ALFREDO SAHADE VESPA Avaliação de inibidores de corrosão em meios agressivos que ...

159 Pages·2017·5.56 MB·Portuguese

ALFREDO SAHADE VESPA

Avaliação de inibidores de corrosão em meios agressivos que simulam os de
produção de petróleo

SÃO PAULO
2017
ALFREDO SAHADE VESPA

Avaliação de inibidores de corrosão em meios agressivos que simulam os de
produção de petróleo

Dissertação apresentada à Escola
Politécnica da Universidade de São
Paulo para obtenção do título de
Mestre em Ciências

SÃO PAULO
2017
ALFREDO SAHADE VESPA

Avaliação de inibidores de corrosão em meios agressivos que simulam os de
produção de petróleo

Dissertação apresentada à Escola
Politécnica da Universidade de São
Paulo para obtenção do título de
Mestre em Ciências

Área de Concentração:
Engenharia Química

Orientador: Prof. Dra. Idalina Vieira
Aoki

SÃO PAULO
2017

Aos meus pais, aos meus irmãos e
e à minha namorada.
AGRADECIMENTOS

À Profª. Drª Idalina Vieira Aoki, pela orientação, aprendizado, paciência e
oportunidades dadas ao longo desse trabalho.
Aos meus pais, Ana e Cícero, por toda a dedicação e carinho que sempre me
deram.
Aos meus irmãos Cícero, Leonardo e Lucas, pelas risadas compartilhadas que
tornaram essa jornada mais leve.
À amiga e namorada Aline, por compreender meus momentos de ausência e mesmo
assim me estimular a continuar nessa jornada e me tornar um profissional melhor.
À amiga Bruna pela companhia e solicitude desde o início desse projeto até os
momentos finais em que sua contribuição foi imensa.
Às tias Therezinha e Regina por sempre acreditarem na minha capacidade.
Aos avós Maria de Loudes e Alfredo pelo constante apoio.
Ao amigo Antonio, pela amizade de longa data e pelo suporte em São Paulo no
começo do mestrado.
À Tereza pelo carinho pelo qual sempre me tratou e apoio nos ensaios
gravimétricos.
Aos companheiros de laboratório Adriana e Fernando pelo apoio nos primeiros
ensaios.
Ao Tiago Ferrer pelas imagens de MEV que enriqueceram esse trabalho.
Aos demais colegas do LEC com os quais tive a oportunidade de conviver.
Ao Prof. Dr. Reinaldo Camino Bazito e a Dra. Ligia Passos Maia pelos compostos
sintetizados e utilizados nesse trabalho.
Ao Alexadre, a Elizete e a Graça pelo suporte nas questões administrativas.
RESUMO

Através de técnicas eletroquímicas (espectroscopia de impedância eletroquímica,
resistência à polarização linear e curvas de polarização potenciodinâmica),
gravimétrica e analítica, compostos orgânicos foram estudados para avaliar suas
possibilidades de emprego como inibidores de corrosão. Poliglicerol hiper-ramificado
puro, modificado com dicloro-fosfato, funcionalizado com grupo tiol, funcionalizado
com grupo sulfeto e com grupo sulfonato de potássio - foram os compostos
sintetizados e testados. Além desses, compostos comerciais, um contendo a função
fosfinato e outro a função imidazolina quaternária foram testados com o mesmo
intuito. Isotermas de adsorção foram ajustadas aos dados obtidos para imidazolina
quaternária.
Para simular condições próximas às encontradas na produção de petróleo, água do
mar sintética acidificada com ácido clorídrico até pH 3 foi o meio utilizado, tendo o
aço carbono 1020 empregado como substrato metálico.
O Poliglicerol hiper-ramificado gerou resultados eletroquímicos e gravimétricos que
mostraram que em concentrações de até 600 ppm desse composto o processo
corrosivo é incentivado ao invés de ser desacelerado, indicando que tal composto
não deve ser usado como inibidor de corrosão.
O Poliglicerol hiper-ramificado modificado com dicloro-fosfato apresentou resultados
insatisfatórios para as condições testadas tanto nos ensaios eletroquímicos como
nos gravimétricos. Nas concentrações de 200, 400 e 600 ppm desse composto, a
concentração intermediária é a única que diminui ligeiramente a taxa de corrosão, e
para as demais concentrações a corrosão é incentivada.
Os ensaios eletroquímicos das outras três moléculas obtidas por funcionalização do
poliglicerol hiper-ramificado com grupos tiol, sulfonato e sulfeto indicaram aumento
da deterioração do substrato.
Os resultados de impedância eletroquímica indicaram que o composto à base de
fosfinato e na concentração de 2000 ppm e maiores tempos de imersão resultaram
em melhores resultados protetores.
O ajuste dos dados às isotermas de adsorção para a imidazolina quaternária
apresentou melhores resultados para o modelo de Flory-Huggins, porém, os
elevados valores de coeficiente de determinação R2 das isotermas de Langmuir e
Temkin também permitem dizer que tais modelos de adsorção são seguidos.
Palavras-chave: Inibidores de corrosão. Poliglicerol Hiper-ramificado. Fosfinato.
Imidazolina Quaternária. Isotermas de adsorção. Petróleo. Perfuração. Offshore.
ABSTRACT

Organic compounds were studied by lectrochemical (electrochemical impedance
spectroscopy, linear polarization resistance and potenciodynamic polarization
curves), analytical and gravimetric techniques, to analyze the possibilities of their use
as corrosion inhibitors. Hyper branched polyglycerol only and modified with dichloro-
phosphate, functionalized with thiol group, functionalized with sulfide and also with
sulphonate group were synthesized and tested as corrosion inhibitors. Furthermore,
commercial compounds, one based on phosphinate and a quaternary imidazoline
were tested with the same objective. Adsorption isotherms were adjusted to the data
obtained for quaternary imidazoline.
To simulate the conditions close to those found in petroleum production, synthetic
sea water acidified with hydrochloric acid up to pH 3 was the medium used, with
1020 carbon steel used as a metal substrate. The hyper branched polyglycerol
generated electrochemical and gravimetric results which showed that, in
concentrations up to 600 ppm of this compound, the corrosive process is favored
rather than decelerated, indicating that this compound should not be used as a
corrosion inhibitor.
The hyper branched polyglycerol modified with dichloro-phosphate presented
unsatisfactory results for the tested conditions for both electrochemical and
gravimetric measurements. At concentrations of 200, 400 and 600 ppm of this
compound, the intermediate concentration is the only one that slightly decreases the
corrosion rate, and for the other concentrations corrosion is favored.
The electrochemical measurements for the other three molecules obtained by
functionalization of the hyper branched polyglycerol with thiol, sulphonate and sulfide
groups indicated an increase on the substrate deterioration.
The electrochemical impedance results showed that the compound based on
phosphinate at 2000 ppm concentration and for higher immersion times resulted in
better protective results.
The adjustment of the data of the adsorption isotherms for quaternary imidazoline
presented better results for the Flory-Huggins model. However, the high values of
correlation factor R2 of Langmuir and Temkin isotherms show that these adsorption
models are also followed.
Keywords: Corrosion Inhibitors. Hyper branched polyglycerol. Phosphinate.
Quaternary Imidazoline. Adsorption Isotherms. Oil. Drilling. Offshore.