Сок акации защитит нефтегазовое оборудование от коррозии

Статья с результатами опубликована в журнале «Наука о коррозии». Исследование профинансировано Минобрнауки России  и Национальным фондом естественных наук Китая.

Коррозионное разрушение оборудования для добычи, транспортировки и переработки полезных ископаемых — это причина почти четверти аварий в нефтегазовой отрасли. Применение специальных химических соединений — ингибиторов — наиболее эффективный и доступный способ борьбы с коррозией. Однако многие из них могут содержать токсичные элементы, опасные для экологии. Поэтому сейчас растет интерес к «зеленым» ингибиторам, получаемым из биологических источников, безопасных для окружающей среды. В частности, в качестве компонентов рассматриваются биополимеры и растительные экстракты из фруктов, листьев и цветов.

Природный газ сегодня — это более чистая и экологичная альтернатива нефти и углю из-за меньшего количества выбросов углекислого газа. В последние годы его потребление стабильно растет, но при этом доступные месторождения все больше истощаются. Чтобы соответствовать мировым запросам на газ, добывать его приходится во все более суровых условиях, а именно в кислых средах, насыщенных сероводородом, где коррозия – одна из важнейших встречающихся проблем.

Для получения более экологичных ингибирующих веществ активно изучаются биополимеры на основе углеводов, получаемые из природных источников. К ним относятся целлюлоза, крахмал, пектин, хитозан, декстрин, альгинаты и натуральные камеди. Последние – это высокомолекулярный углевод, выделяемый в виде сока или смолы из деревьев и различных растений. Применение камеди позволяет создавать комплексы с ионами металлов и образовывать защитный слой на поверхности, предохраняя ее от коррозии. 

Биополимеры уже показали свой потенциал в качестве ингибиторов в нефтегазовой промышленности. Однако их долговечность и стабильность в кислых средах не так эффективны. Решить эту проблему возможно с помощью добавления других полимеров, повышающих их термостойкость.

Ученые ПНИПУ и КФУ разработали совершенно новые ингибиторы на основе аравийской камеди, а именно гуммиарабика (смолы акаций), в структуру которого введен полиуретан. Синтезированный продукт позволит предотвратить коррозию углеродистой стали при добыче газа в кислой среде.

«Аравийскую камедь обычно получают из стеблей и ветвей акации. Благодаря своим характеристикам она эффективно предотвращает коррозию различных металлов и сплавов, например, стали и алюминия, и в различных средах (кислотных, щелочных и нейтральных). Ее качества обеспечивают исключительное покрытие поверхности даже при минимальной концентрации и превосходную долгосрочную защиту от коррозии», – рассказывает Дмитрий Мартюшев, профессор кафедры нефтегазовых технологий ПНИПУ, доктор технических наук.

Политехники синтезировали три полиуретана с привитыми (присоединенными к структуре) молекулами аравийской камеди с разной степенью прививки и подвергли их экспериментальным и теоретическим исследованиям в качестве потенциальных ингибиторов для кислой среды. Синтез включал в себя два основных этапа: получение полиуретановых преполимеров и их последующее постепенное присоединение к химической структуре гуммиарабика в разной концентрации (10,4%; 17,2% и 25,4%).

«Исследования показали, что чистая аравийская камедь способна умеренно снизить коррозию в кислой среде на 74% защиты. Включение же полиуретана в ее структуру значительно повышает ингибирующую активность до 94-95%. Наиболее оптимальным количеством введения полиуретана оказалось 17,2%, дальнейшее его присоединение не приводит к значительному изменению», – поделился Дмитрий Мартюшев.

«Эти результаты доказывают, что модификация структуры аравийской камеди эффективно улучшает ее свойства, делая ее перспективным экологически чистым ингибитором для газовой промышленности, поскольку только 17,2% составляет полиуретан», – поясняет Абдолреза Фархадиан, старший научный сотрудник кафедры нефтегазового дела КФУ.

Политехники проверили работоспособность ингибитора в кислой среде и выявили уменьшение повреждений поверхности и образования продуктов коррозии на металле. Он образует защитный слой, который действует как барьер, препятствуя взаимодействию коррозионных элементов с поверхностью.

Разработанный учеными ПНИПУ и КФУ экологичный биологический ингибитор – это многообещающая альтернатива обычным веществам для борьбы с коррозией. Его применение повысит долговечность оборудования, применяемого в кислых средах, и устойчивость мировой нефтегазовой промышленности.

ПНИПУ

1021 статей

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.

Показать больше