ЗАЩИТНЫЙ СОСТАВ ОТ ОБРАЗОВАНИЯ ПИРОФОРНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ, ОБРАЗОВАННЫХ СОЕДИНЕНИЯМИ СЕРОВОДОРОДА С ЖЕЛЕЗОМ Российский патент 2020 года по МПК C23F15/00 C01G49/12 

Изобретение относится к защитным составам на основе полиуретана, позволяющим защитить от образования пирофорных отложений металлические поверхности, и может быть использовано в нефтегазовой отрасли.

Пирофорные отложения - вещества, способные при взаимодействии с кислородом воздуха самовозгораться. Основная причина их взаимодействия с кислородом воздуха и окисления - наличие в их составе сульфидов железа, которые образуются в результате реакции железа и оксидов с сероводородом и элементарной серой. Основная часть пирофорных отложений образуется на внутренней поверхности резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов. Основные реакции образования сульфидов в пирофорных отложениях:

Fe₂O₃+3H₂S=Fe₂S₃+3H₂O;

FeO+H₂S=FeS+H₂O;

Fe+H₂S=FeS+H₂.

Для предотвращения образования пирофорных отложений необходимо исключить взаимодействие сероводорода с железом и оксидами железа на внутренней поверхности резервуаров. Для этого можно использовать покрытия, устойчивые к воздействию нефти и нефтепродуктов.

Известен способ предотвращения образования пирофорных отложений из сероводородсодержащих нефтепродуктов (Патент на изобретение RU 2253698С1, МПК C23F 15/00, C01G 49/12, 2005 г.), заключающийся в заполнении свободного пространства резервуаров, содержащих нефть и нефтепродукты, газообразным азотом с избыточным давлением 50-500 мм вод. ст. и содержанием свободного кислорода не более 5 об. %. Недостатком этого способа является его дороговизна за счет необходимости установки оборудования для поддержания давления газообразного азота в паровоздушном пространстве резервуара для хранения нефти и нефтепродуктов.

Существует способы обработки пирофорных отложений различными веществами для их дезактивации либо окисления: использование ингибитора ИНФХ-1 (SU 825102, 30.04.1981), трилона Б (SU 1404462, 23.06.1988), водного раствора гидролизованного привитого сополимера акрилонитрила и бутадиенстирольного каучука (SU 1404463, 23.06.1988) для снижения скорости реакции окисления, использование в качестве дезактиватора культуры тионовых бактерий Thiobacillus ferrooxidans (патент на изобретение ЕА 201500894А1, МПК C01G 49/12, B01D 53/84, C12N 1/20, C12R 1/01, 2016 г.) и другие.

Недостатками этих способов является дороговизна (использование дорогих реагентов), сложность доставки реагентов. Также они предусматривают обработку уже образовавшихся отложений и не предназначены для защиты от их образования. Такие способы остаются пожароопасными, т.к. требуют опорожнения резервуаров перед их обработкой, что не исключает возможности самовозгорания пирофорных отложений.

Полиуретановое покрытие является устойчивым к воздействию нефти и нефтепродуктов, однако не является надежной защитой от воздействия сероводорода, содержащегося в нефти и нефтепродуктах.

Техническим результатом изобретения является получение масло-бензостойкого покрытия с защитными свойствами от образования пирофорных отложений и снижение скорости коррозии металлической поверхности.

Новым в рецептуре состава является сочетание полиуретановой смолы с диоксидом титана, мас.ч.: полиуретановая смола 100; диоксид титана 1,0-1,5; отвердитель – 26, растворитель Р-4 20. Добавление диоксида титана, являющегося катализатором окисления сернистых соединений, позволяет снизить количество сероводорода, который взаимодействует с железом в стенке резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов.

Техническую сущность и преимущества предлагаемого состава иллюстрируют следующие примеры:

1. В 100 мас.ч. полиуретановой смолы при постоянном перемешивании вводят 20 мас.ч. растворителя Р-4, 26 мас.ч. отвердителя. В качестве материала образцов для всех видов испытаний использовали образцы из малоуглеродистой стали типа Ст3 размерами 100×40×4 мм. Подготовка включала в себя очистку поверхности растворителем (Растворитель универсальный №1) и последующую ручную чистку абразивной шкуркой с последовательным применением шкурок Р60, Р100, Р120. Нанесение состава на стальные образцы производили при помощи кисти. Получаемые покрытия сушили в естественных условиях при относительной влажности воздуха 55-60% в течение 10 дней. Толщина покрытия во всех случаях составляла 100-130 мкм. Оценку адгезии проводили в соответствии ГОСТ 32702.2-2014. Стойкость покрытия к статическому воздействию жидкости (прямогонный бензин) оценивали по ГОСТ 9.403-80 (метод А) по визуальному состоянию внешнего вида и изменению адгезии покрытий. Коррозионную стойкость покрытия оценивали по ГОСТ Р 9.905-2007.

2. В 100 мас.ч. полиуретановой смолы при постоянном перемешивании вводят последовательно 1 мас.ч. диоксида титана, 20 мас.ч. растворителя Р-4, 26 мас.ч. отвердителя. Проведение испытаний проводилось аналогично с примером 1.

3. В 100 мас.ч. полиуретановой смолы при постоянном перемешивании вводят последовательно 1,3 мас.ч. диоксида титана, 26 мас.ч. отвердителя. Проведение испытаний проводилось аналогично с примером 1.

4. В 100 мас.ч. полиуретановой смолы при постоянном перемешивании вводят последовательно 1,5 мас.ч. диоксида титана, 20 мас.ч. растворителя Р-4, 26 мас.ч. отвердителя. Проведение испытаний проводилось аналогично с примером 1.

5. В 100 мас.ч. полиуретановой смолы при постоянном перемешивании вводят последовательно 1,7 мас.ч. диоксида титана, 20 мас.ч. растворителя Р-4, 26 мас.ч. отвердителя. Проведение испытаний проводилось аналогично с примером 1.

В табл. 1 дана рецептура предлагаемого состава. В табл. 2 представлены данные по физико-механическим и защитным свойствам.

Изменение содержания диоксида титана приводит к изменению свойств получаемого покрытия. Увеличение стойкости покрытия и снижение скорости коррозии при воздействии сероводорода осуществляется за счет каталитического воздействия диоксида титана. Снижение скорости коррозии говорит об отсутствии возникновения пирофорных отложений, т.к. наблюдается снижение образования продуктов коррозии.

Изобретение относится к защитным составам на основе полиуретана, позволяющим защитить металлические поверхности от образования пирофорных отложений, и может быть использовано в нефтегазовой отрасли, в том числе для окрашивания металлических поверхностей. Сущность изобретения заключается в сочетании полиуретановой смолы с диоксидом титана при следующем соотношении компонентов защитного состава, мас. ч.: полиуретановая смола 100; диоксид титана 1,0-1,5; растворитель Р-4 20; отвердитель 26. Технический результат: получение маслобензостойкого покрытия с защитными свойствами от образования пирофорных отложений и снижение скорости коррозии металлической поверхности. 2 табл.

Защитный состав от образования пирофорных отложений, образованных соединениями сероводорода с железом, включающий полиуретановую смолу, отвердитель, раcтворитель Р-4, отличающийся тем, что он дополнительно содержит диоксид титана при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

полиуретановая смола 100 диоксид титана 1,0-1,5 отвердитель 26 растворитель Р-4 20