Сок акации поможет предотвратить коррозию нефтегазового оборудования.

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

Коррозионное разрушение оборудования для добычи, транспортировки и переработки полезных ископаемых является причиной почти четверти аварий в нефтегазовой отрасли. Использование специальных химических соединений — ингибиторов — представляет собой наиболее эффективный и доступный метод борьбы с коррозией. Однако многие из них могут содержать токсичные элементы, что представляет опасность для экологии. Поэтому в настоящее время наблюдается рост интереса к «зеленым» ингибиторам, получаемым из биологических источников, которые безопасны для окружающей среды. В частности, в качестве компонентов рассматриваются биополимеры и растительные экстракты из фруктов, листьев и цветов.

Природный газ сегодня является более чистой и экологически безопасной альтернативой нефти и углю благодаря меньшему количеству выбросов углекислого газа. В последние годы его потребление стабильно увеличивается, но при этом доступные месторождения все больше истощаются. Чтобы соответствовать мировым требованиям к газу, его приходится добывать в все более сложных условиях, а именно в кислых средах, насыщенных сероводородом, где коррозия является одной из главных проблем.

Для создания более экологически чистых ингибирующих веществ активно исследуются биополимеры на основе углеводов, получаемые из природных источников. К ним относятся целлюлоза, крахмал, пектин, хитозан, декстрин, альгинаты и натуральные камеди. Последние представляют собой высокомолекулярные углеводы, выделяемые в виде сока или смолы из деревьев и различных растений. Использование камеди позволяет создавать комплексы с ионами металлов и образовывать защитный слой на поверхности, защищая ее от коррозии.

Биополимеры уже продемонстрировали свой потенциал в качестве ингибиторов в нефтегазовой промышленности. Однако их долговечность и стабильность в кислых средах не всегда эффективны. Решить эту проблему можно с помощью добавления других полимеров, которые повышают их термостойкость.

Ученые ПНИПУ и КФУ разработали совершенно новые ингибиторы на основе аравийской камеди, а именно гуммиарабика (смолы акаций), в структуру которого был 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, таких как сталь и алюминий, в различных средах (кислотных, щелочных и нейтральных). Ее качества обеспечивают исключительное покрытие поверхности даже при минимальной концентрации и превосходную долгосрочную защиту от коррозии», — делится мнением Дмитрий Мартюшев, профессор кафедры нефтегазовых технологий ПНИПУ, доктор технических наук.

Политехники синтезировали три полиуретана с привитыми (присоединенными к структуре) молекулами аравийской камеди с различной степенью прививки и провели их экспериментальные и теоретические исследования 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 различных концентрациях (10,4%; 17,2% и 25,4%).

«Исследования показали, что чистая аравийская камедь способна умеренно снизить коррозию в кислой среде на 74%. Включение полиуретана в ее структуру значительно повышает ингибирующую активность до 94-95%. Наиболее оптимальным количеством введения полиуретана оказалось 17,2%; дальнейшее его добавление не приводит к значительным изменениям», — сообщил Дмитрий Мартюшев.

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

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

Разработанный учеными ПНИПУ и КФУ экологически чистый биологический ингибитор является многообещающей альтернативой традиционным веществам для борьбы с коррозией. Его применение повысит долговечность оборудования, используемого в кислых средах, и устойчивость мировой нефтегазовой отрасли.