CC BY
117
УДК 620.197.3
Р. Ж. Ахияров, Д. А. Гоголев, А. Б. Лаптев, Д. Е. Бугай
Применение магнитогидродинамической обработки для повышения эффективности ингибиторов коррозии в водных растворах солей
Уфимский государственный нефтяной технический университет г. Уфа, 450062, ул. Космонавтов, 1; тел. (3472) 42-08-36
Методом изменения концентраций в объеме среды иона гидроксония и гидроксилиона с помощью индуцируемых магнитогидродинамичес-ким методом электрических токов в потоке коррозионной среды исследована возможность образования с ингибирующими соединениями карбокатионов или карбоанионов. Показано, что активация магнитогидродинамической обработкой алкилимидазолинов приводит к увеличению эффективности ингибиторов на их основе в среднем на 15%.
Ключевые слова: магнитогидродинамическая обработка, ингибитор коррозии, эффективность ингибитора коррозии.
Длительная эксплуатация нефтяных месторождений и использование методов заводнения нефтеносных пластов приводит к значительному усилению коррозионного разрушения металлического оборудования и трубопроводов. В настоящее время в качестве защиты от данного вида коррозии разработано большое количество ингибиторов, которые, однако, имеют достаточно высокую стоимость, увеличивается их потребление и затраты на противокоррозионные мероприятия растут с каждым годом. Поэтому разработка методов и средств увеличения эффективности ингибиторов является актуальной задачей.
Для защиты от коррозии в нефтедобыче широко применяются азотсодержащие органические соединения — амины, триазины, имида-золины и другие соединения, являющиеся катионоактивными ПАВ 1. Подобные соединения адсорбируются на поверхности металла за счет неподеленной пары р-электронов на атоме азота, и чем больше заряд на атоме, тем выше адсорбционная способность молекулы ингибитора.
Нами рассмотрена возможность активизации ингибиторов коррозии путем придания молекуле ингибирующего соединения дополнительного заряда — положительного и отрицательного путем образования карбокатиона и карбоаниона соответственно 2. Образование
Дата поступления 21.07.06
карбокатионов возможно при присоединении к органической молекуле ионов гидроксония, карбоанионов — гидроксид-ионов.
Стабильность карбокатионов зависит от состава нефти — чем больше молекулярная масса и количество гетероатомов в молекуле, тем выше стабильность образованного ей кар-бокатиона. Классические карбокатионы образуются при взаимодействии органических, как правило, гетероциклических молекул с сильными кислотами 3, использование которых в процессах добычи нефти нецелесообразно.
Авторы исходили из возможности применения магнитогидродинамического способа изменения концентрации ионов гидроксония в объеме среды. Для осуществления данного способа разработана специальная установка, позволяющая создавать движущееся с заданной скоростью относительно жидкости магнитное поле изменяемой индукции 4. Известно, что при движении жидкости, содержащей заряженные частицы (гидратированные ионы), в магнитном поле индуцируется электрический ток, направление которого совпадает с перемещением положительно заряженных ионов — в нашем случае ионов гидроксония.
Нами проведены исследования влияния магнитогидродинамической обработки (МГДО) 4 на степень защиты ингибиторов коррозии с различной активной основой серии Сонкор (Опытный завод «Нефтехим», г. Уфа). Испытания проводили на магнитогидродинамической установке, измерение скорости коррозии — с помощью потенциостата Field Machine (ACM Instruments, Англия) с встроенным амперметром нулевого сопротивления, двух рабочих электродов из стали 20, хлорсеребряного электрода сравнения.
Данные испытаний приведены в табл. 1 и 2.
В качестве коррозионной среды использовали 3% водный раствор NaCl при рН = 7, насыщенный CO2 барботированием в течение 1 ч.
Сначала ячейку с коррозионной средой помещали в стационарное магнитное поле. После включения установки МГДО выдерживали движущееся магнитное поле указанное в табл. 1 и 2 время. Относительная скорость перемещения магнитного поля и жидкости составляла 1 м/с.
Из табл. 1 видно, что ингибитор Сонкор 9011 на основе алкилимидазолинов наиболее восприимчив к МГДО, и его эффективность возрастает на 14% при максимальном воздействии, что свидетельствует об изменении кван-товохимических параметров молекул при образовании относительно стабильных карбо-катионов и увеличении адсорбционной способности новых молекулярных структур.
Приведенные в табл. 2 результаты экспериментов с участием ингибиторов с меньшей молекулярной массой основы и индивидуальных соединений свидетельствуют об отсутствии их реакции на МГДО и даже, в некоторых случаях, о снижении эффективности или проявлении нестабильных свойств.
Подбор оптимальных параметров МГДО для конкретных условий при транспортировке коррозионных сред и разработка соответ- ству-ющих устройств позволят значительно уменьшить скорость коррозии внутренней поверхности трубопроводов.
Таблица 1
Эффективность воздействия МГДО на ингибирующую способность реагентов «Сонкор»
при концентрации в среде 30 мг/л
№ Ингибитор Продолжительность Степень защиты, % Эффект
МГДО, мин без МГДО с МГДО активации
1 Сонкор9020А 7 59 69 10
2 Сонкор9020А 10 45 45 0
3 Сонкор9601 10 0 36 36
4 Сонкор9011 3 73 78 5
5 Сонкор9011 7 48 61 13
6 Сонкор9011 10 72 85 14
Таблица 2
Эффективность воздействия МГДО на ингибирующую способность реагентов «Сонкор»
при концентрации в среде 50 мг/л
№ Ингибитор Продолжительность МГДО, мин Степень защиты, % Эффект активации
6 Пента 520 10 52 22 -30
7 61 53 -8
8 Сонкор 9601 0 36 36
9 -5 -1 4
10 ДЭА (50% раствор в этиловом спирте) 20 -8 3 11
11 16 8 -8
12 Сонкор 9920А (№5) 64 14 -50
13 77 34 -43
Литература
1. Григорьев В. П., Экилик В. В. Зависимость адсорбции органических соединений на ртути от полярных свойств заместителей в их молекулах/В кн.: Электрохимические процессы с участием органических веществ.— М.— 1970.— С. 18.
2. Навалихин Г. П., Лаптев А. Б., Бугай Д. Е. Магнитогидродинамический метод снижения скорости коррозии внутренней поверхности трубопроводов / Трубопроводный транспорт —
2005: Тезисы докладов учебно-научно-практической конференции.— Уфа: ДизайнПолиграф-Сервис, 2005.- 123 с.
3. Коптюг В. А. Карбокатионы: Строение и реакционная способность. 1976-1993.- М.: Наука, 2002.- 459 с.
4. Коптюг В.А. Аренониевые ионы: Строение и реакционная способность.- Новосибирск: Наука, 1983.- 270 с.
