Введение к работе
Актуальность проблемы. Практика эксплуатации стального оборудования нефтяных скважин, емкостей, нефтепроводов показывает, что одним из основных факторов аварий (около 80%) и преждевременного выхода оборудования из строя является коррозия наружных и внутренних стенок труб нефтепромыслового оборудования. Коррозия, имеющая место при контакте поверхности стали со смесью жидких и газообразных углеводородов, особенно интенсифицируется при насыщении их сероводородом и углекислым газом, являющимися продуктами жизнедеятельности сульфатвосстаиавли-вающих бактерий (СВБ).
Среди различных методов борьбы с коррозией нефтепромыслового оборудования и трубопроводов ведущее место в настоящее время и на ближайшую перспективу принадлежит ингибиторной защите, как не требующей значительных капитальных вложений и серьезной перестройки технологии добычи, сбора и подготовки нефти.
Органические ингибиторы коррозии (ИК) обеспечивают высокую степень защиты оборудования нефтедобычи и нефтесбора от коррозии при малых концентрациях в коррозионной среде. ИК обладают быстродействием и их применение экономически эффективно. Поэтому ни одно месторождение, содержащее агрессивные компоненты, не эксплуатируется без применения ингибиторной защиты от коррозии. Достоинством этого метода является его простота и экономичность, возможность использования, как на новых скважинах, так и на находящихся уже в эксплуатации, что позволяет в процессе освоения месторождений легко заменять существующий ингибитор на более эффективный, не нарушая при этом технологию добычи на промыслах.
Несмотря на имеющуюся широкую номенклатуру замедлителей коррозии и бактерицидов, идет постоянный поиск новых, более эффективных веществ, обеспеченных отечественной сырьевой базой, способных высту-
пать как в роли ингибиторов универсального действия, но и как бактерицидов, так как СВБ в водных средах быстро адаптируются к реагентам.
Исследования прошлых лет показали эффективность использования водных растворов четвертичных аммонийных солей как ИК и бактерицидов.
Целью настоящей работы является синтез новых четвертичных аммонийных солей и исследование их бактерицидных и ингибирующих свойств, подбор оптимальной товарной формы реагентов, разработка ресурсосберегающей, экологически чистой технологии их получения, с использованием в качестве сырья целевых и побочных продуктов предприятий г.Стерлитамака.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
разработка методов синтеза четвертичных аммонийных солей на основе этаноламинов и КЫ'-тетраметил-диаминометана;
проведение испытаний полученных соединений в качестве бактерицидов и ингибиторов коррозии металлов;
подбор оптимальных условий получения четвертичных аммонийных солей;
разработка простой безотходной технологии получения синтезированных соединений.
Научная новизна:
Алкенилированием М,М'-тетраметил-диаминометана с зпихлоргидри-ном, гидрохлоридом пиперилена и смесью гидрохлоридов изопрена синтезированы новые хлористые соли, полностью подавляющие рост сульфатвос-станавливающих бактерий при концентрации 100-150 мг/л и ингибирующие сероводородную коррозию металлов на 82-96%.
На основе этаноламинов с эпихлоргидрином, гидрохлоридом пиперилена и смесью гидрохлоридов изопрена получены новые четвертичные аммонийные соли, подавляющие рост СВБ при концентрации 150-200 мг/л и ингибирующие сероводородную коррозию металлов на 68-72%.
Изучена бактерицидная и ингибирующая активность синтезированных соединений и влияние их строения.
Установлено, что кватернизация М,Ы'-тетраметил-диаминометана по одному атому азота усиливает ингибирующие и ослабляет бактерицидные свойства его аммонийной соли, а кватернизация по двум атомам азота - наоборот усиливает бактерицидные и ослабляет ингибирующие свойства. Для солей на основе этаноламинов эта зависимость прослеживается от числа (НО-СгН^-групп, т.е. с увеличением числа (НО-СгИО-групп бактерицидная активность солей возрастает, а защитная эффективность — уменьшается.
Практическая значимость работы:
полученные реагенты расширяют и углубляют известные сведения о химии четвертичных аммонийных солей и представляют интерес, как в теоретическом, так и в прикладном аспекте.
определены четвертичные аммонийные соли (ЧАС), применение которых дает наибольший защитный и бактерицидный эффект;
- разработана опытно-промышленная установка получения данных
реагентов.
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 3 статьи в журналах «Нефтехимия», «Башкирский химический журнал», «Коррозия: материалы, защита», 8 тезисов, опубликованных на Международной научно-практической конференции «Нефтегазопереработка и нсфтехимия-2007», 2007 г., XXI Международной научно-технической конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии», 2008 г., V международной научно-технической конференции «Инновации и перспективы сервиса», 2008 г. и во внутривузовских конференциях.
Структура и объем работы. Диссертация включает введение, пять глав, обобщающие выводы и список литературы из 142 наименований работ отечественных и зарубежных авторов. Работа изложена на 112 страницах машинописного текста, содержит 14 рисунков и 21 таблица.
