Молекулярный дизайн, разработка методов синтеза и исследование новых ингибиторов кислотной коррозии стали класса замещенных пиримидотриазолов из карбоновых кислот, в том числе в составе продуктов маслопереработки

Кислотные обработки нефтяных и газовых скважин, как правило, используются для создания искусственных каналов в карбонатных пластах и повышения их проницаемости за счет растворения глины и других материалов, закупоривающих поры вблизи ствола скважины. В качестве кислот, закачивающихся в пласт через скважины, используются уксусная, соляная либо смесь плавиковой и соляной кислот. Поскольку данные растворы могут вызвать серьезную коррозию, как обсадных труб, так и колонны гибких насосно-компрессорных труб, для такой обработки необходимо применение так называемых ингибированных кислот, получаемых путем внесения ингибиторов коррозии в вышеупомянутые растворы кислот. А наличие в структуре ингибитора гетероциклического фрагмента и длинноцепочечного углеводородного радикала дополнительно способствует образованию пленок на поверхности металла, которые характеризуются низкой растворимостью в водной и нефтяной фазах и защищает металл от агрессивной среды, блокируя гальванические механизмы коррозии, предотвращая образование солеотложений на поверхности оборудования и трубопроводов. В связи с этим данный проект направлен на решение фундаментальной научной задачи в области молекулярного дизайна новых ингибиторов коррозии стали марки Ст3 в кислых средах. В рамках проекта планируется проведение теоретического обоснования и разработки методов направленного синтеза высокоэффективных ингибиторов коррозии класса пиримидотриазолов на основе индивидуальных карбоновых кислот, а также исследование механизмов и маршрутов реакций и доказательство структуры соединений с применением комплекса современных физико-химических методов анализа. При этом будут использованы квантово-химические расчеты на основе теории функционала плотности для прогнозирования ингибирующей активности предполагаемых ингибиторов коррозии на стадии их молекулярного дизайна. Особое внимание в ходе исследований будет уделено разработке методов получения ингибиторов коррозии на основе дешевого возобновляемого сырья – растительных масел (приоритет отдается маслам культур, произрастающих на территории РФ: подсолнечное, кукурузное, соевое) и продуктов их промышленной переработки (соапстоки, дистиллированные жирные кислоты). Такой подход позволит максимально сократить себестоимость готовой продукции, а также позволит производить ингибиторы без использования импортных реактивов и компонентов, что соответствует актуальной на сегодняшний день стратегии импортозамещения в рамках политики развития внутренних производственных мощностей страны. С применением потенциометрических электрохимических измерений, импедансной и рентгенофотоэлектронной дифрактометрии, прямых коррозионных испытаний, а также квантово-химических расчетов планируется выявление зависимостей пассивирующего действия и механизмов ингибирования стали полученными производными пиримидотриазолов от их структуры. Кроме этого, предполагается исследование композиционных составов на основе пиримидотриазолов с добавлением различных синергетических добавок с целью повышения ингибирующего действия подобных защитных композиций. Таким образом, в результате выполнения проекта будут предложены новые направления использования растительных масел и продуктов их переработки, разработаны лабораторные методики синтеза ранее неизвестных высокоэффективных ингибиторов коррозии сталей класса замещенных пиримидотриазолов, дигидропиримидотриазолов и тетрагидропиримидотриазолов, а также проведено комплексное теоретическое и экспериментальное обоснование проявляемых ими антикоррозионных свойств.