиды, имиды, акрилонитрилы, имины, азотсодержащие пятичленные (бензимидозолы, имидазолины, бензотриазолы и т. д.) и шестичленные (пиридины, хинолины, пиперидины и т.д.), первичные, вторичные, третичные алифатические, замещенные соединения пиридина, хинолина, имидазолина и четвертичные аммониевые соединения, гетероциклы [5].
Из соединений данной группы наиболее активными для подавления роста СВБ являются четвертичные аммонийные соли (ЧАС). Поэтому синтез соединений, на основе которых могут быть получены эффективные ингибиторы коррозии, является актуальной задачей. Несмотря на то, что номенклатура ингибиторов весьма широка, синтез и лабораторная проработка их новых форм непрерывно расширяются в свете повышающихся требований нефтяных компаний к высокой
эффективности в малых концентрациях (до 100-200 мг/л) [1-7].
Экспериментальная часть
В ходе исследования был разработан метод синтеза ЧАС на основе диэтилентриамина и арилгалогенида (хлористого бензила), который может расширить ассортимент реагентов, применяемых на нефтепромыслах.
С целью выявления антикоррозионных свойств хлористых Ы-бензиламмонийных солей были проведены испытания моно-Ы-
бензилдиэтилендиаминоаммоний хлорида (1) электрохимическим методом на модельной установке, представляющей собой циркуляционную ячейку объемом 500 мл, заполненную имитатом пластовой воды М1 (ИПВ), представляющей собой водный раствор, содержащий смесь солей ЫаС1 (17 г/л), ЫаНСОз (0,8 г/л), МяС^б^О (0,2 г/л) СаСЬ (0,2 г/л), с погруженными в ячейку электродами датчика поляризационного сопротивления. Датчик подключался к индикатору скорости коррозии типа «Моникор-2М» (НПС Электра).
Для испытаний использовались электроды цилиндрической формы, изготовленные из стали з длиной 30 мм и диаметром б мм. Рабочая поверхность электродов перед экспериментом подготавливалась в соответствии с ГОСТ 9.514 - 99. В ИПВ дискретным образом добавлялись равные количества раствора ЧАС в дистиллированной воде с концентрацией 5 г/л и снимались показания индикатора скорости коррозии. Измерения производились при нормальных условиях в течение 12 ч. Величина скорости коррозии вычислялась прибором автоматически и выводилась на дисплей. Количественная оценка действия моно-Ы-бензилдиэтилендиаминоаммоний хлорида, как ингибитора, на скорость коррозионного процесса проводилась на основе вычисления коэффициента ингибирования У и защитного эффекта 2.
Целью проведенных испытаний было определение степени защиты от биокоррозии, а также изменение скорости коррозии при добавлении ингибитора. Результаты испытаний представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Антикоррозионная активность ингибитора моно-К-бензилдиэтилендиамино-аммоний хлорида
Время от Скорость Y Z, % Примеч.
начала опыта, мин коррозии, мм/год
5 0,430 - - ИПВ
10 0,389 - -
15 0,305 - -
20 0,336 - -
25 0,305 - -
30 0,435 - -
35 0,371 - -
40 0,441 - -
63 0,152 2,477 59,63 *ИПВ
68 0,110 3,423 70,78 + 5 мл в-ва
78 0,090 3,655 76,10
83 0,089 4,230 76,36
100 0,104 3,620 72,38
109 0,081 4,648 78,49 **ИПВ
119 0,076 4,954 79,81 + 10 мл в-ва
129 0,071 5,303 81,14
139 0,063 5,976 83,27
149 0,057 6,605 84,86
159 0,057 6,605 84,86
169 0,052 7,240 86,19
179 0,052 7,240 86,19
189 0,050 7,530 86,72
199 0,046 8,185 87,78
209 0,049 7,684 86,99
219 0,042 8,964 88,84
229 0,044 8,557 88,31
239 0,044 8,557 88,31
249 0,042 8,964 88,84
259 0,040 9,413 89,38
269 0,041 9,183 89,11
279 0,040 9,413 89,38
*(ИПВ + 5 мл в-ва) - в модельную среду было добавлено 5 мл раствора исследуемого вещества в дистиллированной воде с концентрацией 5 г/л
**(ИПВ + 10 мл в-ва) - в модельную среду, содержащую 5 мл раствора исследуемого вещества в дистиллированной воде с концентрацией 5 г/л, было добавлено еще 5 мл раствора исследуемого вещества той же концентрации
Из таблицы 1 видно, что моно-Ы-бензилдиэтилендиаминоаммоний хлорид
обеспечивает степень защиты от 60 до 76 % при добавлении в модельную среду 5 мл раствора ингибитора с концентрацией 5 г/л, и от 72 до 89 % при добавлении 10 мл раствора ингибитора той же
концентрации. При этом скорость коррозии при использовании синтезированного реагента снижается и составляет 0,040 мм/год (рис. 1).
Продолжительность, ч
Рис. 1 - Зависимость скорости коррозии от продолжительности действия ингибитора моно-К-бензилдиэтилендиаминоаммоний хлорида
Заключение
Полученные данные показывают, что моно-Ы-бензилдиэтилендиаминоаммоний хлорид проявляет высокие ингибирующие свойства по отношению к коррозии металлов в минерализованных средах. Оптимальной является концентрация 0,1г ингибитора, взятого на 1000 мл среды. Данное соединение по величине защитного эффекта может быть применено в нефтяной промышленности для противокоррозионной защиты оборудования нефтяных скважин и систем нефтегазосбора.
Литература
1. С. О. Абубакер, Вестник ТГУ, 13, 2, 188-192 (2008).
2. Р. Д. Айманов, Автореф. дисс. ... канд. техн. наук, Казанский технический гос. ун-т, Казань, 2009. 162 с.
3. В. И. Вигдорович, Вестник ТГУ,, 8, 5, 821-837 (2003).
4. Р. Р. Даминев, А. А. Исламутдинова, А. И. Шаяхметов, И. В. Гайдукова, Башкирский химический журнал, 18, 3, 120-123 (2011).
5. Е. С. Иванов, Ингибиторы коррозии металлов в кислых средах. Металлургия, Москва,1986. 175 с.
6. А. М. Магеррамов, М. Р. Байрамов, Ш. Б. Хосеинзадэ, М. А. Агаева, Г. М. Мехтиева, С. Г. Алиева, Нефтехимия, 53, 6, 473-475 (2013).
7. А. С. Неверов, Д. А. Родченко, М. И. Цырлин, Коррозия и защита металлов. Форум, Москва, 2013. 224 с.
© Г. Р. Мухамадеева - магистрант кафедры ТСК КНИТУ, [email protected]; В. И. Левашова - д.т.н., проф. каф. химии и хим. технологии СФ БашГУ; Е. Н. Черезова - д.х.н., проф. каф. ТСК КНИТУ, [email protected].
© G. R. Mukhamadeeva - undergraduate of Kazan National Research Technological University, Department of Technology of Synthetic Rubber, [email protected]; V. I. Levashova - Professor, doctor of engineering, Sterlitamak Branch of Bashkir State University, Department of Chemistry and Chemical Technology; E. N. Cherezova - Professor, doctor of engineering, Kazan National Research Technological University, Department of Technology of Synthetic Rubber, [email protected].
