Ученые университета совместно с исследователями из Технологического университета Цилу предложили новый ингибитор для борьбы с образованием газовых гидратов

Сотрудники кафедры физической и коллоидной химии Губкинского университета в рамках международного сотрудничества с исследователями из Технологического университета Цилу (Цзинань, Китай) предложили и подробно охарактеризовали мочевину (диамид угольной кислоты) как новый ингибитор гидратообразования термодинамического действия. Работа опубликована в высокорейтинговом журнале Chemical Engineering Journal.

Со стороны Губкинского университета в работе приняли участие ведущий научный сотрудник, доцент Антон Семенов; инженер, аспирант Раис Мендгазиев; старший научный сотрудник Андрей Стопорев; аспирант Инхуа Гун, главный научный сотрудник, заведующий кафедрой физической и коллоидной химии Владимир Винокуров.

В нефтегазовой отрасли образование газовых гидратов в трубопроводах и оборудовании представляет собой серьезную проблему, поскольку частицы гидратов подвержены агломерации, образуя гидратные пробки, которые могут останавливать технологические процессы и приводить к авариям и экономическим потерям. Основной способ предотвращения гидратообразования заключается во введении в поток термодинамических ингибиторов, ключевыми представителями которых являются метанол, моноэтиленгликоль (МЭГ). Такие ингибиторы в водном растворе снижают термодинамическую активность воды, что обеспечивает сдвиг равновесных условий гидратообразования в область более низких температур и высоких давлений. Основным недостатком метанола является его высокая летучесть из-за низкой нормальной температуры кипения, что приводит к значительной растворимости метанола в сжатых углеводородных газах и потерям при испарении. Кроме того, метанол и МЭГ обладают относительно высокой токсичностью и низкой биосовместимостью.

Вследствие этого в последние годы повышенное внимание уделяется изучению более экологически безопасных реагентов. Мочевина является крупномасштабным промышленным продуктом и широко используется в различных областях, в том числе в качестве азотного удобрения, в производстве смол и полимеров, в системах очистки выхлопных газов от оксидов азота, в производстве косметики. Из-за структурных особенностей молекулы мочевина имеет высокую растворимость в воде. Она также играет важную роль в метаболизме азотсодержащих соединений у млекопитающих, поэтому является более экологически чистым и биосовместимым реагентом, чем традиционные ингибиторы.

Авторами было установлено, что ингибирующая способность мочевины в два раза уступает метанолу и близка к таковой для МЭГ. При этом мочевина является менее токсичным соединением по сравнению со спиртами и обладает низкой летучестью. Предварительная экономическая оценка показала, что использование мочевины позволяет ингибировать образование газовых гидратов с меньшими затратами по сравнению с гликолями. Таким образом, мочевину можно рассматривать как более безопасный для окружающей среды и достаточно эффективный ингибитор газовых гидратов.