Введение к работе
1.
Актуальность работы. В современной технике (теплотехнике, нефтехимии,
атомной промышленности и т.д.) большое значение имеет повышение
коррозионной стойкости конструкционных материалов, работающих в
агрессивных средах при высоких температурах. Например, при эксплуатации
абсорбционных холодильных машин в процессе ректификации хладагента, в
роли которого выступают водные растворы аммиака или концентрированные
рассолы галоидов лития, кальция и др., температура может превышать 200С.
Высокая коррозивность таких растворов зачастую является сдерживающим
фактором при разработке новых абсорбционных холодильных машин (АХМ),
так как в них интенсивному коррозионному разрушению подвержены все
конструкционные материалы, используемые в подобных установках -
углеродистые и нержавеющие стали, медные сплавы и титан. С похожей
проблемой сталкиваются при эксплуатации оборудования
нефтеперерабатывающих предприятий, где в исходном водно - углеводородном сырье может содержаться большое количество хлорорганических соединений. На установках каталитического риформинга нефти в процессе ее переработки концентрация агрессивных компонентов (вода, хлориды, сульфиды, диоксид углерода) может достигать опасных значений, а рН снижаться до минус 0.5.
Одним из возможных (а иногда и единственным) методом защиты низкоуглеродистой стали как основного конструкционного материала, обладающего малой коррозионной стойкостью в таких средах является применение ингибиторов коррозии (ИК), вводимых непосредственно в рабочий раствор.
В горячих водных средах, даже при высоком содержании агрессивных компонентов, коррозионному процессу часто сопутствует процесс образования оксидной пленки, имеющей слабые барьерные свойства ввиду высокой дефектности. Модификация подобных покрытий различными веществами, ускоряющими формирование и рост более прочных и бездефектных оксидных
слоев за счет
своих окислительных или комплексообш'^^щдJ- у,иодйьIB.T7J
С.-Петербург
09 тгктЧ13
является ключом к разработке новых эффективных ИК для горячих водных растворов. Кроме того, научный и практический интерес представляет поиск ИК, тормозящих катодную реакцию в горячих кислых средах, образование маї негита в которых затруднено вследствие низких значений рН. Цель работы. 1. Установить особенности коррозии низкоуглеродистой стали при повышенных температурах (до 220С) в кислых, нейтральных и щелочных водных средах.
2. Разработать для этих сред ИК, эффективно подавляющие коррозию стали в
широком диапазоне температур и удовлетворяющие специфическим
требованиям работы в нефтеперегонных и тегаюобменных установках.
3. Установить особенности механизмов защитного действия разработанных
ИК.
Научная новизна. Впервые получены систематические экспериментальные данные по ингибированию коррозии стали в кислых, нейтральных и щелочных средах при высоких температурах (до 220С).
Изучена кинетика роста защитных магнетитных пленок (МП) на стали СтЗ в горячих растворах бромида лития и аммиака. Установлено, что в кислых водно - углеводородных средах водорастворимые ИК могут эффективно тормозить растворение металла не только за счет защелачивания приэлектродного слоя в процессе термолиза, но и торможения катодного процесса. Доказана способность полиэлектролитов эффективно ингибировать коррозию железа при повышенных t. Доказана возможность эффективной защиты стали в горячих кислых средах установок предварительной гидроочистки и каталитического нефтяного риформинга новыми безопасными с точки зрения отравления катализаторов колонн синтеза водорастворимыми ИК.
Практическая значимость. Обнаруженная способность соединений различных классов (гетерополисоединения фосформолибденовой кислоты (ФМК), литийсодержащих ИК, танинов и др.) изменять кинетику роста защитных оксидных пленок на стали СтЗ в горячих растворах бромида лития и
аммиака, а также влиять на свойства растущей пленки (адгезию, толщину), позволяет создавать новые высокоэффективные ингибирующие составы для теплоносителей АХМ и других горячих агрессивных сред. Результаты работы могут найти применение для защиты стали в нефтедобывающей и холодильной промышленности. Разработаны новые высокотемпературные ингибирующие составы для горячих агрессивных водных сред с различным уровнем рН. Предложен комбинированный метод защиты стали, основанный на сочетании водно - аммиачных промывок оборудования с введением ИК.
Для замены токсичных хроматных и низкотехнологичных силикатных ингибиторов предложены ИК для рассольных и аммиачных теплоносителей АХМ. На защиту выносятся:
закономерности влияния добавок гетерополисоединения фосформолибденовой кислоты (ФМК) на формирование МП в высокотемпературных рассолах бромистого лития;
закономерности ингибирования коррозии стали в высокотемпературных водно - аммиачных средах;
результаты исследования состава и структуры пленок, сформированных в горячих бромидных и аммиачных средах.
особенности коррозии стали в кислых водно - углеводородных растворах, ингибированных новыми водорастворимыми составами ИФХАН-120 и ИФХАН-121;
обоснование метода комбинированной защиты стали в горячих кислых водно - углеводородных средах, сочетающего аммиачные промывки нефтеперерабатывающего оборудования с применением ИК;
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на конференциях молодых ученых Института Физической Химии РАН "Некоторые проблемы физической химии" (Москва, 2001 и 2002 г.); Всероссийской конференции "Проблемы химии и химической технологии в Тамбове" (2003 г);
б Международной конференции "Физико - химические основы новейших технологий 21 века" в ИФХЭ РАН.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ, в том числе статей в рецензируемых изданиях - 5, тезисов докладов на конференциях - 4. Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов, а также содержит список литературы (152 наименования). Объем диссертации составляет 146 страниц, включая указанную библиографию, 33 рисунка и 7 таблиц.
