Изучение ингибирующих свойств резервуарного нефтяного шлама  для разработки антикоррозионных покрытий

Чхаидзе Д. Т., Мегрелишвили З. Н., Лория М. Д.,  Государственный университет им. Шота Руставели, Батуми, Грузия

Введение. При добыче, транспортировке и переработке нефти и газа в большом количестве накапливаются нефтесодержащие отходы разного типа и состава. Например, в 2000 г. на предприятиях ОАО «Газпром» образовано 10,0 тыс. т отходов (70 %  жидких, 30 % пастообразных и твердых), а на отдельных объектах отрасли — от 578 до 2 510 т. Несмотря на многообразие, нефтяные шламы можно разделить на три основные группы (в скобках указаны условия образования):

— грунтовые (пролив нефтепродуктов на почву при производственных операциях или аварийных ситуациях);

— придонные (оседание разлившихся нефтепродуктов на дно водоемов);

— резервуарные (хранение и перевозка нефтепродуктов в емкостях разной конструкции).

 

В основном такие шламы используют для выделения нефтяной фракции или  производства шламобетонов для дорожного строительства.

 

Почти все виды нефтяных отходов  содержат ингибиторы коррозии.

 

Цель работы — определение физико-химических характеристик резервуарного нефтяного шлама (РНШ) терминала г. Батуми, изучение ингибирующих свойств его водной вытяжки и возможности утилизации шлама в производстве антикоррозионных лакокрасочных покрытий.

 

Объект и методы исследования. Резервуары, используемые при переработке и хранении нефти и нефтепродуктов, со временем необходимо зачищать, поскольку на их дне и стенках образуются отложения — нефтяной шлам, который уменьшает полезную площадь резервуара и может повлиять на качество нефтепродуктов. Плановую зачистку резервуара проводят не реже одного раза в год (частота зависит от вида нефтепродуктов). Зачищают резервуар также при смене нефтепродукта, заливаемого в него, или подготовке к ремонту. По результатам многих исследований, в РНШ соотношение нефтепродуктов, воды и механических примесей (частиц песка, глины, ржавчины и т. д.) существенно колеблется: углеводороды составляют 5–90 %, вода 1–52 %, твердые примеси 0,68–65 %. Вследствие этого физико-химические показатели РНШ также изменяются в широком диапазоне: плотность 830–1 700 кг/м³, температура застывания −3…+80 ºС, температура вспышки 35–120 ºС.

 

При попадании воды в  нефтепродукты происходит образование устойчивых эмульсий типа вода – масло, что обусловлено присутствием природных стабилизаторов из разряда асфальтенов, смол и парафинов, содержащихся в нефтепродуктах. Обычно основная часть РНШ состоит из жидко-вязких продуктов с высоким содержанием органических веществ, воды и небольшим количеством механических примесей.

 

В настоящее время Батумский нефтяной терминал осуществляет перевалку трех видов сырой нефти из Азербайджана и Казахстана. В табл. 1 показаны их усредненные физико-химические показатели, определявшиеся на протяжении шести месяцев 2011 г. Анализы проведены  в Батумской лаборатории Грузинского  филиала  ICB  (Intertek  Caleb  Brett)  в  соответствии со стандартами ASTM.

Таблица 1

Физико-химические показатели сырой нефти

 

В этот же период проведены анализы продукта из расположенного на территории терминала накопителя, в который собирали РНШ от трех вышеупомянутых видов нефти. Накопленный шлам (2 00–2 500 т) представляет собой вязкую массу темно-коричневого цвета плотностью 933,1 кг/м³ при 80 ºС; содержание воды 13,3 %, механических примесей — 0,443 %, серы — 0,257 %; температура застывания +3,0 ºС.

Для определения возможности утилизации собранного РНШ при производстве антикоррозионных лакокрасочных покрытий проведены исследования его ингибирующих свойств. Водную вытяжку готовили кипячением 100 г РНШ в 1 л воды в течение 1 ч, после остывания фильтровали и применяли для проведения ускоренных антикоррозионных испытаний. Для сравнения использовали ингибитор коррозии «Малкор» (ТУ 2415-004-56478541-06) и  дистиллированную воду. Пластины размерами 30 ´ 50 мм из стали марки Ст08 помещали на 60 дней в ванночки:

— с раствором хлорида натрия в дистиллированной воде;

— раствором ингибитора коррозии «Малкор»;

— водной вытяжкой РНШ.

Коррозию оценивали визуально по величине корродированной поверхности пластин.

Результаты и обсуждение. Данные, приведенные на рис. 1, показывают, что водная вытяжка РНШ обладает явно выраженным ингибирующим свойством, благодаря чему РНШ можно использовать для производства антикоррозионных покрытий или улучшения их свойств.

 

              

Рис. 1. Коррозия стали Ст08 в дистиллированной воде (А), водной вытяжке РНШ (B) и растворе ингибитора коррозии «Малкор» (С)

На нефтеперерабатывающих заводах при контактной очистке трансформаторного масла синтетическим алюмосиликатным адсорбентом образуются отходы — адсорбционный нефтяной шлам (АНШ). Он представляет собой продукт регенерации адсорбента, уловленный мокрыми скрубберами. В состав АНШ входят  90–94 % алюмосиликата и 5–8 % нефтяного кокса (смеси высококонденсированных ароматических углеводородов и нафтенов). На основе исследований АНШ разработана технология производства антикоррозионных грунтовочных композиций и шпатлевок (Чхаидзе Д. Т.). Ингибирующие свойства водной вытяжки АНШ иллюстрирует рис. 2.

Рис. 2. Коррозия стали Ст08 в дистиллированной воде (А) и водной вытяжке АНШ (B)

В табл. 2  приведены составы грунтовых композиций, разработанные на основе АНШ, а в табл. 3 — результаты  их антикоррозионных испытаний.

Таблица 2

Состав водоразбавляемой грунтовки на основе дисперсионного

поливинилацетата (ДПВА)

 

 

Таблица 3

Данные антикоррозионных испытаний грунтовок на основе ДПВА в 3 %-м растворе хлорида натрия

 

 

Заключение. Сравнение рис. 1 и 2 показывает, что РНШ и АНШ обладают практически одинаковыми ингибирующими свойствами, что позволяет предположить  перспективность использования РНШ для производства антикоррозионных лакокрасочных материалов. Это даст возможность улучшить состояние окружающей среды и расширить материальную базу производства лакокрасочных изделий.

 

  The Study of Tank Oil Sludge Inhibiting Properties for Development of Anticorrosion Coatings  

 

 Chkhaidze D. T., Megrelishvili Z. N., Loria M. D., Shota Rustaveli State University, Batumi, Georgia

 

Inhibiting properties of the tank oil sludge are considered. Physical and chemical characteristics of oil and oil sludge are given. It is shown that the aqueous extract of the reservoir oil sludge has obviously marked inhibiting properties; it allows recommending sludge for producing anticorrosion paint and varnish coatings.

 

 

Сведения об авторах
 

Чхаидзе Давид Тариелович, канд. техн. наук, ассоциированный проф., департамент технологий и инженерного менеджмента, инженерно-технологический факультет, Государственный университет им. Шота Руставели,  ул. Ниношвили, 35, Батуми, 6010, Грузия. Моб. +995 (57)  22-00-07. E-mail

Мегрелишвили Зураб Неврович, д-р техн. навк, проф., департамент технологий и инженерного менеджмента, инженерно-технологический факультет, Государственный университет им. Шота Руставели,  ул. Ниношвили, 35, Батуми, 6010, Грузия.  Тел. (+995) (422) 27-68-49, моб. +995 (93) 30-59-79. E-mail

Лория Мадона Давидовна, академический доктор, ассистент-профессор, департамент технологий и инженерного менеджмента, инженерно-технологический факультет, Государственный университет им. Шота Руставели,  ул. Ниношвили, 35, Батуми, 6010, Грузия.  Моб. +995 (93) 56-71-56. E-mail