Сік акації захистить нафтогазове обладнання від корозії.

Стаття з результатами опублікована в журналі «Наука про корозію». Дослідження фінансувалося Міністерством освіти і науки Росії та Національним фондом природних наук Китаю.

Корозійне руйнування обладнання для видобутку, транспортування та переробки корисних копалин — це причина майже чверті аварій у нафтогазовій галузі. Використання спеціальних хімічних сполук — інгібіторів — є найбільш ефективним і доступним способом боротьби з корозією. Однак багато з них можуть містити токсичні елементи, небезпечні для екології. Тому нині зростає інтерес до «зелених» інгібіторів, отриманих з біологічних джерел, безпечних для навколишнього середовища. Зокрема, як компоненти розглядаються біополімери та рослинні екстракти з фруктів, листя та квітів.

Природний газ сьогодні — це більш чиста та екологічна альтернатива нафті та вугіллю завдяки меншій кількості викидів вуглекислого газу. У останні роки його споживання стабільно зростає, але при цьому доступні родовища все більше виснажуються. Щоб відповідати світовим запитам на газ, його доводиться видобувати в усе більш суворих умовах, а саме в кислих середовищах, насичених сірководнем, де корозія – одна з найважливіших проблем.

Для отримання більш екологічних інгібуючих речовин активно вивчаються біополімери на основі вуглеводів, отримані з природних джерел. До них належать целюлоза, крохмаль, пектин, хітозан, декстрин, альгінати та натуральні камеді. Останні – це високомолекулярний вуглевод, що виділяється у вигляді соку або смоли з дерев і різних рослин. Використання камеді дозволяє створювати комплекси з іонами металів і формувати захисний шар на поверхні, запобігаючи її корозії.

Біополімери вже продемонстрували свій потенціал у якості інгібіторів у нафтогазовій промисловості. Однак їхня довговічність і стабільність в кислих середовищах не такі ефективні. Вирішити цю проблему можливо за допомогою додавання інших полімерів, що підвищують їх термостійкість.

Вчені ПНІПУ та КФУ розробили абсолютно нові інгібітори на основі арабської камеді, а саме гумміарабіку (смоли акацій), у структуру якого введено поліуретан. Синтезований продукт дозволить запобігти корозії вуглецевої сталі під час видобутку газу в кислотному середовищі.

«Арабську камедь зазвичай отримують зі стебел і гілок акації. Завдяки своїм характеристикам вона ефективно запобігає корозії різних металів і сплавів, наприклад, сталі та алюмінію, у різних середовищах (кислих, лужних і нейтральних). Її якості забезпечують виняткове покриття поверхні навіть при мінімальній концентрації та чудовий довгостроковий захист від корозії», – розповідає Дмитро Мартюшев, професор кафедри нафтогазових технологій ПНІПУ, доктор технічних наук.

Політехніки синтезували три поліуретани з привитими (приєднаними до структури) молекулами арабської камеді з різною ступеню прививки та піддали їх експериментальним і теоретичним дослідженням у якості потенційних інгібіторів для кислотного середовища. Синтез включав у себе два основних етапи: отримання поліуретанових преполімера та їхнє подальше поступове приєднання до хімічної структури гумміарабіку в різній концентрації (10,4%; 17,2% та 25,4%).

«Дослідження показали, що чиста арабська камедь здатна помірно знизити корозію в кислотному середовищі на 74% захисту. Включення ж поліуретану в її структуру значно підвищує інгібуючу активність до 94-95%. Найбільш оптимальною кількістю введення поліуретану виявилося 17,2%, подальше його приєднання не призводить до значних змін», – поділився Дмитро Мартюшев.

«Ці результати доводять, що модифікація структури арабської камеді ефективно покращує її властивості, роблячи її перспективним екологічно чистим інгібітором для газової промисловості, оскільки лише 17,2% складає поліуретан», – пояснює Абдолреза Фархадіан, старший науковий співробітник кафедри нафтогазової справи КФУ.

Політехніки перевірили працездатність інгібітора в кислотному середовищі та виявили зменшення пошкоджень поверхні та утворення продуктів корозії на металі. Він утворює захисний шар, який діє як бар'єр, перешкоджаючи взаємодії корозійних елементів з поверхнею.

Розроблений вченими ПНІПУ та КФУ екологічний біологічний інгібітор – це багатообіцяюча альтернатива звичайним речовинам для боротьби з корозією. Його застосування підвищить довговічність обладнання, що використовується в кислотних середовищах, і стійкість світової нафтогазової промисловості.