Воронежские открытия: что создали ученые региона. Защита от коррозии металла

РИА «Воронеж» запускает проект «Воронежские открытия». Журналисты будут рассказывать о перспективных разработках ученых региона, которые уже внедрили или готовятся внедрить в производство.

Первый выпуск проекта – о новом ингибиторе коррозии стали, который создали ученые химического факультета ВГУ. Особенность в том, что в качестве исходного сырья используются отходы переработки растительных масел. Аспирант кафедры органической химии Юлия Асеева третий год занимается этим проектом. Она вела разработку с нуля.

Пленка на металле

Как известно, металлы подвержены коррозии и нуждаются в защите от нее. Особенно это актуально, когда речь идет о трубопроводах в нефтегазовой отрасли. Для увеличения объемов добычи нефти используются так называемые солянокислые технологии (в которых применяется соляная кислота). Как следствие, трубопроводы подвержены коррозии из-за этой агрессивной среды, они требуют частой реконструкции и замены. Это серьезная проблема, решить которую помогает ингибиторная защита.

Ингибиторы коррозии – это молекулы органического вещества, прикрепляющиеся к поверхности стальной трубы и образующие на металле защитную пленку. Ингибиторы предназначены для снижения агрессивности газовых и электролитических сред, а также предотвращения активного контакта металлической поверхности с окружающей средой.

Они используются в промышленности с 1940-х годов и производятся, как правило, на основе химических продуктов. Но ученые постоянно ищут новые возможности сделать ингибиторы коррозии более эффективными и в то же время снизить их себестоимость.

На кафедре органической химии ВГУ работы в этом направлении проводятся в течение нескольких лет под руководством заведующего кафедрой доктора химических наук, профессора Хидмета Шихалиева. Ранее уже был реализован крупный проект по ингибиторам коррозии меди, которые могут применяться для защиты от коррозии в теплообменном оборудовании или в технологическом оборудовании, например на предприятиях химической промышленности.

– Эти исследования – не только для меди, но и для сплавов – проводились совместно с нашим индустриальным партнером. Ряд наших разработок уже внедрен в практику в этой компании, соответственно, были получены патенты на изобретения. Теперь мы исследуем ингибиторы коррозии стали, причем в кислых средах. Основная область применения этих ингибиторов коррозии – нефтедобывающая промышленность, – рассказала доцент кафедры органической химии кандидат химических наук Надежда Столповская.

Источник сырья – растения

Задачей воронежских ученых было создать такой ингибитор коррозии, который бы прочно связывался с металлом и долго на нем держался, не смываясь при использовании. Технологии нефтедобычи предполагают постоянное дозированное использование ингибиторов, поэтому они вдобавок ко всему не должны влиять на качество нефтепродуктов.

Ингибитор коррозии представляет собой твердое порошкообразное вещество. В нефтедобывающей промышленности используют водные растворы ингибиторов. Вещество либо впрыскивают, обрабатывая технологические узлы с определенной периодичностью, либо – в теплообменном оборудовании – добавляют непосредственно в теплоноситель, и он циркулирует, покрывая пленкой оборудование. Можно использовать ингибиторы и в химических реакторах, если химические процессы идут в кислотных средах.

– Преимущества нашей разработки – в низкой себестоимости и достижении эффективной защиты при меньшей концентрации. Главное отличие – это возможность использования отходов переработки растительных масел в качестве исходного сырья, – пояснила Юлия Асеева. – Помимо создания новых ингибиторов коррозии, это вторая актуальная задача, которая решается в этом проекте. Ведь использование отходов переработки снижает себестоимость производства и решает экологическую проблему. Тем более что у нас сельскохозяйственный регион, где выращивается много растений, из которых добывают масло: это и подсолнечник, и соя. В качестве отходов переработки этих растительных масел в большом количестве образуются жирные кислоты, которые мы используем для синтеза ингибиторов коррозии стали.

Один шаг до промпроизводства

По ингибиторам коррозии стали у кафедры органической химии ВГУ тоже есть совместные разработки с индустриальными партнерами – это компании, которые производят химические вещества для предприятий нефтедобывающей отрасли.

Преимущество нового ингибитора еще и в том, что методы его синтеза не предполагают использования сложного технологического оборудования. Реакторы на базе кафедры органической химии ВГУ позволяют масштабировать процессы, то есть получать ингибиторы уже не в маленьких колбах, а в объеме, приближенном к технологическим реакторам. Отсюда один шаг до промышленного производства. Для производства ингибиторов используется классический реактор и вакуумный насос – все эти технологические узлы есть в любом стандартном химическом производстве.

– Пока мы не вышли с этим товаром на рынок, для этого нужно провести дополнительные научные испытания, но заинтересованность предприятий уже есть, – сообщила Надежда Столповская. – Такие масштабные разработки невозможны только на одной кафедре, это работа всего химического факультета ВГУ. Задача нашей кафедры – прежде всего разработка методов синтеза ингибиторов и первоначальные гравиметрические испытания. А дальше в исследовании их свойств участвует кафедра физической химии. Ряд исследований мы проводим совместно с Институтом физической химии и электрохимии имени Фрумкина РАН, а некоторые испытания – с индийскими коллегами. Ищем поддержку в различных фондах, участвуем в конкурсах, чтобы получить финансирование для этой работы и довести ее до конечного потребителя.