Защитный состав от образования пирофорных отложений, образованных соединениями сероводорода с железом
Владельцы патента RU 2737908:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановская пожарно-спасательная академия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий" (ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России) (RU)
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.
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.
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 |