Российские ученые выяснили, что диметилсульфоксид — соединение с высокой растворяющей способностью — препятствует образованию кристаллов, которые появляются в нефте- и газопроводах при снижении температуры или повышении давления и мешают нормальной транспортировке углеводородного сырья. Предложенный реагент позволит эффективно и безопасно бороться с образованием пробок. Статья опубликована в Chemical Engineering Journal.
Некоторые низкомолекулярные соединения углерода, например метан, этан, пропан и углекислый газ, при определенном сочетании температуры и давления образуют с водой кристаллические льдоподобные соединения — газовые гидраты, которые оседают на стенках труб и промыслового оборудования при температурах около нуля, и этим создают осложнения при транспортировке нефти и газа. Проблема особенно актуальна для морских и шельфовых месторождений, а также для северных регионов.
Ученые из РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, Сколтеха и Института неорганической химии имени А.В. Николаева СО РАН показали, что диметилсульфоксид может выступать в качестве эффективного ингибитора газовых гидратов. Это синтетическое вещество применяется в химии в качестве растворителя, в быту для удаления пятен краски, а в медицине как противовоспалительное и обезболивающее средство. Диметилсульфоксид почти не токсичен и нелетуч и поэтому намного безопаснее метанола, который сейчас широко используется в качестве ингибитора.
Ученые оценили влияние различных концентраций диметилсульфоксида на температуру и давление, при которых может существовать гидрат метана. Для этого они синтезировали газовый гидрат в автоклаве, а затем разлагали его, повышая температуру. Оказалось, что добавление диметилсульфоксида в высоких концентрациях приводит к значительному снижению температуры, при которой метан образует гидраты — до -31 °С.
Кроме того, ученые сравнили антигидратные свойства диметилсульфоксида с другими химическими соединениями, которые уже используются в нефтегазовой отрасли. Оказалось, что при невысоких концентрациях наиболее эффективно препятствует образованию гидратов метанол, а диметилсульфоксид близок по ингибирующей способности к моноэтиленгликолю. Начиная с 53% диметилсульфоксид превосходит даже метанол. Исследователи также оценили затраты на ингибиторы. Самым дешевым оказался метанол, но при этом нужно учитывать, что его высокая летучесть приводит к значительным потерям. Из-за более высокой температуры кипения диметилсульфоксид стабильнее, хотя его стоимость выше, чем у остальных соединений.
«Диметилсульфоксид эффективнее при высоких концентрациях, чем традиционные ингибиторы гидратообразования, а также лучше совместим с солями в водном растворе, что актуально для газовых и нефтяных месторождений с минерализованной пластовой водой. Важное его преимущество — сравнительно низкая токсичность. Поэтому использование диметилсульфоксида вместо метанола и моноэтиленгликоля на объектах нефтегазовой отрасли может способствовать как уменьшению экологической нагрузки на окружающую среду, так и снижению вредного влияния на здоровье работников нефтегазовых предприятий», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Антон Семенов.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
