Aplicação de sabões de ácidos graxos epoxidados como inibidores de corrosão em oleoduto

Corrosion usually occurs in pipelines, so that it is necessary to develop new surface treatments to control it. Surfactants have played an outstanding role in this field due to its capacity of adsorbing on metal surfaces, resulting in interfaces with structures that protect the metal at low surfacta...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2010
Main Author: Wanderley Neto, Alcides de Oliveira
Orientador/a: Dantas, Tereza Neuma de Castro
Format: Tese
Language:por
Published: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Department: Físico-Química; Química
Assuntos em Português:
Assuntos em Inglês:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:http://repositorio.ufrn.br:8080/jspui/handle/123456789/17721
Citação:WANDERLEY NETO, Alcides de Oliveira. Aplicação de sabões de ácidos graxos epoxidados como inibidores de corrosão em oleoduto. 2010. 227 f. Tese (Doutorado em Físico-Química; Química) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2010.
Resumo Português:O fenômeno da corrosão está presente em oleodutos e por isso existe a necessidade de desenvolver novos materiais que controle tal fenômeno. Os tensoativos têm se destacado para tal fim devido ao seu poder de adsorver-se em interfaces e formar estruturas que protejam o metal em baixas concentrações. O surgimento de novos tensoativos é uma contribuição para o setor, pois aumentam as possibilidades de controlar a corrosão nas condições específicas de cada campo. Este trabalho objetiva, principalmente, sintetizar e aplicar os tensoativos 12 hidroxioctadecenoato de sódio (SAR), 9,10-epóxi-12 idroxioctadecanoato de sódio (SEAR) e 9,10:12,13-diepóxi-octadecanoato de sódio (SEAL) como inibidores de corrosão, estudando-os em ambientes que apresentam, simultaneamente, salinidade, acidez e temperatura variadas. As condições estudadas são para reproduzir o máximo possível à realidade do campo. O estudo da micelização destes tensoativos na interface líquido-gás foi realizado a partir de medidas de tensão superficial. Observou-se que a elevação da concentração salina, abaixamento da temperatura e diminuição do pH proporcionam aumento nos valores da cmc, com também os valores da cmc aumentam quando se adiciona um e dois grupos epóxi na molécula, respectivamente. A partir da cmc, usando equação de Gibbs, foram encontrados valores para a energia livre de Gibbs de adsorção, área por molécula adsorvida e excesso superficial. O aumento dos valores de excesso superficial é provocado pela diminuição da concentração salina e temperatura, e aumenta com a elevação do pH. A área por molécula adsorvida e a energia livre de adsorção diminuem com aumento da salinidade e temperatura, e com o aumento do pH. Os resultados de SAXS mostraram que a adição do grupo epóxi e o seu aumento na estrutura do tensoativo proporcionam diminuição na interação de repulsão entre as micelas, assim como favorecem a formação de estruturas micelares mais alongadas, garantindo maior eficiência na cobertura do metal. O aumento da concentração salina e da concentração do tensoativo proporciona aumento do diâmetro da micela. O aumento da temperatura mostrou que não influencia a estrutura micelar, o que indica estabilidade térmica, sendo vantajoso para sua atuação como inibidor de corrosão. Os resultados de eficiência para os tensoativos SEAR e SEAL foram os melhores. A cima da cmc a adsorção se deve a migração da micela do seio da solução para a superfície do metal, enquanto em concentrações abaixo da cmc a formação do filme se deve a adsorção de estruturas semimicelares e monoméricas, nas quais são características dos tensoativos que apresentam o grupo epóxi, pois possibilita interação lateral da molécula com a superfície metálica. A resistência do metal à corrosão apresentou valores de 90% de eficiência. A aplicação das isotermas de Langmuir e Frumkin mostrou que esta última melhor valida o fenômeno da adsorção, devido haver em sua expressão matemática o parâmetro de interação lateral. Os resultados de molhabilidade mostraram que a formação da micela na superfície do sólido se dá em concentrações na ordem de 10-3 M, valor encontrado no estudo da cmc. Este valor justifica, também, os valores máximos de eficiência obtidos para as medidas de resistência a corrosão a partir desta concentração. Os valores de ângulo de contato em função do tempo sugerem que a adsorção aumenta com o tempo, devido a formação de estruturas micelares na superfície do metal
Resumo inglês:Corrosion usually occurs in pipelines, so that it is necessary to develop new surface treatments to control it. Surfactants have played an outstanding role in this field due to its capacity of adsorbing on metal surfaces, resulting in interfaces with structures that protect the metal at low surfactant concentrations. The appearance of new surfactants is a contribution to the area, as they increase the possibility of corrosion control at specific conditions that a particular oil field presents. The aim of this work is to synthesize the surfactants sodium 12 hydroxyocadecenoate (SAR), sodium 9,10-epoxy-12 hydroxyocadecanoate (SEAR), and sodium 9,10:12,13-diepoxy-octadecanoate (SEAL) and apply them as corrosion inhibitors, studying their action in environments with different salinities and at different temperatures. The conditions used in this work were chosen in order to reproduce oil field reality. The study of the micellization of these surfactants in the liquid-gas interface was carried out using surface tensiometry. It was observed that cmc increased as salt concentration was increased, and temperature and pH were decreased, while cmc decreased with the addition of two epoxy groups in the molecule. Using the values of cmc and the Gibbs equation, the values of Gibbs free energy of adsorption, area per adsorbed molecule, and surface excess were calculated. The surface excess increases as salt concentration and temperature decreases, increasing as pH is increased. The area per adsorbed molecule and the free energy of adsorption decrease with salt concentration, temperature, and pH increase. SAXS results showed that the addition of epoxy group in surfactant structure results in a decrease in the repulsion between the micelles, favoring the formation of more oblong micellar structures, ensuring a better efficiency of metal coverage. The increase in salt and surfactant concentrations provides an increase in micellar diameter. It was shown that the increase in temperature does not influence micellar structure, indicating thermal stability that is advantageous for use as corrosion inhibitor. The results of inhibition efficiency for the surfactants SEAR and SEAL were considered the best ones. Above cmc, adsorption occurred by the migration of micelles from the bulk of the solution to the metal surface, while at concentrations below cmc film formation must be due to the adsorption of semi-micellar and monomeric structures, certainly due to the presence of the epoxy group, which allows side interactions of the molecule with the metal surface. The metal resistance to corrosion presented values of 90% of efficiency. The application of Langmuir and Frumkin isotherms showed that the later gives a better description of adsorption because the model takes into account side interactions from the adsorbing molecules. Wettability results showed that micelle formation on the solid surface occurs at concentrations in the magnitude of 10-3 M, which isthe value found in the cmc study. This value also justifies the maximum efficiencies obtained for the measurements of corrosion resistance at this concentration. The values of contact angle as a function of time suggest that adsorption increases with time, due to the formation of micellar structures on metal surface