Odabrani biljni ekstrakti kao inhibitori korozije čelika u proizvodno-transportnim sustavima ugljikovodika

Poslijediplomski studij

Autor: dr. sc. Katarina Žbulj, mag. ing. petrol.

Od samih početaka svoje djelatnosti, naftna industrija se susreće s problemom korozije s obzirom da je većina procesne opreme i cjevovoda u naftnoj industriji izrađena od ugljičnog čelika. U većini slučajeva, ovisno o tipu ležišta, proizvodnja ugljikovodika podrazumijeva i proizvodnju određene količine slojne vode. Uz slojnu vodu, proizvedeni fluid u sebi može sadržavati nečistoće poput pijeska, aditiva, koji su bili primijenjeni tijekom procesa proizvodnje (biocidi, inhibitori stvaranja kamenca, deemulgatori i sl.), ali i otopljenog plina, ugljikova dioksida (CO2) i sumporovodika (H2S). Kako s godinama dolazi do starenja proizvodnih polja, tako se udio vode u proizvedenom fluidu povećava. Spomenuti ugljikov dioksid i sumporovodik, otopljeni u vodi, stvaraju korozivnu sredinu. Sastri (2011.) koroziju definira kao razaranje materijala uzrokovano agresivnom okolinom u kojoj se materijal nalazi. Posljedice korozije u naftnoj industriji mogu utjecati na okoliš (može doći do izljeva fluida) a također, zbog oštećenja opreme, osim utjecaja na okoliš, imaju i velik ekonomski utjecaj. U sustavima u kojima je prisutna voda, doći će do elektrokemijske korozije. Dio naftno-plinskog sabirno-transportnog sustava, koji je najizloženiji djelovanju korozivnog medija su priključni i sabirni cjevovodi, jer tim dijelom sustava protječu neobrađeni proizvedeni fluidi, te slanovodi kojima se nakon obrade fluida na sabirnoj ili centralnoj plinskoj stanici, izdvojena slojna voda transportira do utisnih bušotina. Neki od tipova korozije, koji se mogu naći u naftnoj industriji, prikazani su na slici 1.

slika1-odlagalište_hr.jpg

Slika 1 Primjeri različitih oblika korozije: (a) jednolika korozija, (b) jamičasta korozija, (c) erozijska korozija (Bhardwaj, 2020.)

Jedan od načina usporavanja korozije ugljičnih čelika, je primjena inhibitora korozije. To su najčešće organski inhibitori. U cilju smanjenja negativnog utjecaja inhibitora korozije na okoliš, u novije vrijeme sve se više ispituju biorazgradivi i manje toksični, a time i ekološki prihvatljiviji tzv. zeleni inhibitori korozije (engl. Green corrosion inhibitors). Trenutno se najviše ispituju biljni ekstrakti kao zeleni inhibitori korozije.

U ovom istraživanju, kako bi se ispitala njihova učinkovitost kao inhibitora korozije, testirani su ekstrakti nekih samoniklih biljaka koje se mogu naći u Hrvatskoj. Za preliminarno istraživanje odabrano je deset komercijalno dostupnih biljnih ekstrakata kao potencijalnih inhibitora korozije ugljičnog čelika u simuliranoj slojnoj vodi zasićenoj s CO2. Cilj provedenog laboratorijskog istraživanja bio je odabrati ekstrakte na temelju njihove učinkovitosti i ispitati mogućnost njihove primjene kao zelenih inhibitora korozije u naftnoj industriji. Nakon preliminarnih istraživanja, ekstrakt vrkute (slika 2a) i ekstrakt korijena maslačka (slika 2b) pokazali su učinkovitost veću od 90%. Stoga su ta dva ekstrakta dodatno istražena.

 

20220429 2

(a)                                                                                                                         (b)

Slika 2 2 Primjeri (a) cvijeta vrkute i (b) korijena maslačka (Plantea, 2021.a, Plantea, 2021.b)

Djelotvornost odabranih ekstrakata biljaka kao korozijskih inhibitora utvrđena je elektrokemijskim metodama tj. polarizacijskom metodom s Tafelovom ekstrapolacijom te elektrokemijskom impedancijskom spektroskopijom (EIS) u simuliranoj slojnoj vodi zasićenoj s CO2 u stacionarnim i protočnim uvjetima (slika 3 i slika 4).Slika 3

Figure 3 Usporedba djelotvornosti ekstrakta vrkute i ekstrakta korijena maslačka dobivenih potenciodinamičkom metodom s Tafelovom ekstrapolacijom (Žbulj, 2021.)

Slika 4

Slika 4 Usporedba djelotvornosti ekstrakta vrkute i ekstrakta korijena maslačka dobivenih metodom elektrokemijske impedancijske spektroskopije (Žbulj, 2021.)

Oba biljna ekstrakta pokazala su se kao djelotvorni inhibitori korozije i u stacionarnim i u protočnim uvjetima. U stacionarnim uvjetima, u usporedbi s ekstraktom cvijeta vrkute (IE= 92,68 %), s ekstraktom korijena maslačka postignuta je veća djelotvornost IE= 98,37 %. No, u protočnim uvjetima, s ekstraktom korijena maslačka nije postignuta djelotvornost veća od 90 %, dok je postignuta djelotvornost s ekstraktom cvijeta vrkute gotovo jednaka djelotvornosti u stacionarnim uvjetima (IE= 91,59 %). Oba ekstrakta pokazala su se kao mješoviti tip korozijskih inhibitora.

Reference:

Bhardwaj, A., 2020., Fundamentals of Corrosion and Corrosion Control in Oil and Gas Sectors, U: SAJI, V.S., UMOREN, S.A., ur., Corrosion Inhibitors in the Oil and Gas Industry, Weinheim, Germany, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, pp 41-76

Plantea, 2021.a, Vrkuta, URL: https://www.plantea.com.hr/vrkuta/ (24.03.2021.)

Plantea, 2021.b, Maslačak, URL: https://www.plantea.com.hr/maslacak/ (24.03.2021.)

Sastri, V. S., 2011., Green Corrosion Inhibitors: Theory and Practice, Hoboken, New Jersey, John Wiley & Sons, Inc.

Žbulj, K., 2021., Odabrani biljni ekstrakti kao inhibitori korozije čelika u proizvodno-transportnim sustavima ugljikovodika, doktorska disertacija, Rudarsko-geološko-naftni fakultet, Sveučilište u Zagrebu, Zagreb, 07.12.2021.


Katarina Žbulj, mag. ing. petrol. je poslijedoktorandica na Zavodu za naftno-plinsko inženjerstvo i energetiku, na Rudarsko-geološko-naftnom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu. Doktorirala je 07.12.2021. godine s doktorskim radom pod nazivom Odabrani biljni ekstrakti kao inhibitori korozije čelika u proizvodno-transportnim sustavima ugljikovodika.

E-portfolio https://moodle.srce.hr/eportfolio/user/view.php?id=18039

ResearchGate Link

Google Scholar Link

CROSBI https://www.bib.irb.hr/pretraga?operators=and|%C5%BDbulj,%20Katarina%20%2833183%29|text|profile

Stranica projekta Link