Исследование и разработка ингибитора сероводородной коррозии для защиты внутренних поверхностей трубопроводов и оборудования

• Автор: Муравьёва, София Ароновна
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 166 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Литературный обзор,

1.1. Особенности коррозии внутренних поверхностей газопроводов,

транспортирующих сероводородсодержащий природный газ

1.2. Ингибиторы сероводородной коррозии аминного типа. Определение роли основных структурных факторов.

1.2.1. Амины, диамины и юс производные

1.2.2. Гетероциклические азотсодержащие соединения

1.2.3. Амиды, Ь1Раминоалкиламиды и 2алкилимидазолины.

1.3. Специальные свойства ингибиторов сероводородной коррозии.

1.4. Современные представления о механизме ингибирования
сероводородной коррозии.
1.5. Колллоиднохимические аспекты проблемы влияния строения ингибиторов сероводородной коррозии на эмульгирование и пенообразование в двухфазной водноуглеводородной системе
1.6. Итоги литературного обзора.
Глава 2. Объекты и методы исследования
2.1 Объекты исследования
2.2. Методы исследования ингибиторов сероводородной коррозии
2.2.1. Ксрсыс спытг.л
2.2.1.1. Оценка защитной эффективности ингибиторов в парогазовой фазе
2.2.1.2. Оценка защитной эффективности ингибиторов коррозии в жидкой фазе объеме эмульсии
2.2.1.3. Определение защитной эффективности ингибиторов от охрупчивания методом перегиба.
2.2.1.4. Определение защитной эффективности ингибиторов коррозии при
автоклавных испытаниях
2.2.2. Электрохимические исследования.
2.2.2.1. Поляризационные измерения
. Измерение емкостноомических характеристик импеданса
адсорбционных пленок рабочего электрода
2.2.3. Изучение механизма действия ингибитора сероводородной коррозии
2.2.3.1. Определение проникающей способности ингибиторов в микрозазор стальсталь высота поднятия по микрозазору
2.2.3.2. Определение способности ингибиторов коррозии к водовытеснению .
2.2.3.3. Определение краевого угла смачивания и кинетики растекания капли ингибитора 4.
2.2.3.4. Влияние ингибитора коррозии на межфазное натяжение.на границе керосинвода 4,5.
2.2.3.5. Определение константы основности органических азотсодержащих
соединений потенциометрическим титрованием 5.
2.2.4. Исследование технологических и физикохимических свойств ингибиторов
2.2.4.1. Исследование влияния ингибиторов на вспенивание абсорбентов.
2.2.4.2. Исследование влияния ингибиторов на процесс разделения эмульсии в системе жидкие углеводородывода
2.2.4.3. Исследование растворимости ингибиторов
2.2.4.4. Оценка термической стабильности ингибиторов коррозии
Прочие методы
Глава 3. Влияние строения азотсодержащих соединений на их
защитные свойства
3.1. Роль структурных факторов в ингибиторном эффекте соединений аминного
3.1.1. Амиды, диамиды и МРаминоэтиламиды.
3.1.2. Третичные амины.
3.1.3. Гетероциклические амины. Амидины
3.1.4. Алифатические диамины.
3.1.5. Влияние структурных факторов на защитные свойства гомологов азотсодержащих органических соединений.
3.1.6. Влияние структурных факторов на защитные свойства азотсодержащих органических соединений различных гомологических рядов
3.2. Исследование защитного действия азотсодержащих соединений от общей
коррозии и наводороживания в двухфазной эмульсионной системе.
Глава 4. Исследование механизма защитного действия третичных аминов и диамина.
4.1. Влияние состава электролита и концентрации аминов на их защитные
свойства в парогазовой фазе сероводородсодержащей среды
4.2. Влияния концентрации сероводорода в парогазовой фазе на защитные свойства аминов
4.3. Исследование защитного действия третичных аминов и диамина на поверхности железа и сульфиде железа в различных коррозионных средах
4.4. Изучение влияния диамина на электрохимическое поведение углеродистой стали в слабокислой сероводородной среде
4.5. Исследование адсорбции диамина на стали в сероводородсодежащих средах емкостноомическим методом.
Глава 5. Исследование влияния строения азотсодержащих соединений на их технологические свойства.
5.1. Пенообразующая способность азотсодержащих соединений.
5.2. Эмульгирующая способность азотсодержащих соединений. Условия образования нестабильных эмульсий.
Глава 6. Практические результаты работы.
ЛИТЕРАТУРА
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ
АГКМ Астраханское газоконденсатное месторождение ВИР водородноиндуцированное растрескивание
ВР водородное растрескивание
ККМ критическая концентрация мицеллообразования
ОГКМ Оренбургское газоконденсатное месторождение
ПАВ поверхностноактивное вещество
СЖК синтетические жирные кислоты
СКРН сульфидное коррозионное растрескивание под напряжением СР сероводородное растрескивание
ИАСЕ национальная ассоциация инженеровкоррозионистов США рК.а отрицательный логарифм константы основности соединения Кр логарифм коэффициента распределения соединения в системе керосинвода работа адсорбции из водной фазы У0 работа адсорбции из органической фазы
о поверхностное натяжение на границе двух несмешивающихся жидкостей
0 краевой угол смачивания
ГЛБ гидрофильнолипофильный баланс
т продолжительность расслоения эмульсии
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


При контакте металла с двухфазной средой создаются специфические условия для резкого ускорения коррозионного процесса , . С одной стороны, они связаны со стимулирующим действием сероводорода, а с другой обусловлены наличием трехфазной границы металл электролит углеводород, где большая роль в развитии коррозии отводится явлениям избирательного смачивания поверхности. Поскольку растворимость сероводорода в углеводородах выше, чем в электролите, в тонких слоях жидкости на границе вода углеводород поддерживается высокая концентрация сероводорода. Это приводит к ускоренному развитию коррозионного процесса и к накоплению в тонких слоях осадка сульфида железа. Появление сульфида железа определенной структуры резко стимулирует коррозионный процесс, поскольку в паре железосульфид железа он является катодом. Скорость коррозии в местах отложения сульфида железа достигает 1 . Железо в контакте с сульфидом железа является анодом и поэтому сильно разрушается. Коррозия стали в двухфазной системе электролит углеводород, в присутствии сероводорода, является одним из самых разрушительных видов коррозионного процесса , , . В газопроводах низкого и среднего давления, по которым перекачивают влажный сероводородсодержащий газ, хотя и происходит наводороживание металла, однако превалирует общая коррозия. Если же по газопровод перекачивается агрессивный газ под высоким давлением 3. МПа, то в первую очередь проявляется действие наводороживания, а общая коррозия играет роль пускового механизма. Проникновение водорода в металл возможно лишь при образовании тонкой пленки воды и насыщении ее сероводородом ,,,,. В реальных условиях эксплуатации скорость коррозии стали определяется одновременным воздействием различных факторов, которые могут существенно влиять не только на интенсивность процесса, но и на характер коррозионных проявлений и которые, что особенно важно, изменяются по технологической цепи добычи газа. Практика проведения противокоррозионных мероприятий по защите трубопроводов и оборудования, перекачивающих сероводородсодержащий природный газ, показывает что защите ингибиторами не существует альтернативы, как по соображениям связанным с коррозией металла в данных условиях, так и с достаточно высокой сложностью реализации других технологий 2, . Ингибиторы сероводородной коррозии аминного типа. Главным требованием к ингибиторам сероводородной коррозии пленкообразующего типа для газовой промышленности является высокая защитная эффективность. Защитная эффективность от общей коррозии, определяемая гравиметрическим методом на плоских образцах сталь , должна быть не менее . Защитная эффективность от водородного охрупчивания, измеренная методом перегиба проволочных образцов стали СВА, должна быть не менее . Для синтеза оптимальной структуры ингибитора наиболее важной задачей является выявление структурных параметров, определяющих реакционную способность соединений и механизм защиты от сероводородной коррозии . Большинство ингибиторов, которые применяют в настоящее время в нефтегазодобывающей промышленности для защиты трубопроводов системы сбора и транспорта влажного сероводородсодержащего газа, это азотсодержащие поверхностноактивные вещества ПАВ, в частности амины и их производные , , , , , , . Основными потребителями ингибиторов сероводородной коррозии в газовой промышленности являются ООО Оренбурггазпром и ООО Астраханьгазпром. Небольшое количество ингибиторов используется на ООО Кубаньгазпром . Амины, диамины и их производные. Возможно, что амин частично существует в виде неустойчивого гидрата ЯзЫНОН. Константу диссоциации такого гидрата Ка выражают так КаК3ШЖЛК. Силу основности удобно выражать в виде отрицательного логарифма такой константы диссоциации рКа 1Ка. Сильное основание обладает высоким значением рКа, а величина рКа у слабого основания приближается к предельному значению рКа 0. Обычно при переходе от первичных к вторичным и, тем более, третичным аминам их рКа проходит через минимум . В работе проведено исследование ингибирующего действия некоторых аминосодержащих алкили алкенилалкоксиметилциклогексанов в .