X Международная студенческая научная конференция
«Студенческий научный форум» - 2018
 
     

КОРРОЗИЯ И МЕТОДЫ БОРЬБЫ С КОРРОЗИЕЙ ОБОРУДОВАНИЯ НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ
Балдина И.В.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение

Актуальность темы

На сегодняшний день проблема коррозии оборудования нефтепереработки весьма серьезна, так как она приводит к выходу из строя многочисленных изделий, машин и сооружений, наносит огромный ущерб экономике предприятия, ухудшает условия труда, загрязняет окружающую среду. Причиной загрязнения могут быть утечки нефтепродуктов, газов, химических веществ, следовательно, появляется вероятность возникновения аварийных ситуаций. Поэтому необходимо задуматься о преждевременном нахождении дефектов в оборудовании нефтепереработки и их предотвращении.

Цель работы

Изучить методы коррозионного мониторинга и способы борьбы с коррозией, которые распространены в настоящее время, произвести патентный поиск, сделать вывод и подвести итоги по исследовательской работе.

Методы исследования

Исследование выполнено с помощью теоретических методов. Теоретическое исследование выполнено на основе использования опыта, теории и накопленного экспериментального материала. Выводы сформулированы по результатам анализа литературы, патентного поиска и интернет источников.

Задачи исследования

Изучить научную литературу и произвести анализ данных источников: книг, учебников, журналов, научных публикаций, интернет статей, докторских и кандидатских диссертаций. Также провести патентный поиск, с целью изучения новых методов коррозионного мониторинга, проанализировать его, выявить достоинства и недостатки каждого метода, рассмотреть оборудование, которое используется в этих методах, и предложить своё решение проблемы по данной теме (т.е. модернизацию какого-либо способа).

1 Литературный обзор 1.1 Обзор по технической литературе

В учебном пособии ‹‹Коррозия металлов и средства защиты от коррозии››, авторами которого являются Н.М. Хохлачева, Е.В. Ряховская, Т.Г. Романова рассматриваются способы защиты от коррозии.

1 Металлические защитные покрытия

Металлические покрытия защищают металл от действия коррозионной среды и одновременно придают поверхности ряд требуемых физико-механических свойств (износостойкость, твердость, электропроводность и др.). По электрохимическому действию на защищаемый металл или сплав покрытия делятся на катодные и анодные. Катодными относительно стали являются покрытия из меди, никеля, серебра. Они должны быть беспористыми. Анодными относительно стали являются покрытия из цинка и кадмия. Основной способ нанесения защитных металлических покрытий – гальванический. Применяют также термодиффузионный и механотермический методы, металлизацию напылением и погружением в расплав.

2 Неметаллические защитные покрытия

В результате определенной химической или электрохимической обработки можно создать на поверхности корродирующего металла или сплава искусственные пленки, которые обладают высоким защитным действием. Наибольшее распространение приобрели методы оксидирования и фосфатирования.

Оксидирование применяется для защиты металлов от атмосферной коррозии. Особенно широко применяют для изделий из алюминия и его сплавов. Данный процесс проводят в гальванической ванне, обычно в серной кислоте. Оксидная пленка образуется на аноде (которым служит оксидируемое изделие) за счет реакции: 2Al + 3H2O→Al2O3 + 6H+ + 6ё. Пленка состоит из двух слоев: плотного барьерного (толщиной 0,01 – 0,1 мкм), находящегося на поверхности металла, и внешнего пористого (толщина 200 – 400 мкм). Этот способ имеет ограниченное применение из-за малой толщины образующейся защитной пленки (3 – 4 мкм) и ее невысоких механических и диэлектрических свойств. Фосфатирование используется для стальных изделий. Этот процесс проводят в горячем растворе фосфорнокислых солей ряда металлов, преимущественно марганца, железа, цинка. Продолжительность фосфатирования – 0,5 – 2 ч. Образуются пленки из нерастворимых двух- и трехзамещенных фосфатов MeHPO4 и Me3(PO4)2. Пленка обладает пористостью и служит отличным грунтом, т.е. используется в качестве защитной при сочетании с лакокрасочными покрытиями или после пропитки маслом.

3 Лакокрасочные покрытия

Основой любого лакокрасочного покрытия являются органическое пленкообразующее вещество и краситель. Адгезия лакокрасочной пленки определяется ее строением. Важно, чтобы пленка имела структуру длинных переплетающихся макромолекул.

Защитное действие лакокрасочного покрытия определяется прежде всего двумя условиями:

1) изоляцией поверхности металлического изделия от внешней среды;

2) ингибирующим действием пигментов.

Чтобы лакокрасочное покрытие могло обеспечить надежный барьер, оно должно быть многослойным. Наиболее эффективны ингибирующие свойства следующих пигментов: свинцового сурика (ионы ), хромата цинка (ионы ), цинковой пудры (протекторное действие). Используются также лаки содержащие алюминиевую пудру. Для защиты легких металлов используют цинко-хроматные краски, битумные лаки, стойкие по отношению к воде и влажной атмосфере. Лаки на основе фенолформальдегидных смол стойки по отношению к большинству агрессивных сред. Используются также эпоксидные смолы, акриловые и полиуретановые лакокрасочные покрытия.

4 Ингибиторы коррозии и антикоррозионные смазки

По своей природе ингибиторы могут быть органическими или неорганическими веществами. По механизму действия их делят на анодные и катодные. В качестве ингибиторов атмосферной коррозии используются почти все вещества пассиваторы, которые применяются в качестве анодных заземлителей в нейтральных растворах. Ингибиторы атмосферной коррозии классифицируются на контактные и летучие. Контактные ингибиторы наносят на металлические изделия путем обработки стальных деталей в водных растворах NaNO2 и др. Летучие упаковки (целлофан, фольга) защищают детали от коррозии в течение 10 лет и более. К летучим ингибиторам относят нитриты замещенных аминов, сложные эфиры, карбоновых кислот, карбонаты замещенных аминов, нитрид и карбонат диклогексиламина, бензоат моноэтаноламина. Защиту от атмосферной коррозии осуществляют также с помощью антикоррозионных смазок: нефтяных масел, сала, воска, вазелина. Различают плотные смазки (минеральные масла сгущенной консистенции) и жидкие смазки (минеральные масла с растворенными в них ингибиторами коррозии).

В учебнике «Технологические методы обеспечения надежности деталей машин», авторами которого являются И.М. Жарский, И.Л. Баршай, Н.А. Свидунович, Н.В. Спиридонов рассказывается о следующих методах защиты от коррозии.

1 Защита с помощью напряжений сжатия

Наиболее опасным видом коррозии является коррозионное растрескивание при одновременном воздействии коррозионной среды и растягивающих внешних или внутренних напряжений. Установлено, что внутренние напряжения растяжения понижают, а сжатия – повышают сопротивление коррозионному растрескиванию. Коррозионное растрескивание характеризуется образованием межкристаллитных, транскристаллитных и смешанных трещин с разветвлениями. Поэтому создание в поверхностных слоях металлов сжимающих напряжений путем обдувки дробью или обкатки роликом, поверхностное упрочнение токами высокой частоты или дробеструйным наклепом, применение защитных покрытий увеличивают коррозионную стойкость металлов. При поверхностном наклепе или дробеструйной обработке на поверхности металла возникают напряжения сжатия, которые эффективно предотвращают коррозионное растрескивание, пока сжатые слои остаются сплошными и не повреждаются в результате общей коррозии.

2 Металлические защитные покрытия

В последнее время широко используются в промышленности многослойные покрытия: биникель, триникель, никель – никель – хром.

Биникель – двухслойное никелевое покрытие, в котором первый слой - полублестящий с малой пористостью, второй – блестящий, содержащий серу. Второй слой вследствие повышенного содержания серы электроотрицателен по отношению к первому и в контакте с агрессивной средой электрохимически защищает его от коррозии.

Триникель представляет собой трехслойное покрытие полублестящего никеля, блестящего никеля с повышенным содержанием серы и наружный слой полублестящего или блестящего никеля. Эти покрытия по своей коррозионной стойкости в 2-3 раза превосходят одно- и двухслойные (рис. 1, а).

Для повышения защитных свойств на поверхность высокосернистого, или блестящего, слоя наносится микропористое хромовое покрытие толщиной 0,25 – 1 мкм. Вследствие множества пор в хромовом покрытии коррозия нижележащего слоя никеля как анода протекает равномерно по всей поверхности и, таким образом, проникновение ее вглубь замедляется (рис.1,б). Широко используемое многослойное покрытие медь (20 – 30 мкм) – никель (10 – 20 мкм) – хром (0,25 – 1 мкм) лучше защищает сталь от коррозии, чем однослойное никелевое или хромовое. Однако при наличии пор в покрытиях основной металл может подвергаться коррозии и в этом случае (рис.1, в).

 Рис. 1. Схема коррозии многослойных покрытий:

а – триникель; б – никель полублестящий – никель блестящий – хром; в – медь – никель – хром

2 Неметаллические неорганические покрытия

Процесс пассивирования – это процесс образования на поверхности металлов оксидно-хроматных пленок, обеспечивающих повышение коррозионной стойкости цинковых и кадмиевых покрытий. Разработаны различные составы растворов для хроматирования с получением бесцветных, радужных, голубых, черных пленок. Пассивирование осуществляется химическим путем при комнатных температурах с продолжительностью от 15 с до нескольких минут.

3 Свинцевание и оловянирование

Свинцовые покрытия, наносимые на металл при условии их беспористости, применяют для защиты изделий от коррозии в загрязненной промышленной атмосфере, в растворах серной кислоты, в сернистых соединениях. Толщина таких покрытий может достигать 300 мкм и более. Для свинцевания используют кислые электролиты на основе растворимых солей свинца борфтористоводородной, кремнефтористоводородной, фенолсульфоновых кислот. Для повышения прочности сцепления покрытия толщиной более 100 мкм предварительно рекомендуется проводить пескоструйную или гидроабразивную обработку металла основы. Оловянные покрытия используют для защиты от азотирования, гуммирования. Оловянное покрытие является катодным по отношению к стали и анодным по отношению к медным сплавам. Для повышения твердости и износоустойчивости покрытия олово легируют никелем, кобальтом или висмутом. Для оловянирования применяют электролиты двух видов: кислые и щелочные, отличающиеся высокой рассеивающей способностью.

В учебном пособии «Коррозия и защита материалов», авторами которого являются А.С. Неверов, Д.А. Родченко, М.И. Цырлин говорится о следующих способах борьбы с коррозией металлов.

1 Металлические покрытия

Нанесение металлических покрытий из расплава на стальные листы - наиболее простой способ. Такие покрытия образуются путем погружения защищаемого металла в расплавленный металл покрытия. Для растворения поверхностных оксидов и обеспечения лучшего сцепления покрываемый металл предварительно обрабатывают флюсом. При этом образуются толстые и практически беспористые покрытия, но они отличаются значительной неравномерностью по толщине.

2 Термодиффузионные покрытия

Термодиффузионные покрытия получают, насыщая поверхностные слои металла атомами других элементов, которые диффундируют вглубь. Диффузия осуществляется при высоких температурах. В качестве элементов, образующих такие покрытия, используют алюминий (алитирование), хром (термохромирование), кремний (термосилицирование). Атомы этих элементов образуют в поверхностных слоях покрываемого металла новые фазы химических соединений или твердые растворы. Процесс алитирования заключается в выдержке изделий в герметично закрытой жароупорной форме, заполненной парообразной смесью хлорида аммония при температуре 800…1000°С. Толщина покрытия определяется продолжительностью выдержки. Термохромирование стальных изделий проводят для повышения их жаростойкости и защиты от коррозии в агрессивных средах. Для этого процесса применяют феррохром или порошкообразный хром в смеси с оксидом алюминия и хлоридом алюминия. Температура процесса 1000…1100°С, продолжительность – до 20 ч.

3 Неорганические покрытия

Силикатные эмали получают из силикатной шихты (размолотое стекло), наносимой на подготовленную поверхность металла и нагреваемой до размягчения и сцепления с поверхностью. Их изготавливают из полевого шпата, кварца, буры, тугоплавких оксидов (TiO2, BeO, ZrO2, MgO и др.).

Антикоррозионные грунтовки, соприкасаясь с металлической поверхностью, должны обеспечивать высокую адгезию к металлу и хорошие защитные свойства. Это достигается применением соответствующих пленкообразующих, введением специальных пигментов, тормозящих коррозионный процесс, использованием ПАВ и других добавок. К ним относятся хроматные пигменты и пигменты, подщелачивающие электролит, фосфатные пигменты, цинковая пыль.

4 Преобразователи ржавчины

Грунтовки-преобразователи создают на поверхности металла полимерную пленку, так как содержат пленкообразующие вещества. Использование преобразователей ржавчины не обеспечивает такого срока службы, как защитное покрытие, нанесенное на поверхность. Преобразователи ржавчины превращают продукты коррозии в нерастворимые соединения, образующие защитный слой, на который затем наносят лакокрасочные материалы. Большинство этих препаратов содержит ортофосфорную кислоту, и их действие основано на превращении ржавчины в нерастворимые фосфаты железа, содержащие Fe(H2PO4)3 и Fe(H2PO4)2.

1.2 Обзор по публикациям

В статье «Борьба с коррозией в нефтяной промышленности» автором которой является В.Н. Салманов, говорится о методе обнаружения коррозии и способах борьбы с ней.

Известны способы обнаружения коррозии. Были разработаны датчики марки Cormon Band для обнаружения питтингов, Cormon Duo для исследования эрозии и коррозии. Такие приборы позволяют своевременно применить необходимые операции, сделать выводы об эффективности применения методов защиты от коррозии, прежде чем проявятся проблемы.

Технология мониторинга состоит в том, что при коррозии из металла выделяются ионы, а на поверхности образуется избыток электронов, что приводит к возникновению тока коррозии. Датчик использует полученные токи и интерпретирует в виде сигналов.

На сегодняшний день существует множество методов борьбы с коррозией. Среди них пользуются популярностью: создание рациональных покрытий, покрытие изделий защитными коррозионно-стойкими металлами (хромирование, цинкование), покраска металлических изделий красками и лаками, легирование металла, использование специальных материалов для создания оборудования, не испытывающее влияние коррозии или испытывающее в меньшей мере, электрохимическая защита (защита путем присоединения к оборудования металла-анода, который будет впоследствии коррозировать), изменение свойств коррозионной среды.

Применение ингибиторов коррозии. При проведении работ по обработке призабойных зон зачастую применяют химические и термохимические методы. Такие обработки связаны с взаимодействием оборудования с агрессивной средой, поэтому становится необходимым добавлять ингибиторы коррозии с целью снижения повреждений. Это является самым распространенным методом защиты, хотя является достаточно дорогостоящей операцией. Наиболее популярными реагентами являются: уротропин, катапин-А, марвелан-К, И-1-А, В-2, ВИКОР-1А.

В статье « Классификация и основные свойства пигментов», авторами которой являются Хамракулов Г.Х., Исламова С.Т. говорится о лакокрасочных материалах и пигментах, использующихся для предотвращения коррозии металлов.

В последние годы отмечено не только увеличение производства лакокрасочных материалов, но и совершенствование их ассортимента. Пигменты являются одним из главных сырьевых компонентов практически любого лакокрасочного материала, и от их качества, методов получения. Пигментами называются высокодисперсные окрашенные вещества, нерастворимые в дисперсионных средах и способные образовать с пленкообразователями лакокрасочные покрытия различного назначения. Неорганические пигменты можно классифицировать по нескольким признакам:

1) цвету (ахроматические и хроматические);

2) химическому составу (элементы, оксиды, соли);

3) происхождению (природные и синтетические);

4) назначению (декоративные, антикоррозионные, специальные);

5) способам производства.

Однако ни одна из таких классификаций не будет оптимальной, так как в одной и той же группе окажутся пигменты, существенно отличающиеся по свойствам. В настоящее время принята классификация неорганических пигментов по и химическому составу. В соответствии с ней пигменты делят по цвету на две большие группы: ахроматические, к которым относятся белые, черные и серые пигменты, и хроматические, включающие все цветные пигменты. Хроматические пигменты подразделяются на две подгруппы: желтые, оранжевые, красные и коричневые; зеленые, синие и фиолетовые.

По химическому составу пигменты делят на следующие классы:

1) элементы – технический углерод, черни, металлические порошки (цинковая пыль, алюминиевая пудра и др.);

2) оксиды – диоксид титана, оксид цинка, железо оксидные пигменты, оксиды свинца, хрома и др.;

3) соли – карбонаты (свинцовые белила), хроматы (свинцовые и цинковые крона, свинцово–молибдатный крон и стронциевый крон), сульфиды (литопон, кадмиевые пигменты), фосфаты (фосфаты хрома и кобальта), комплексные соли (железная лазурь), алюмосиликаты (ультрамарин) и др.

Свойства пигментов определяются их химическим составом. Но так как пигменты обычно не являются химически чистыми соединениями строго определённого состава они не имеют.

В статье «Борьба с коррозией методом высокоскоростного газотермического напыления», автором которой является В.В. Микитянский рассматривается сущность метода.

Метод ГТН характеризуется широтой технологических возможностей:

-покрытия можно наносить на объекты любых размеров;

-толщина покрытия может составлять от 0,01 до 10 и более мм;

-покрытия могут быть изготовлены из любых материалов, имеющих точку плавления или интервал размягчения.

Газотермические покрытия применяются при римонте оборудования и упрочнения рабочих поверхностей новых деталей.

Нанесение покрытий мелкодисперстными конденсированными частицами производят с помощью газотермических способов напыления, которые включают в себя нагрев или плавление каким-либо источником теплоты. На поверхность подложки напыляемый материал поступает в диспергированном состоянии в виде мелких расплавленных или пластифицированных частиц, которые ударяются об нее, деформируются и, закрепляясь, накладываются друг на друга, образуя покрытие. На рис.2 представлена обобщенная схема ГТН.

Рисунок 2 – обобщенная схема ГТН;

1 – источник нагрева; 2 – шнур; 3 – частицы; 4 – покрытие

Газотермические покрытия характеризуются необычным строением как покрытия в целом, так и его отдельных элементов, поскольку они образуются из быстро кристаллизующихся частиц малого размера. Структура покрытия - слоистая, из сильно деформированных частиц, соединенных между собой по контактным поверхностям, на которых произошло химическое взаимодействие.

1.3 Обзор по научным работам

В диссертации на тему «Антикоррозионные покрытия – смазки и мастики на основе низкомолекулярного полиэтилена» - автор Искандеров Р.А., были сделаны следующие наблюдения:

1) Установлено (методами гель-проникающей хроматографии, импульсного ядерного магнитного резонанса), что низкомолекулярный полиэтилен - вещество с высокой степенью неоднородности по химическому строению и по структуре на топологическом и надмолекулярном уровнях.

2) Обнаружена уникальная адгезионная способность НМПЭ марки 1 и 2 ко всем видам твердых и эластичных материалов различной химической природы: металлу, стеклу, бетону, керамике и, что специфично, к неполярным полимерам, в частности к полиэтиленовой и лавсановой пленкам, для которых практически нет приемлемых адгезивов.

3) Установлена практически абсолютная водостойкость и водонепроницаемость НМПЭ-2, высокая стойкость к слабым (10 %-ным) водным растворам кислот и щелочей.

4) Разработана серия составов на основе НМПЭ-2 для покрытий-смазок и мастик, а также технология их применения для гидроизоляции, антикоррозионной защиты и ремонта строительных конструкций и оборудования.

В диссертации на тему «Комплексная защита нефтяных резервуаров от коррозии на стадии производства», автором которой является Бурмистров Н.В., предложил новый методологический подход к расчету параметров комплексной защиты резервуаров. А также разработал алгоритм расчета оптимальных параметров комплексной защиты резервуаров от коррозии. В данной диссертации была показана необходимость уточнения алгоритма расчета параметров протекторной защиты вертикальных резервуаров, и получены расчетные данные, иллюстрирующие возможность применения метода Монте-Карло при определении параметров протекторной защиты вертикальных резервуаров.

В диссертации на тему «Повышение ресурса стальных вертикальных резервуаров на основе использования лакокрасочных покрытий и ингибиторов коррозии» - автор Красиков Дмитрий Викторович, были получены следующие выводы:

1) На основании анализа литературных источников и практического опыта эксплуатации резервуаров выявлено, что ресурс резервуара ограничен вследствие критического утонения его стенок и коррозии металлоконструкций крыши со стороны паровоздушного пространства до 20-25 лет, что не соответствует нормативным срокам эксплуатации. Применение лакокрасочных покрытий и ингибиторной защиты раздельно, даже при условии их периодического возобновления также не обеспечивает нормативный срок эксплуатации.

2) Старение лакокрасочных покрытий сопровождается образованием дефектов в виде пузырей, разрушение которых приводит к развитию подпленочной коррозии металла вследствие смещения стационарного потенциала поверхности системы «металл-покрытие» в отрицательном направлении. Установлены стадийный характер разрушения покрытий и продолжительность этих стадий для различных систем лакокрасочных покрытий. При этом ресурс резервуаров не превышает 24 лет.

3) Разработан летучий ингибитор коррозии на основе алкилимидазолинов из компонентов отечественного производства с величиной защитного действия 84 - 87%. Определено давление насыщенных паров ингибитора и их рабочая концентрация в паровоздушном пространстве резервуаров.

4) Достигнуто повышение ресурса резервуаров при использовании систем комбинированной защиты в 2-4 раза. Установлено повышение защитных свойств лакокрасочных покрытий в присутствии ингибиторов коррозии, оказывающих пластифицирующее действие на материал покрытия. Рассчитано влияние среднегодовой температуры стенки на ресурс резервуаров с различными системами противокоррозионной защиты.

Глава 2 Патентные исследования

Патентные исследования - это целый комплекс мероприятий, выполняемых разработчиком для выявления путем сопоставления определенных признаков и показателей разрабатываемого объекта техники с показателями аналогичных по назначению и функционированию объектов, содержащихся в патентных и других источниках информации.

Основную роль в проведении этих исследований играет анализ патентной информации, представляющей собой совокупность сведений научно-технического и экономико-правового характера. К ее достоинствам следует отнести, прежде всего, подтвержденную патентной экспертизой достоверность, новизну и практическую полезность содержащихся в ней сведений. Важно отметить подробность описаний изобретений, сопровождаемых необходимыми графическими материалами в виде чертежей, схем и графиков. Кроме того, существенным для патентной документации является сравнительная легкость ее поиска и обработки благодаря единой международной систематизации с помощью МПК, где принята лаконичная и унифицированная форма изложения.

Для оценки результатов поиска создаются определенные правила-критерии соответствия, устанавливающие, при какой степени формального совпадения поискового образа документа с поисковым предписанием текст следует считать отвечающим информационному запросу.

Анализ литературы по вопросам конструкции тарельчатой ректификационной колонны показал, что, наряду с рассмотрением в научно-технической литературе отдельных вопросов проблема реконструкции колонны до сих пор не закрыта.

Патентный поиск - это процесс отбора соответствующих запросу документов или сведений по одному или нескольким признакам из массива патентных документов или данных, при этом осуществляется процесс поиска из множества документов и текстов только тех, которые соответствуют теме или предмету запроса.

Патентный поиск осуществляется посредством информационно-поисковой системы и выполняется вручную или с использованием соответствующих компьютерных программ, а так же с привлечением соответствующих экспертов. К достоинствам данного вида поиска следует отнести, прежде всего, подтвержденную патентной экспертизой достоверность, новизну и практическую полезность содержащихся в ней сведений. Важно отметить подробность описаний изобретений, сопровождаемых необходимыми графическими материалами в виде чертежей, схем и графиков.

В общем случае содержание патентных исследований может составлять следующее:

- исследование требований потребителей к продукции и услугам;

- обоснование конкретных требований по совершенствованию существующей и созданию новой продукции и технологии, а также организации выполнения услуг; обоснование конкретных требований по обеспечению эффективности применения и конкурентоспособности продукции и услуг; обоснование проведения необходимых для этого работ и требований к их результатам.

- обоснование предложений о целесообразности разработки новых объектов промышленной собственности для использования в объектах техники, обеспечивающих достижение технических показателей, предусмотренных в техническом задании.

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой МАХП Сарилов М. Ю.

подпись ___________

« »____________ 20__ г.

ЗАДАНИЕ №МА1

на проведение патентных исследований

Наименование работы (темы) Коррозия и методы борьбы с коррозией оборудования нефтепереработки_____________________ шифр работы (темы) ___________________________________

Этап работы курсовое проектирование, сроки его выполнения 01.09.2017 – 22.12.2017

Задачи патентных исследований: нахождение аналогов и прототипов по данной тематике,их анализ, нахождение их достоинств и недостатков КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН

Виды патентных исследований

Подразделения-исполнители (соисполнители)

Ответственные исполнители (Ф.И.О.)

Сроки выполнения патентных исследований. Начало. Окончание

Отчетные документы

Патентный поиск на тему

«Методы борьбы с коррозией»

www1.fips.ru

patentscope.wipo.int

Балдина И.В.

1.09.2017-

18.11.2017

Заполнение таблицы 1.1 –

Патентная

документация

18.11.2017-

1.12.2017

Заполнение таблицы 1.2 –

Научно-

техническая и

нормативная

документация

1.12.2017-

22.12.2017

Заполнение таблицы 1.3 –

Тенденции развития объекта

исследования

Руководитель ___________ Т. И. Башкова ______________

патентного подразделения личная подписьрасшифровка подписи дата

Руководитель подразделения ___________ М. Ю. Сарилов _______________

исполнителя работы личная подпись расшифровка подписидата

К заданию №МА1 от 01.09.2017 г.

2.2 Регламент патентного поиска

Студенту Балдиной Ирине Витальевне

Группы 4 МАб-1 по теме Коррозия и методы борьбы с коррозией оборудования нефтепереработки

Стадия Курсовое проектирование

Цель поиска информации: изучение технического уровня и тенденций развития объекта разработки. Обоснование регламента поиска: Патентные исследования являются обязательной, необъемлемой и составной частью при выполнении научно-исследовательских, опытно-конструкторских и проектно-конструкторских работ. Такой же обязательной частью они становятся сегодня при выполнении курсовых и дипломных проектов, так как выпускная квалификационная работа представляет собой одну из составляющих вышеперечисленных этапов. Предмет поиска представляет собой устройство в целом в соответствии с заданием на дипломное проектирование, классификационные рубрики определены по ключевым словам, характеризующим объект разработки, страны поиска определены в результате проведения предварительного поиска по журналам и являются ведущими в данной отрасли техники, глубина поиска достаточна для определения технического уровня и тенденций развития объекта разработки, источники информации соответствуют минимуму технической документации, которую необходимо просмотреть с целью определения технического уровня и тенденций развития объекта разработки.

Руководитель подразделения исполнителя М.Ю. Сарилов

Подпись ____________

Руководитель патентного подразделения Т.И. Башкова

Подпись ___________

2.3 Форма отчета о патентном поиске

1 Поиск проведен в соответствии с заданием № МА1 от 01.09.2017г. и Регламентом поиска № 4МАб1.1 от 01.09.2017 г.

2 Начало поиска 01.09.2017 г. Окончание поиска 22.12.2017 г.

3 Сведения о выполнении регламента поиска (указывают степень выполнения регламента поиска, отступления от требований регламента, причины этих отступлений)

4 Предложения по дальнейшему проведению поиска и патентных исследований

5 Материалы, отобранные для последующего анализа:

Таблица 1.1 - Патентная документация

Предмет поиска (объект исследования, его составные части)

Страна выдачи, вид и номер охранного документа. Классификационный индекс*

Заявитель (патентообладатель), страна. Номер заявки, дата приоритета, конвенционный приоритет, дата публикации*

Название изобретения (полной модели, образца)

Сведения о действии охранного документа или причина его аннулирования (только для анализа патентной чистоты)

1

2

3

4

5

Способ защиты от коррозии оборудования нефтепереработки

Патент РФ

2108409

С23

F11/173

Акционерное общество открытого типа "Ангарская нефтехимическая компания" (RU)

96102999/02

10.04.1998

Способ защит ы от коррозии установок первичной переработки нефти

Действует до 08.05.2018 г.

1

2

3

4

5

Способ защиты от коррозии оборудования нефтепереработки

Патент РФ

2411306

С23

F11/14

Общество с ограниченной ответственностью "Волга - антикор"

(RU)

2009129461/02

30.07.2009

Ингибитор коррозии нефтепромыслового оборудования

Нет данных

Патент РФ

2125587

C10

G33/04

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт по нефтепромысловой химии" (RU)

98103495/04

11.03.1998

Состав для обезвоживания и обессоливания нефти и защиты нефтепромыслового оборудования от асфальтено-смоло-парафиновых отложений и коррозии

Нет данных

Таблица 1.2 – Научно-техническая, конъюнктурная, нормативная документация и материалы государственной регистрации (отчеты о научно-исследовательских работах)

Предмет поиска

Наименование источника информации с указанием страницы источника

Автор, фирма (держатель) технической документации

Год, место и орган издания (утверждения, депонирования источника)

Способ защиты от коррозии оборудования нефтепереработки

https://ru-patent.info

Томин В.П. (RU);

Колыванова Е.М. (RU);

Корчевин Н.А. (RU);

Бабиков А.Ф. (RU);

Елшин А.И. (RU),

10.04.1998

www1.fips.ru

Медведев А.Д. (RU),Герасименко В.И. (RU),Кузьмин В.А. (RU),Маринин И.А.(RU),Сабитов С.С. (RU),Садивский С.Я. (RU)

10.02.2011

https://ru-patent.info

Тудрий Г.А. (RU),

Варнавская О.А. (RU),

Хватова Л.К. (RU),

Каткова Н.Б. (RU),

Орлова Л.Н. (RU),

Юдина Т.В. (RU)

27.01.1999

Таблица 1.3 – Тенденции развития объекта исследования

Выявленные тенденции развития объекта исследования

Источники информации

Технические решения, реализующие тенденции

в объектах организаций (фирм)

в исследуемом объекте

1

2

3

4

Разработка способа защиты от коррозии установок первичной переработки нефти, обеспечивающего высокую эффективность защиты.

Патент РФ

2108409

НПЗ

Цель достигается путем введения в дистиллат водного раствора полигексаметиленгуанидин-гидрата, отвечающего формуле

Полигексаметиленгуанидин-гидрат (ПГМГ H2О) получается при действии оснований на водные растворы промышленных солей полигексаметиленгуанидина - хлорида (метацида) или фосфата (фогуцида). В щелочной среде в присутствии анионов Cl- или (PO3)4- растворимость ПГМГ H2O ограничена, вследствие чего последний всплывает из водного раствора в виде нерастворимого геля, который отделяется, отжимается от маточника и промывается. При отмывке геля ПГМГ H2O от остаточных ионов происходит его полное растворение в воде. Концентрация водного раствора ПГМГ H2O составляла 20 - 25 мас.%, pH 12,0. Количество полимера в растворе можно определить по обычной для полигексаметиленгуанидинов методике. При действии соляной или фосфорной кислот на ПГМГ H2O образуются соответствующие исходные соли, что указывает на протекание обычных процессов нейтрализации. Для осуществления защиты от коррозии конденсационно-холодильного оборудования, трубопроводов и емкостей дистиллата установок первичной переработки нефти в дистиллат перед конденсацией и охлаждением в теплообменниках распыляется водный раствор ингибитора при оптимальном соотношении 5 - 20 г ингибитора (ПГМГ H2O) на 1 т выделяемого дистиллата. Добавка раствора ингибитора, содержащего меньше 5 г полимера (ПГМГ H2О) на 1 т дистиллата дает меньший антикоррозионный эффект, в увеличение его количества больше 20 г/т дает незначительное увеличение защитного эффекта и приводит к неоправданному расходу реагента.

Изобретение позволяет расширить арсенал эффективных технологичных и экономически доступных средств борьбы с коррозией черных металлов в системах добычи и транспорта нефти и газа.

Патент РФ

2411306

НПЗ, Химическое производство

Поставленная задача решается за счет того, что в состав ингибитора коррозии нефтепромыслового оборудования и нефтегазопроводов, включающий активную часть на основе карбоновых кислот, метанол, НПАВ, в отличие от прототипа дополнительно введены СФПК и масло ПОД. Активная часть ингибитора получена синтезом высокомолекулярных и среднемолекулярных карбоновых кислот с триэтилентетраамином (ТЭТА), а в качестве НПАВ он содержит смесь неонолов при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

активная часть

10,0-30,0

СФПК

10,0-40,0

метанол

10,0-40,0

смесь неонолов

1,0-4,0

масло ПОД

остальное.

Кроме того, для защиты от бактериальной коррозии предложенный ингибитор может дополнительно содержать в качестве бактерицидной добавки алкилбензилдиметиламмоний хлорид в количестве до 15 мас.%.

Технический результат, достигаемый при использовании заявленной композиции, заключается в повышении защитных свойств ингибитора и обеспечении его растворимости как в воде, так и в газовом конденсате. Полученный продукт не содержит высокомолекулярные соединения, благодаря чему достигается регулярная структура соединений, обеспечивающая формирование более плотного адсорбционного слоя и повышение эффективности защитного действия. Входящие в состав масла ПОД кетоны, эфиры и дианон, а также циклогексанон, содержащийся в СФПК, взаимодействуя с полученной активной частью ингибитора значительно усиливают ингибирующее действие предложенного реагента. При этом наличие в составе СФПК амилового спирта, растворяющегося в воде и частично в углеводородах, обеспечивает улучшение распределения ингибитора между водной и углеводородной частями агрессивной среды. Смесь неонолов, представляющих собой оксиэтилированные и оксипропилированные спирты, попадая в нефть путем диффузии из водных растворов, подавляет аномалии ее вязкости, а кроме того, улучшает образование пленки на поверхности оборудования и препятствует наводораживанию металла.

Заявляемый ингибитор готовят следующим образом. Активная часть ингибитора была получена путем конденсации ТЭТА с высокомолекулярными и среднемолекулярными карбоновыми кислотами. Смесь кислот С1020 и С68, взятых в соотношении 2:1, в реакторе с мешалкой нагревали с ТЭТА до 100°С, выдерживали до полной отгонки воды с получением смеси алифатических аминов, затем температуру поднимали до 150°С, выдерживали до полной отгонки воды с получением амидов и аминоамидов и затем температуру поднимали до 240-250°С, выдерживали до полной отгонки воды с получением имидазолинов. Содержание последних определяли по содержанию третичного азота. В зависимости от технологического регламента и температуры активная часть может содержать до 10-15% смеси алифатических аминов, до 20% амидов и амидоаминов и остальное - имидазолины. В составе композиции использовали СФПК - растворитель, изготовленный из отхода производства капролактама - спиртовой фракции процесса ректификации продуктов окисления циклогексана, например, по ТУ 24330-017-00205311-99; масло ПОД - кислородсодержащий отход производства капролактама, представляющий собой остаток ректификации продуктов окисления циклогексана и дегидрирования циклогексанола (ТУ 113-03-476-86, ТУ 2433-016-00205311-99); смесь неонолов АФ1-12 и АФ9-12 (2-5:5-8) по ТУ 2483-077-05766801-98 и метанол по ГОСТ 2222-95 Метанол технический.

Предложенную композицию получают путем непрерывного нагревания при постоянном перемешивании активной части и добавления к ней масла ПОД, СФПК, метанола и неонолов.

Указанный технический результат подтверждается данными проведенных экспериментов.

1

2

3

4

Состав позволяет одновременно обезвоживать и обессоливать нефть и защищать нефтепромысловое оборудование от асфальтено-смоло-парафиновых отложений и коррозии

ПатентРФ

2125587

НПЗ

Поставленная задача решается тем, что состав для обезвоживания и обессоливания нефти и защиты нефтепромыслового оборудования от асфальтено-смоло-парафиновых отложений и коррозии, включающий блоксополимер этилен- и пропиленоксидов на основе гликолей (Реапон-4В) общей формулы:

где m= 53 - 54; n = 31; R = H, CH3, R'(OC3H6O)m'· (C2H4O)n'·H, где m' = 24; n' = 14; R' =-CH3, -CH2-CH=CH2 и растворитель, дополнительно содержит продукт взаимодействия простого полиэфира с толуилендиизоцианатом и блоксополимер этилен- и пропиленоксидов на основе этилендиамина при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Реапон-4В - 10 - 45 Блоксополимер этилен- и пропиленоксидов на основе этилендиамина - 20 - 40 Продукт взаимодействия простого полиэфира с толуилендиизоцианатом - 5 - 10 Растворитель - Остальное В качестве блоксополимеров этилен- и пропиленоксидов используются:

1. блоксополимер этилен- и пропиленоксидов на основе гликолей, выпускаемого под товарным названием "Реапон-4В" и представляющим собой 55% водно-метанольный раствор при соотношении воды и метанола 1:4, соответственно. Используют активную основу его - "А" и товарную форму " А' " в растворителе (ТУ 66-55-54-91).

2. Блоксополимер этилен- и пропиленоксидов на основе этилентиамино - Дипроксамин-157 (ТУ 6-14-614-76), являющийся активной основой "В" 65% метального раствора, и имеет товарное название Дипроксамин-157-65М (ТУ 38.1011128-87) - " B' ". Продукт взаимодействия простого полиэфира - оксиэтилированный и оксипропилированный глицерин - с толуилендиизоцианатом при их соотношении от (n+1) - (n+3):n, соответственно, где n - число молей толуилендиизоцианата - "С. В качестве растворителей могут быть использованы, например, метанол, этанол, изопропанол, головная фракция бутиловых спиртов (ГФБС), толуол, ксилольная фракция (КФ), бутилбензольная фракция (ББФ), нефрас, моноэтиловый эфир этиленгликоля (МЭЭ ЭГ), моноэтиловый эфир диэтиленгликоля (МЭЭ ДЭГ), монобутиловый эфир этиленгликоля (МБЭ ЭЕ), монобутиловый эфир диэтиленгликоля (МБЭ ДЭГ) и их смеси с водой. Анализ отобранных в процессе поиска известных технических решений показал, что в науке и технике нет объекта, аналогичного заявляемой совокупности существенных признаков и обладающего высокими деэмульгирующими свойствами и эффектом ингибирования асфальтено-смоло-парафиновые отложения и коррозии, что позволяет делать вывод о соответствии заявляемого объекта критериям "новизна" и "изобретательский уровень". Составы готовят смешением компонентов при температуре 40-50oC. Полученные реагенты испытывают на эффективность. Испытания на деэмульгирующую активность проводят как на естественной, так и на искусственной эмульсиях.

2.4 Анализ достоинств и недостатков найденных аналогов и прототипов

После проведения патентного поиска можно сделать вывод, что на данный момент есть много патентов относящихся к способам борьбы с коррозией. Однако, не все патенты на сегодняшний день действительны. Целью новых патентов является повышение эффективности работы старых, но и стараться придумывать новые патенты, основываясь на прошлых изобретениях, стараться их модернизировать.

В патенте 2108409 отмечены следующие достоинства способа защиты оборудования установок первичной переработки нефти от коррозии: 1. Используемый ингибитор не растворим в бензинах н.к.-110, н.к.-180 и других прямогонных нефтепродуктах. 2. При использовании ПГМГ H2О не требуется введения аммиака, поскольку он является сильным органическим основанием. 3. ПГМГ H2О является не только нейтрализатором, но и одновременно выступает в качестве пленкообразователя. 4. Предлагаемый ингибитор является веществом нетоксичным и не обладает запахом. 5. Способ защиты базируется на применении ингибитора, который доступен на отечественном рынке и легко получается из водных растворов метацида и фогуцида. 6. ПГМГ препятствует развитию микроорганизмов, поэтому не способен провоцировать микробиологическую коррозию.

Недостатком является застывание при температуре ниже +5°С.

В патенте 2411306 основным достоинством является то, что эта присадка защищает металлические поверхности от коррозии как при нормальной так и при повышенной температуре. Так же было обнаружено, что карбоновая кислота в соединении со многими элементами, такими как фторид или фторкарбоксилат, триазол и др. значительно улушает высокотемпературные антикоррозионные свойства металлов. Недостатком является то, что может происходить микробиологическая индуцированная коррозия.

В патенте 2320385 основным достоинством является, то что данное изобретение выполняет сразу несколько функций, что позволяет значительно снизить затраты на проведение данных операций по отдельности другими способами. Его структура улучшает распределение ингибитора между водной и углеводородной частями агрессивной среды. Недостатком является невысокая прочность, сложный способ получения.

Глава 3 Способы защиты от коррозии 3.1 Основные теоретические сведения

Коррозия - это процесс разрушение метала при его физико-химическом воздействии с внешней средой. Коррозию разделяют на 3 вида: химическую, электрохимическую, механическую.

При эксплуатации, оборудование на нефтяных предприятиях выходит из строя чаще всего, из-за коррозионных воздействий на них. Оно подвергается воздействию коррозии с наружной и с внутренней стороны. Наружная сторона подвергается коррозии под действием окружающей среды: атмосферная влага и содержащиеся в воздухе частиц агрессивных веществ. С внутренней стороны коррозия зависит от химического состава нефтепродуктов, наличие в топливе воды и частоты заполнения их нефтепродуктами. На активность коррозионного процесса влияют влага и температура окружающей среды, а так же, стойкость стали из которой изготовлена аппаратура.

3.2 Зоны коррозионного воздействия

Чаще всего внутренняя сторона технологических машин подвергается равномерной, язвенной, щелевой и ножевой коррозии. Скорость равномерной коррозии составляет около 0,04 до 1,1 мм/год, скорость язвенной коррозии значительно больше скорости равномерной коррозии и может достигать до 8 мм в год. Внутренняя поверхность имеет три зоны, где наиболее ярко выражены коррозионные явления. К первой относят крышу и верхние пояса корпуса. Коррозия здесь происходит из за образование на поверхности метала пленки влаги, которая насыщается кислородом воздуха, углекислым газом и сероводородом. Ко второй зоне относят днище и первый пояс оборудования. Третья зона является область попеременного смачивание стенки аппаратуры нефтью.

3.3 Предлагаемый способ повышения эффективности защиты коррозии

Был произведен обзор литературных источников (книг, журналов, научных публикаций, статей, обзор диссертаций), дано определение основным направлениям данного вопроса и произведен патентный поиск с целью изучения новых способов защиты от коррозии. По данному вопросу было найдено 3 патента. На основе полученных данных, я предлагаю получить реактив, который сохраняет свойства текучести и гомогенности (не расслаивается) неограниченный период времени, не застывает при температуре не ниже +5°C; при его производстве не применяются какие-либо химические реактивы или другие вещества; это готовый продукт, который не требует какого-либо приготовления перед использованием.

Технический результат достигается способом, который включает применение для химических установок водного мицелла-молекулярного раствора стеариламина (октадециламина, 1-амино-октадекана), реагент ОДАКОН, выпускаемый по ТУ 2413-001-26569631-2014.

Этот способ защиты универсален, т.е. он предусматривает производить защиту от коррозии и накипи как на работающем оборудовании и трубопроводах, так и на остановленном оборудовании.

Данный метод защиты устраняет вышеуказанные недостатки.

Заключение

В данной научно-исследовательской работе рассмотрена проблема антикоррозионных покрытий для оборудования нефтепереработки. Данная проблема существовала всегда и самым лучшим методом является замена покрытия.

Изучены различные виды антикоррозионных покрытий с разной степенью эффективности. Произведен патентный поиск и сделаны выводы об изученном материале.

На сегодняшний день возможности повышения межремонтного срока эксплуатации оборудования с помощью современных коррозионностойких покрытий набирает обороты. Так как коррозия на нефтеперерабатывающем предприятии играет огромную роль в снижении эффективности работы, с ней нужно бороться.

Список использованных источников

1 Хохлачева, Н. М. Коррозия металлов и средства защиты от коррозии : учеб. пособие / Н.М. Хохлачёва, Е.В. Ряховская, Т.Г. Романова. — М. : ИНФРА-М, 2016. — 118 с.

2 Жарский, И. М. Технологические методы обеспечения надежности деталей машин : учебник / И.М. Жарский. – Минск : Выш. шк., 2010. – 336 с.

3 Неверов, А. С. Коррозия и защита материалов: Учебное пособие / А.С. Неверов, Д.А. Родченко, М.И. Цырлин. – М.: Форум: НИЦ ИНФРА-М, 2015. - 224 с.

4 Клинов, И. Я. Коррозия химической аппаратуры и коррозионностойкие материалы / И.Я. Клинов. – М.: Госхимиздат, 1950. – 589 с.

5 Лабутин, А. Л. Антикоррозионные и герметизирующие материалы на основе синтетических каучуков / А.Л. Лабутин. – Л.: Химия, 1982. – 214 с.

6 Ахметов, С.А. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа : Учебное пособие / С.А. Ахметов, Е.Т. Сериков, И.Р. Кузеев, М.И. Баязитов: Под ред. С.А. Ахметова. - СПб.: Недра, 2006. - 868 с.

7 Бондаренко, Б.И. Альбом технологических схем / под. ред. Б.И. Бондаренко - М.: Химия. 1983. - 126 с.

8 Дытнерский, Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию / Ю.И. Дытнерский, Г.С. Борисов, В.П. Брыков.-2-е изд., перераб. и доп.- М.: Химия, 1991.-496 с.

9 Тимонин, А.С. Основы конструирования и расчета химико­технологического и предохранительного оборудования: Справочник. Т1.- Калуга: издательство Н. Бочкаревой, 2002.- 852 с.

10 Рудин, М.Г. Карманный справочник нефтепереработчика / М.Г. Рудин. – М. : ОАО ЦНИИТЭнефтехим, 2004. – 332 с.

11 Поникаров, И. И. Машины и аппараты химических производств и нефтегазопереработки / И. И. Поникаров, М. Г. Гайнуллин. – М. : Альфа-М, 2006. – 605 с.

12 Федеральное государственное бюджетное учреждение. Федеральный институт промышленной собственности. – URL: http://www1.fips.ru.

13 Всемирная организация интеллектуальной собственности. -URL: https://patentscope.wipo.int.

14 ГОСТ Р 15.011-96. Патентные исследования. – Введ. 1996-01-01. – М: ЦНИИ «ЦЕНТР»

15 Пат. 2108409 Российская Федерация, МПК С23 F11/173. Способ защиты от коррозии установок первичной переработки нефти / Томин В.П. (RU); Колыванова Е.М. (RU); Корчевин Н.А. (RU); Бабиков А.Ф. (RU); Елшин А.И. (RU); патентообладатель Акционерное общество открытого типа "Ангарская нефтехимическая компания" (RU)– № 96102999/02; заявл. 10.04.1998; опубл. 10.04.1998. – 4 с.

16 Пат. 2411306 Российская Федерация, МПК С23 F11/14. Ингибитор коррозии нефтепромыслового оборудования / Медведев А.Д. (RU), Герасименко В.И. (RU), Кузьмин В.А. (RU), Маринин И.А.(RU), Сабитов С.С. (RU), Садивский С.Я. (RU); патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Волга - антикор" (RU) – № 2009129461/02; заявл. 30.07.2009; опубл. 10.02.2011 . – 3 с.

17 Пат. 2125587 Российская Федерация, МПК C10 G33/04. Состав для обезвоживания и обессоливания нефти и защиты нефтепромыслового оборудования от асфальтено-смоло-парафиновых отложений и коррозии / Тудрий Г.А. (RU), Варнавская О.А. (RU), Хватова Л.К. (RU), Каткова Н.Б. (RU), Орлова Л.Н. (RU), Юдина Т.В. (RU); патентообладатель Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт по нефтепромысловой химии" (RU)

– № 98103495/04; заявл. 11.03.1998; опубл. 27.01.1999. – 4 с.