Разработка реагента комплексного действия для защиты оборудования оборотного водоснабжения от коррозии и солеотложения

А. Е. Щепетов, Р. А. Хуснутдинов, Д. Е. Бугай, Э. Р. Хайруллина

Разработка реагента комплексного действия для защиты оборудования оборотного водоснабжения от коррозии и солеотложения

Уфимский государственный нефтяной технический университет 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; тел.: (3472) 42-08-36 ООО «Научно-исследовательский инжиниринговый центр технологии органического синтеза «ИНТОС» 450000, г. Уфа, бульвар Молодежи, 10; тел.: (3472) 74-70-91

Рассмотрены результаты испытаний комплексов на основе продуктов взаимодействия различных азотсодержащих соединений с ортофосфорной кислотой и солями доступных металлов в качестве высокоэффективных реагентов для защиты металла водооборотного оборудования нефтеперерабатывающих заводов от коррозии и солеотложения. Показано, что наибольшую защитную эффективность проявляют комплексы, содержащие кадмий и цинк.

Ключевые слова: общая коррозия, местная коррозия, отложение солей, ингибитор, сталь, оборотная вода, комплекс, ингибирующая способность.

Коррозия внутренней поверхности металла трубопроводов определяется составом коррозионных сред, маркой стали, технологическими режимами эксплуатации трубопроводов. В общем случае по характеру коррозионного разрушения выделяют общую и местную коррозию. В борьбе с общей коррозией хорошие результаты достигнуты на пути применения разнообразных по составу и свойствам ингибиторов. Однако использование самых эффективных ингибиторов не позволяет полностью предотвратить сквозные разрушения трубопроводов в результате местной коррозии. Локализация коррозионных процессов является, как правило, следствием электрохимической гетерогенности поверхности металла. Она возникает в результате наличия на внутренней поверхности трубопроводов отложений карбонатов кальция, сульфидов и гидроксидов железа, песчано-глинистых пород и продуктов жизнедеятельности микроорганизмов. Присутствие в перекачиваемой среде механических примесей, наряду с локализацией коррозии, приводит также к интенсивному абразивному износу внутренней поверхности трубопроводов в местах резкого изменения гидродинамики потока жидкости.

Дата поступления 21.07.06

Применяемые в настоящее время ингибиторы коррозии имеют ряд недостатков:

1. Плотность большинства ингибиторов значительно ниже плотности оборотной воды. Если ингибитор нерастворим в воде, то в ламинарном потоке происходит уменьшение его концентрации в нижней части потока и увеличение в верхней.

2. Ингибиторы не оказывают влияния на процессы локальной коррозии металла под скоплениями отложений солей и продуктов жизнедеятельности сульфатвосстанавли-вающих бактерий.

3. Ингибиторная защита не эффективна при эрозионном разрушении трубопроводов и наличии растворенного в среде кислорода.

В качестве ингибиторов коррозии используют широкий круг неорганических и органических соединений различных классов. Их ингибирующая способность определяется наличием функциональных групп, которые в коррозионной среде способны образовывать молекулярные комплексы, снижающие ее агрессивность и формирующие на поверхности металла адсорбционные защитные пленки. Такие группы присутствуют в соединениях, имеющих в своем составе атомы азота, кислорода, серы и фосфора 1.

Ингибиторами, как солеотложения, так и коррозии являются комплексные соединения на основе продуктов взаимодействия ароматических аминов, ортофосфорной кислоты, а также солей металлов второй группы и некоторых ^элементов 2.

Критерием для выбора объекта исследования послужило то, что указанные комплексы обладают повышенной способностью к взаимодействию с металлической поверхностью и активными частицами коррозионной среды. Вследствие этого при правильном подборе рецептуры ингибитора может быть обеспечена

Результаты определения эффективности исследованных комплексов методом поляризационного сопротивления

М в исследуемом комплексе (К — 8-хинолил-) Скорость коррозии, мм/год Степень защиты, %

Оборотная вода 0.4367 —

са 0.0341 92.2

Ва 0.0910 79.2

Им 0.0726 83.4

Оборотная вода 0.4144

5г 0.0570 86.2

Си 0.2408 41.9

Оборотная вода 0.3289 —

Бе 0.0944 71.3

Са 0.0554 83.2

Оборотная вода 0.3090

7п 0.0036 98.8

его высокая адсорбционная активность и склонность к снижению или блокированию тех функций частиц среды, которые вызывают коррозию металла.

Для проведения экспериментов были отобраны продукты взаимодействия различных азотсодержащих соединений с ортофосфорной кислотой и солями доступных металлов общей формулы:

[(К-Ш2 )ИзР04 ] МС1п

где Л — фенил-, 8-хинолил-;

М - Са, Sг, Ва, Fe, Си, Zn, Са, Hg

Комплексные ингибиторы, в состав которых входят фрагменты с конденсированными ароматическими ядрами (8-хинолил-), обладают более высокой защитной эффективностью по сравнению с идентичными моноароматичес-кими (фенил) 3, вероятно, за счет дополнительного п-электронного взаимодействия ароматического ядра с активными центрами коррозионной среды.

Лабораторные испытания по определению скорости коррозии образцов из углеродистой стали 20 в неингибированной и ингибированной оборотной воде выполняли методом поляризационного сопротивления в соответствии с РД 39-3-611-81. Оценку эффективности снижения отложения солей проводили согласно РД 39-0148070-026ВНИИ-86.

Данные испытаний приведены на рисунке и в табл. 1. Видно, что максимальный защит-

ный эффект проявляют комплексы на основе кадмия (а) и цинка (г).

Наибольшую защитную эффективность проявляет комплекс, полученный взаимодействием азотсодержащего соединения с орто-фосфорной кислотой и солью 2п (табл. 1, рис.).

Далее была оценена способность данного комплекса ингибировать процесс солеотложе-ния. Установлено, что эффективная дозировка комплекса для снижения солеотложения более чем на 90% составляет 4 мг/л (табл. 2).

Таблица 2

Эффективность снижения солеотложения в модельной среде с показателем стабильности 1.7

Концентрация, мг/л Эффективность, %

1 —

2 —

3 67.1

4 95.7

5 97.9

10 98.6

15 94.3

20 98.3

25 96.4

30 91.5

Таким образом, разработанный комплекс Аквакор 7202 М сочетает в себе высокую эффективность ингибирования процессов коррозии и солеотложения, что позволяет использовать его в качестве реагента комплексного действия для защиты водооборотного оборудования нефтеперерабатывающих заводов.

Бремя экто-мини. I Г

Рис. Скорость коррозии стали 20 в случае различных комплексов при их дозировке 25 мг/л

в

Литература

1. Рахманкулов Д. Л., Бугай Д. Е., Лаптев А. Б. и др. Ингибиторы коррозии. Том 1. Основы теории и практики применения.- Уфа: Государственное издательство научно-технической литературы «Реактив», 1997.- 296 с.

2. Бугай Д. Е., Лаптев А. Б., Рахманкулов Д. Л., Селимов Ф. А., Голубев М. В. // Баш. хим.

ж.- 1998.- Т.5, №3.- С. 51.

3. Стацюк В. Н., Майрановский С. Г., Кравцов В. И., Рахметов Ж. М. Взаимосвязь адсорбционной способности дипиридильных и фенантролиновых комплексов переходных металлов со степенью заполнения и эффективным зарядом иона комплексообразовате-ля // Физ.-хим. основы действия ингибиторов коррозии металлов. Тез. докл. всес. совещ., 16-19 окт., 1989. Ч.2 - М.- 1989.- 133 с.