CC BY
38
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ______________________________________2007, том 50, №2_________________________________
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 622.692.4:620.197
Р.Усманов, Э.Х.Каримов , член-корреспондент АН Республики Таджикистан М.А.Куканиев ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ И ХАРАКТЕРА ВЛИЯНИЯ ИНГИБИТОРА ВЭТ-1 НА ПРОТЕКАНИЕ КОРРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
Для защиты оборудования на нефтяных промыслах Таджикистана, имеющих множество мелких месторождений с различным составом и физико-химическими свойствами пластовых вод, требуются ингибиторы различного типа. Потребность в таких ингибиторах составляет от 5 до 20 т в год. Поставка заводами изготовителями ингибиторов в таких количествах затруднена, имеет большие транспортные расходы. Поэтому для полного решения этого вопроса требуется разработка комплексного ингибитора на основе местного сырья, который мог бы защитить металл от коррозии в нейтрально-солевых, сероводородно-солевых и кислотных средах.
Гравиметрические исследования показали, что такими свойствами обладает ингибитор коррозии ВЭТ-1, полученный из отходов растительного сырья [1].
Для выяснения кинетики и характера влияния ингибитора ВЭТ -1 на коррозионные процессы были проведены потенциостатические исследования.
Потенциостатические анодные и катодные поляризационные кривые были сняты на потенциостате П-5827 М. В работе использовалась стандартная электрохимическая трехэлектродная ячейка ЯС-3 объемом в 150 мл. В качестве рабочего электрода использовался цилиндр из Ст.3 с площадью торца 0.24 см , запрессованный в тефлон. В качестве электрода сравнения использовался хлорсеребряный электрод ЭВЛ-1М-1; воспомагательного - платиновый электрод. Перед опытом рабочий электрод зачищался и полировался мелкой наждачной бумагой, обезжиривался спиртом и выдерживался в эксикаторе. Поляризация осуществлялась непрерывно при скорости развертки 0.2 мВ/с [2].
В качестве агрессивной среды использовалась пластовая вода месторождений Республики Таджикистан (Шаамбары, Нефтеабадского НГДУ, Кичик-Бель, Акбаш-Адыр и Бештен-тяк), соляная и серная кислоты. На рис.1 и 2 представлена кинетика электродных процессов анодного растворения металла и кислородной деполяризации в пластовых водах, месторождений Нефтеабадского НГДУ (нейтрально-солевых) и сероводород содержащей обводненной нефти месторождений Шаамбары, (сероводородно-солевых) в присутствии ингибитора ВЭТ-1 с концентрацией 50, 100, 250, 500 мг/л при температуре 20°С.
На основании полученных поляризационных кривых были сделаны количественные расчеты по определению скорости коррозии и степени зашиты методом экстраполиации та-фелевских участков анодных и катодных ветвей до фст . Данные расчета приведены в табл. 1.
Рис 1. Катодные и анодные поляризационные кривые Ст3, полученные при температуре 20 оС в пластовой воде Нефтеабадского НДГУ: 0-0*-без ингибитора, с добавлением ингибитора ВЭТ-1 при концентрациях: 1-1*- 50 мг/л; 2-2*- 100 мг/л; 3-3*- 250 мг/л; 4-4*-500мг/л
2
Е, тв 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0
-------1-------1-------1------1 1д1 ,А/см2
0 12 3 4
Рис 2 Катодные и анодные поляризационные кривые Ст3, полученные при температуре 20 С в пластовой воде месторождения Шаамбары 0-0 *-без ингибитора с добавлением ингибитора ВЭТ-1 при концентрациях 1-1*-50 мг/л; 2-2*-100 мг/л; 3-3*-250 мг/л; 4-4*-500 мг/л
Защитный эффект для пластовых вод месторождений Кичик-Бель при температуре 20°С достигает 92.7%, Шаамбары - 99.5%, Нефтеабадские НГДУ (нефтяные месторождений северных районов Таджикистана) и Бештентяк (Кулябская зона) колеблется в пределах 95.7-96.1%. С увеличением концентрации ингибитора и температуры защитный эффект увеличивается. Изменение вида поляризационных кривых с увеличением концентрации ингибитора ВЭТ-1 позволяет отнести его к типу ингибиторов смешанного действия, воздействующих на течение анодных и катодных электрохимических реакций.
Таблица 1
Скорость коррозии Ст.3 (К) в пластовых водах в присутствии ингибитора ВЭТ-1
Пластовая вода, месторождений Т, оС Концен- трация, мг/л I коррозия, 103А/см2 Дф, тВ Кь г/м2час Ингибирующий эффект у Степень защиты Ъ %
Кичик-Бель, 20 - 0.079 - 0.83 - -
минерализация 50 0.014 30 0.15 5.6 81.9
107365.6 мг/л, 100 0.010 35 0.10 7.9 87.9
Н28=170 мг/л 250 0.008 50 0.09 9.5 89.1
500 0.006 60 0.06 13.2 92.7
Шаамбары, 20 - 0.174 - 1.81 - -
минерализация 50 0.020 50 0.22 8.3 87.8
29006.7 мг/л, 100 0.015 55 0.15 11.7 91.7
Н28=105 мг/л 250 0.011 70 0.11 15.5 93.9
500 0.007 85 0.008 22.9 99.5
Бештентяк, 20 - 0.158 - 1.65 - -
минерализация 50 0.025 20 0.26 6.3 84.2
113592,8 мг/л, 100 0.017 45 0.18 8.9 89.0
Н28=4.72 мг/л 250 0.010 65 0.10 15.8 93.9
500 0.0083 90 0.08 19.0 95.1
- 0.178 - 1.85 - -
60 50 0.016 15 0.16 11.2 91.3
100 0.010 45 0.11 16.6 94.0
250 0.010 76 0.10 17.8 94.6
500 0.008 95 0.08 22.4 95.7
Нефтеабад, 20 - 0.076 - 0.79 - -
минерализация 50 0.006 30 0.07 11.5 91.0
130312.5 мг/л 100 0.005 85 0.06 13.8 92.3
250 0.004 115 0.04 19.0 94.9
500 0.003 140 0.03 26.9 96.1
60 - 0.079 - 0.83 - -
50 0.006 15015 0.07 12.0 91.6
100 0.0027 5 0.03 30.2 96.3
250 0.0022 190 0.02 34.7 97.6
500 0.0016 225 0.016 50.1 98.0
Облагораживание фст. образца при введении реагента свидетельствует об увлечении перенапряжения, выделении кислорода на катодных участках металлической поверхности. Реакция деполяризации окислителя для данных коррозионных сред является определяющей при установлении скорости коррозии.
В минерализованных сероводород- и кислородосодержащих нейтральных средах , где коррозионная активность во многом определяется диффузионной кинетикой, наблюдается повышение степени торможения анодной реакции. Преимущественное замедление анодного растворения особенно заметно в водах месторождений Кичик-Бель и Бештентяк. Это подтверждается предположением об адсорбционном характере воздействия ингибитора на коррозионный процесс, а именно об адсорбции катионных компонентов на анодных участках
корродируемой поверхности. В отсутствии сероводорода (месторождения Нефтеабадского НГДУ) наблюдается сильное увеличение перенапряжения катодной реакции (Дф=225 мВ).
Также проведены потенциостатические исследования ингибитора ВЭТ-1 с целью выяснения его эффективности по предотвращению коррозии в кислых средах. Исследовалась кинетика электродных процессов в 15% НС1 и 20% Н2SO4. Полученные результаты сведены в табл. 2, а также представлены графически на рис. 3 (поляризационные кривые в указанных средах).
Таблица 2
Скорость коррозии Ст.3 (К) в 15% НС1 и 20% H2S04 в присутствии ингибитора ВЭТ-1.
Ингибитор Т, °С Концентрация, Мг/л I Коррозия, 103А/см2 Дф, mB к, г/м час Ингибирующий эффект Y
15% кислота HCl
Без ингибитора 20 - 4.57 - 46.68 -
ВЭТ-1 60 - 83.17 - 867.78 -
80 - 134.89 - 1407.37 -
20 500 0.18 10 1.87 25.0
1000 0.12 15 1.25 37.0
3000 0.08 25 0.83 56.0
60 500 1.58 70 16.5 52.0
1000 1.00 75 10.4 83.0
3000 0.50 80 5.2 167.0
80 500 1.99 50 20.8 68.0
1000 0.83 70 8.7 162.0
3000 0.63 80 6.6 213.0
20% серная кислота H2SO4
Без ингибитора 20 - 1.0 - 10.43 -
ВЭТ-1 80 - 239.8 - 573.3 -
20 500 0.015 20 0.13 80
1000 0.01 30 0.1 104
3000 0.008 50 0.08 130
80 500 3.98 25 41.5 13.8
1000 2.51 35 26.2 21.9
3000 1.25 50 13.0 44.0
Ингибитор проявляет отличные защитные свойства в кислотах, понижая общую скорость коррозии на 1.5-2.5 порядка (у-более 200 раз). Так, при 20°С и Синг=500 мг/л в НС1 скорость коррозии снижается в 25 раз, а в H2SO4 - в 80 раз, а при Синг=3000 мг/л имеет 56 и 130 соответственно. Необходимо отметить очень важную особенность ингибитора - возрастание эффективности защиты с ростом температуры. Как видно из табл. 2, в HCl с ростом температуры от 20 до 80°С у увеличивается в зависимости от концентрации реагента с 2.7 (500 мг/л) до 3.8 (3000 мг/л) раза.
Рис. 3 Катодные и анодные поляризационные кривые, полученные на Ст.3 в 15% НС1 при температуре 20 оС: 1-1*- без ингибитора ; с добавлением ингибитора ВЭТ-1 при концентрации: 2-2*- 500 мг/л; 3-3*- 1000 мг/л; 4-4*3000 мг/л.
По характеру влияния на электрохимические процессы коррозии в кислых средах ингибитор принадлежит к типичным смешанным замедлителям. Как видно из поляризационных кривых, полученных для Ст.3 в НС1 и H2SO4, ингибитор практически одинаково влияет как на анодное растворение металла, так и на катодное восстановление ионов Н+. Незначительное облагораживание стационарного потенциала фст при добавлении ингибитора (до 70 мВ) также указывает на двойственный характер, т.е. влияние их на отдельные полуреакции. Такой механизм влияния ингибитора на коррозию с учетом повышения его эффективности с ростом температуры в кислотах может быть объяснен явлением конкурирующей адсорбции органических катионов на поверхности металла. Этим может быть объяснена и более высокая эффективность в 20% H2SO4 по сравнению с 15% HCl.
Из всего вышеизложенного можно сделать следующее заключение: ингибитор ВЭТ-1, адсорбируясь на поверхности металла, образует прочную защитную пленку, препятствующую протеканию коррозионных процессов.
Таким образом, предложенный ингибитор коррозии ВЭТ-1 в сероводородной, нейтрально-солевой и кислотной среде эффективно защищает металл от коррозии. Этот ингибитор доступен, имеет низкую стоимость и эффективен во всех месторождениях Республики Таджикистана.
Институт химии им. В.И. Никитина Поступило 16.03.2007г.
АН Республика Таджикистан,
H«
Таджикский государственный национальный университет
ЛИТЕРАТУРА
1. Усманов Р, Ягафаров И.Н., Коновалова Р.Н., Худоиев К.К. - Патент России № 1221941, М., 1985, ДСП.
2. Халдеев Г.В., Сюр А.Н. и др. - РНТС ВНИИОЭНТ. «Коррозионная защита в нефтегазовой промышленности», М., 1979, с. 9.
Р.Усмонов, Э.Х.Каримов, М.А.Куканиев ТАДЦИЦИ КИНЕТИКА ВА ХАРАКТЕРИ ТАЪСИРИ ИНГИБИТОРИ - ВЭТ-1 БА ГУЗАШТАНИ ПРОТСЕССИ КОРРОЗИОНЙ
Дар мак;олаи таъсири ингибитори ВЭТ-1 ба кинетикаи протсессх,ои электродии анодй ва катодй, ки дар обх,ои агрессивии конвои нефти Кичик-Бел, Шоомбарй ва Беш-тентяк мегузарад, омухта шудааст.
R.Usmanov, E.H.Karimov, M.A.Kukaniev STUDYING KINETICS AND CHARACTER OF INFLUENCE INHIBITOR VAT-1 ON COURSES OF CORROSION PROCESSES
In clause article influence inhibitor VAT-1 on kinetics and character of course of cathodic and anodic electrode processes in aggressive layer waters of oil deposits of Tajikistan is resulted
