Совершенствование ингибиторной защиты с целью улучшения экологической обстановки окружающей среды Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 622. 692. 4. 076:620.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ИНГИБИТОРНОЙ ЗАЩИТЫ С ЦЕЛЬЮ УЛУЧШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

© А.П. Митина, Л.В. Фролова, М.Н. Фокин, Г.Ф. Бебих

Москва. Институт физической химии РАН. ИНКОРЭКО

Одной го серьезнейших проблем, стоящих перед специалистами в области нефтяной и газовой промышленности. является проблема борьбы с коррозией оборудования. используемого при добыче, транспорте и переработке нефти и газа Наиболее остро эта проблема стоит при разработке месторождений с повышенным содержанием кислых компонентов. В настоящее время ее актуальность возрастает в связи с тем, что с истощением неглубоких месторождений нефти и газа усиливается интерес к глубоко залегающим резервуарам углеводородов. Для таких формаций резко возрастает ' вероятность появления в продукции углекислого газа и сероводорода - сильных стимуляторов коррозии, которые могут стать непосредственной причиной быстрого разрушения стальных конструкций и аварийных выбросов, ухудшающих экологическую обстановку окружающей среды.

Необходимо отметить наличие особой специфики в протекании коррозионных процессов на месторожде-Ш1ях Западной Сибири. При их разработке прис\тству-ет значительное количество минерализованной воды в добываемом флюиде, содержащей карбонат - бикарбонат ионы, хлориды и кислород.

Применение ингибиторов для защиты оборудования от сероводородной и углекислотной коррозии дает возможность повысить надежность работы оборудования. >величить межремонтный период работы труб, а в ряде случаев, при использовании комплексных ингибиторов. интенсифицировать технологический процесс.

.Анализ ингибиторной зашиты в газовой отрасли, вопросы сырьевого обеспечения их производства в промышленных масштабах выявили следующее: отдельные типы ингибиторов коррозии ограничены по сферам их применения и объему производства. Некоторые предприятия оказались территориатьно расположены в странах ближнего зар\бежья и выпуск многих ингибиторов коррозии прекращен. Необходимо отметить, что в последнее время имелась тенденция к использованию дешевых и недифицигных отходов крчпных производств. Однако опыт работы с ингибиторами коррозии. получаемыми из отходов производства. показал следующее: выпускаемые ингибиторы из отходов основного производства отличаются непостоянством состава низким содержанием активной составляющей. наличием органических смол, склонны к полимеризации, что затрудняет использование подобных ингибиторов коррозии на производственных объектах газовой и нефтяной промышленности, снижает

эффективность их защитных и технологических характеристик.

Необходим принщтиально новый подход к разработке и созданию ингибиторов коррозии, включающий разработку теоретических представлений о моделировании и огтгимизации ингибиторных составов применительно к средам и условиям добычи, транспорта и переработки добываемого флюида и организации специализированного производства ингибиторов коррозии на базе новых технологий.

Такой подход к созданию ингибиторов коррозии позволит резко увеличить ассортимент химических реагентов, использующихся для создания современных ингибиторов коррозии - алифатических аминов, имида-золинов, гетероциклических азотсодержащих соединений, а также полифункционатьных аминов, амидов и имидазолинов. тогда как в настоящее время расширение ассортимента идет за счет использования реагентов, однотипных по назначению, области применения, защитным и технологическим характеристикам.

На основе детального анализа факторов, определяющих применимость ингибиторов коррозии в системах добычи, транспорта и переработки природного сероводородсодержащего газа и утилизации сточных вод, сформулированы основные требования к ингибиторам коррозии, которые можно условно разделить на следующие группы:

- факторы, определяющие стабильность и показатели качества ингибитора коррозии ( стабильность физико-химических свойств и концентрации активного компонента от партии к партии);

- факторы, определяющие его применимость в тех или иных условиях (растворимость, распределение между фазами, вязкость, температура застывания и т. д.);

- защитные свойства ингибитора коррозии в условиях сероводородной коррозии (защитный эффект от общей коррозии и наводороживания не ниже 90 % при рекомендуемых концентрациях, ингибитор не должен способствовать локализации коррозионного процесса, обладать высоким последействием, нарафазными свойствами и т. д.);

- технологичность (не должен повышать устойчивость эмульсии, не вызывать вспенивания абсорбента не снижать абсорбционные показатели абсорбента не осмоляться при высоких температурах, продукты деградации ингибитора не должны отрицательно влиять на технологические процессы и качество получаемой

продукции, совместимость с применяемыми химическими реагентами и техногенными средами и т. д.).

Одной из попыток создания отечественного ингибитора с учетом изложенных требований явилась разработка ингибитора ИНКОРГАЗ. Его основой явилась присадка ОТП (осерненные тетрамерполимеры), добавляемая к аминосодержащим продуктам. Ингибитор комплексного действия (патент № 2061098). Ингибитор ИНКОРГАЗ прошел опытно-промышлешоае испытания на месторождешш Советабад (Туркменистан) для защипы НКТ методом «смазки» по методике, разработанной специалистам! НИИГАЗ (г. Ашхабад).

Контроль за коррозией проводился методом определения содержания железа в водном конденсате и по образцам-свидетелям на коррозию и водородное охрупчивание. Анализ результатов испытаний показал, что ингибитор ИНКОРГАЗ обладает высоким последействием и может применяться для периодической обработки скважинного оборудования.

Наиболее удачным примером создания отечественного высокоэффективного и широко исследованного ингибитора сероводородной коррозии является ИФ-ХАНГАЗ-1. Ингибитор ИФХАНГАЗ-1 обеспечивает высокую защиту от коррозш! и наводороживания в средах, содержащих сероводород, обладает высокими технологическими свойствами, является активным антивспенивателем. Кроме того, как показали лабораторные исследования и промышленные испытания. ИФХАНГАЗ-1 ускоряет процессы абсорбции кислых газов, при этом увеличиваются емкостные характеристики абсорбента. В основе этого явления, как было установлено, лежит эффект химической турбулентности, который проявляется на границе раздела фаз газ-жидкость и способствует ускорению процессов массопереноса (А. С. 1153960). На Миннибаевском 1 '113 была опробована технология интенсификации процессов очистки и осушки природного газа от кислых компонентов. Способ осуществлялся путем ввода в раствор абсорбента добавки ингибитора в определенных концентрациях (А. С. 1438831). Экономический эффект от применения добавки в абсорбент на установке сероочистки Миннибаевского ГПЗ складывался за счет увеличения срока службы оборудования, интенсификации процесса и сокращения времени простоя установки на ремонты, что позволило дополнительно принять на очистку и в переработку высокосернистое сырье и извлечь из него товарные продукты и снизить количество выбросов в атмосферу.

Испытания на Астраханском ГПЗ показали, что после ввода добавки ИФХАНГАЗа в систему наблюдалась стабилизация режтш регенерации и снижение концентрации кислых газов в палу регенерированном растворе до установленной нормы. Защитный эффект от коррозии и наводороживания на установке очистки высокосернистого газа в насыщенном амине и реф-люксной воде составил 99 - 88 % соответственно.

Однако в настоящее время ингибитор не производится в промышленных масштабах из-за отсутствия вторичных аминов. являющихся исходным сырьем для его получения.

На основашш проведенной экспертной оценки был сделан вывод о том, что технологическая схема получения ИФХАНГАЗ-1 представляется достаточно громоздкой, дорогой и недостаточно проработанной с точки зрения техники безопасности и эколопш. Процесс получения вторичных алошов протекает в^ две стадии, причем обе стадии являются каталитическими, что требует проведения дополнительных операций, связанных с использованием катализатора. Технологическая схема содержит большое количество емкостей, использующихся только в период обработки катализатора - при его активации и регенерации. В процессе обработки катализатора образуется большое количество щелочных стоков. Кроме того, шггрил акриловая кислота, использующаяся в синтезе шгибитора, является очень токсичным продуктом, взрывоопасным и требует дополнительных мер предосторожности при хранении.

Таким образом, трудности, связанные с организацией производства ингибитора, его стоимостные показатели в сравнении с ингибиторами коррозии, получаемыми по более простым технологиям из отходов протводства нефтехимш!, создали препятствие его широкому внедрению. Кроме того, оказалось нецелесообразным проведение поисковых работ в направлении создания специализированных технологий, совершенствования и оптимизации ингибиторных составов на основе внедрения технологий каталитического ам-монолиза

С учетом вышеизложенного, специалистами ИФХ РАН, МГУ, ИНКОРЭКО была разработана технология аммонолиза спиртовых фракций на промышленных катализаторах (патент № 2111955). Этот процесс проводится в газовой фазе на гетерогенных никельсодержащих катализаторах при температурах 200 - 230° С. При аммонолизе спиртов образуются все три амина -moho-, ди- и триалкиламин. В зависимости от условий процесса: температуры, давления, состава катализатора и соотношения исходных компонентов (спирт, аммиак, водород) - выход каждого амина можно варьировать в широких пределах. При этом, третичные амины являются конечным продуктом и используются в составе ингибитора коррозии. Вторичные амины являются ценным исходным сырьем для получения полифунк-цнональных ингибиторов коррозш.

Одним id представителей таких полифункциональ-ных соединений является ингибитор ИНКОРАКС М-9, полученный на основе дибутиламина по реакции Ман-ниха С использованием зтой технологии возможно получение отечественного варианта ингибитора ИФХАНГАЗ-1, путем аммонолиза спиртовых фракций С7-С9.

В настоящее время имеется согласие двух предприятий - АООТ «Волжский Оргсинтез» и АО «Синтез» (Москва) об использовании имеющихся у них мощностей для налаживания производства ингибиторов коррозии на основе алифатических аминов по технологии аммонолиза спиртовых фракций.