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Proyecto de Innovación Tecnológica 2015

DATOS DEL PROYECTO

Título del Proyecto: Desarrollo de inhibidores de la corrosión para el acero API 5L X52 en medio ácido

Disciplina: Electroquímica y corrosión

Tiene una solicitud de patente: No ( ) Si ( x ) Número de solicitud:

“Compuestos base aminoácidos con propiedades de inhibición a la corrosión en medios

ácidos”, Título de Patente No. 279316 con fecha 30 de Agosto de 2010. Clasificación: Int.CI8:C07C229/00, C07C23/00; C23F1/100 Desarrolladores: Natalya Victorovna Likhanova, Octavio Olivares Xometl, Vicente Garibay Febles, Arquímedes Estrada Martínez, Jesús Marín Cruz. "Síntesis de nuevos líquidos iónicos libres de halogenuros y su uso para la remoción de cationes de metales pesados o metaloides contenidos en el agua", Expediente: MX/a/2013/001910; Fecha: 18/Feb/2013/; Folio: MX/E/2013/013718. Desarrolladores: Irina Victorovna Lijanova, Natalya Victorovna Likhanova, Octavio Olivares Xometl y María Antonieta Valdés Vergara. "Síntesis de dendrímeros tipo pamam con centro de porfirina vía microondas y su uso para la remoción de cationes de metales pesados contenidos en el agua". Expediente: MX/a/2013/001911; Fecha: 18/Feb/2013/; Folio: MX/E/2013/013719. 18/feb/2013 Desarrolladores: Irina Victorovna Lijanova, Raquel Eunice Hernández Ramírez, Natalya Victorovna Likhanova y Octavio Olivares Xometl

Indique el Área de aplicación

( ) Salud ( x ) Energía y Medio

Ambiente ( ) Electrónica, Computación y

Comunicaciones

( ) Agroalimentación ( ) Biotecnología

( ) Materiales

( ) Otro ______________

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“Emulsión de compuestos hidrofóbicos libres de silicio y flúor para métodos de recuperación de petróleo a través de cambio de mojabilidad de rocas hidrofílica a oleófilica”. Expediente: MX/a/2013/006892; Fecha: 17/Jun/2013/; Folio: MX/E/2013/042012. Desarrolladores: Natalya Victorovna Likhanova, Irina Igorevna Demikhona, Joaquín Rodolfo Hernández Pérez, Andrés Eduardo Moctezuma Berthier, Octavio Olivares Xometl, Miguel Angel Cuapantecatl Mendieta. “Hydrophobic compound emulsions free of silicon and fluorine for an oil recovering method that modifies the wettability of rocks from hydrophilic to oleophilic”, Expediente: No. MX/a/2013/006892 en tramite U.S. PATENTS (IMP-994 U.S.); Filing Date 2014-06-17, Attorney Docket Number 61801. Natalya Victorovna Likhanova, Joaquín Rodolfo Hernández Pérez, Andrés Eduardo Moctezuma Berthier, Octavio Olivares Xometl

Nombre del estudiante becario: Magdalena Ontiveros Rosales

Matricula: 213471037

Programa Académico: Maestría en Ingeniería Química

Nombre del estudiante becario: Brenda Álvarez Poblano Matricula: 201032064

Programa Académico: Licenciatura en Ingeniera en Materiales

INFORMACIÓN DEL PROYECTO

Resumen:

En la actualidad nuestro país se enfrenta a la problemática de hallar soluciones urgentes, a los problemas de corrosión que se presentan en la industria por la presencia de medios altamente corrosivos, que tienen repercusiones importantes al medio ambiente. Esta problemática, se ha incrementado de manera gradual en los últimos años, principalmente en la industria del petróleo, debido a que la mayoría de los yacimientos actuales se encuentran en fase avanzada de explotación, originando la extracción de hidrocarburos más pesados y por ende, con una mayor cantidad de contaminante promotores de la corrosión como son: metales, sales, compuestos orgánicos e inorgánicos, entre otros. Estos contaminantes durante la extracción, transportación y refinamiento del petróleo encuentra las condiciones ideales para la formación de medios altamente corrosivos: ácido sulfhídrico, carbónico, sulfúrico, clorhídrico, entre otros. Como resultado el tiempo de vida de las partes metálicas se reduce drásticamente, originando en muchos de los casos fallas del material. Esta problemática, ha originado que esta industria vire en la búsqueda de alternativas viables y sobre todo económicas, en este caso en los inhibidores de corrosión (IC’s). Por consiguiente, actualmente existe la necesidad de desarrollar nuevos IC que cumplan con las exigencias actuales de extracción, transportación y refinación del petróleo, pero además, que cumplan con las normas ambientales nacionales e internacionales, establecidas para el uso de estos compuestos, debido a que la mayoría de los IC empleados actualmente no cumplen con dichas normas, teniendo como resultado efectos nocivos al medio ambiente. Es por ello, que el presente proyecto de investigación aborda un tema de gran importancia a nivel nacional prueba de ello son las convocatorias de los Fondos Sectoriales-CONACYT-SENER-Hidrocarburos, en la temática Desarrollo de Inhibidores de Corrosión. Palabras Claves: Inhibidor de corrosión; Eficiencia de inhibición; Medio ácido; Líquido iónico

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Planteamiento del problema a resolver:

En el panorama mundial estima que de un volumen cercano a los 2 x 1012 barriles de aceite

convencional, otros 5 x 1012 barriles de aceite no-convencional permanecerá almacenado

en los yacimientos del planeta; después de que los métodos de recuperación convencional se hayan utilizado. Es por ello, que el desarrollo tecnológico actual apunta a que una gran cantidad de este aceite remanente será extraído por métodos de recuperación mejorada. En lo que se refiere a México, se ha observado una declinación en la producción de aceites crudos ligeros, por ejemplo, la producción del Activo Cinco Presidentes presenta un decremento a pesar de la inyección de agua, este método de recuperación secundaria ha provocado el manejo de altos volúmenes de producción de agua (mayor de 40 %), principalmente en los campos Cinco Presidentes, Moloacán, La Central, Otates, Cuichapa, Los Soldados y Bacal. El agua inyectada proviene de los otros campos del Activo Cinco Presidentes, que producen aproximadamente 14,000 barriles de agua por día, debido principalmente a la intrusión del acuífero. Si esta problemática puntual fuera generalizada para todos los campos petroleros que se encuentran en etapa avanzada de explotación, el resultado será, que un futuro próximo el crudo recuperado tendrá trazas de agua con mayores cantidades de sales, metales, variaciones de pH, gases disueltos, partículas sólidas, entre otros. Sin embargo, esta problemática se agravará aún más por el incremento del flujo másicos, presión y temperatura que en conjunto con los trazas de agua, incrementaran drásticamente la agresividad de los medios acuosos ácidos. Esto conllevará concretamente a que muchos de los inhibidores de corrosión empleados en la etapa de extracción, transportación y refinación del crudo serán obsoletos debido a que muchos fueron diseñados para condiciones específicas de pH. Es necesario puntualizar, que los problemas de corrosión, quizás serán mayores debido a que el futuro inmediato es la extracción de crudo más pesado. Por consiguiente el diseño y búsqueda de nuevos IC´s serán fundamentales para mantener la vida útil de las partes metálicas en contacto con medios corrosivos. Antecedentes del Proyecto a desarrollar:

La adsorción de surfactantes en la interface sólido/líquido es un tema de gran interés en la ciencia de los fenómenos superficiales. Además, la investigación de sus propiedades de adsorción, en superficies metálicas es extremadamente importante en estudios electroquímicos, inhibición a la corrosión, adhesión, lubricación, y detergentes [1]. El uso de fluidos agresivos en la industria es un problema serio a solucionar, y desde el punto de vista industrial repercute en la industria metalúrgica, química, petrolera, entre otras. Debido a la agresividad de los medios corrosivos principalmente en la industria petrolera, se hace necesaria la adición de compuestos orgánicos/inorgánicos comúnmente llamados inhibidores de la corrosión (IC). Su función es proteger al metal y bloquear las reacciones de óxido/reducción mediante el bloqueo de los sitios activos [2]. Los IC son inyectados dentro del fluido mediante un proceso bach para reducir la velocidad de corrosión de los materiales metálicos que están en contacto con medio acuosos. Existe amplia información de diferentes tipos de compuestos que han sido usados como IC debido a que poseen la propiedad de adsorberse en superficie metálica mediante proceso físicos/químicos disminuyendo los procesos difusivos del medio acuoso sobre el metal [3-5]. Una característica importante de estos compuestos estudiados se da en su estructura molecular, posee dos partes: hidrofílica (cabeza) e hidrofóbica (cola). Por consiguiente la parte hidrofóbica del surfactante ó compuesto anfifílico en medio acuoso desempeña un papel primordial en la formación de agregados micelares [5]. La gran mayoría de estos compuestos de tipo orgánicos para medios ácidos son compuestos con estructuras pequeñas, las cuales contienen heteroátomos de nitrógeno, oxígeno, azufre y fósforo [6-12]. Su efecto de inhibición ha sido explicado, mediante el mecanismo de adsorción física/química sobre la superficie del metal. Pero además, las atracciones electrostáticas

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que también pueden presentarse, son atribuidas a la carga existente entre los grupos hidrofílicos y los centros activos sobre la superficie del metal, lo que también origina una adsorción física. Otros trabajos también reportan, que la mayoría de los inhibidores orgánicos desarrollan un efecto de desplazamiento de las moléculas de agua de la superficie metálica, se adsorben y forman una barrera fílmica compacta [13]. Si bien, se han sintetizado y estudiado innumerables compuestos que presentan las características anteriormente mencionadas, y que pueden actuar como IC en diferentes medios acuosos eficientemente. La gran mayoría no cumple con los requisitos que plantean las nuevas normas de toxicidad y de protección del medio ambiente, de organismos internacionales como son: la Agencia Europea del Medio Ambiente (AEMA), Programa de las Naciones Unidas para la protección del Medio Ambiente (UNEP), Comisión Mundial sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo, ente otras [14,15]. Por tal motivo, uno de los objetivos planteados en el campo de la ciencia y la tecnología es el desarrollo de IC de bajo impacto ambiental. Lo que ha dado origen a la modalidad de “inhibidores verdes” (green inhibitors), término empleado para designar a los IC de baja toxicidad, biodegradables y no bioacumulables [16-18]. En algunos países se están llevando a cabo estudios y esfuerzos en el desarrollo de IC “verdes” derivados de ácidos lácticos, ácidos grasos y aminoácidos, debido a que son productos biodegradables y representa una alternativa prometedora para el diseño de “inhibidores verdes [19-21]. Sin embargo, algunos IC poseen en su estructura dos acciones polarizantes, tanto anódicas como catódicas (inhibidores mixtos), por consiguiente, son más eficientes en cuanto a protección de superficies metálicas ya que forman una capa fílmica muy bien adsorbida [22]. La eficiencia de estos inhibidores orgánicos depende de la composición química, su estructura molecular y su afinidad por la superficie metálica; ya que la formación de la película fílmica es un proceso de adsorción; el gasto másico y la temperatura son factores importantes en el sistema [22,23]. Con base a estos fundamentos, una gran diversidad de compuestos orgánicos se han utilizado como IC durante la extracción y producción de hidrocarburos, ejemplo de ellos, son las formulaciones que contienen como componente activo compuestos orgánicos: alquiltriazoles, bencimidazoles, aminoamidas, imidazolinas, anilinas, polisulfuros, entre otros [24-26]. Otro tipo de compuestos que también han sido probados como IC debido a que son ligeramente tóxicos son los compuestos anfifílicos ó surfactantes como IC para medios ácidos han sido estudiados [27-29]. Su efecto de inhibición ha sido explicado, mediante un mecanismo de adsorción física/química sobre la superficie del metal. Las atracciones electrostáticas son atribuidas a la carga existente entre los grupos hidrofílicos y los centros activos sobre la superficie del metal, lo que también origina una adsorción física [30-32]. Algunas de las propiedades físicas y químicas de los compuestos anfifílicos, han sido investigadas en los diferentes campos de su aplicación, mediante variaciones considerables de su concentración en soluciones acuosas, debido a que este efecto es de gran interés por razones teóricas, así como para aplicaciones prácticas [28,31-34]. Otra variable ha sido reportada y influye en la eficiencia de los surfactantes, es la presencia de enlaces de tipo localizados en el anillo aromático en la estructura del

surfactante catiónico, debido a que determina la orientación y tipo de adsorción de este tipo de compuestos [35]. Otro tipo de compuestos, que han atraído la atención de la comunidad científica e industrial en las últimas décadas por sus múltiples aplicaciones son “los líquidos iónicos” (LIs), que son sales orgánicas constituidas completamente por iones. La estructura de estos compuestos está formada por cationes de moléculas orgánicas de baja simetría que contiene átomos de nitrógeno, azufre y fósforo cargados positivamente (algunos ejemplos de cationes son: N, N´-dialquilimidazolio, N-alquilpiridina, alquilamonio, alquilfosfonio, alquilsulfonio y tiazol), mientras que los aniones típicos son usualmente especies inorgánicas u orgánicas, tales como haluros, tetrafluoroborato, hexafluorofosfato, bi(trifluorometilsulfonil)imida, acetato y dicianimida [36]. Estos sustancias son compuestos inflamables y de alta conductividad iónica, estabilidad química y térmica (la temperatura de descomposición de los líquidos iónicos se encuentra en el rango de 250°C a 450°C) [37].

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Una características importantes de los LI’s es su presión de vapor baja o casi nula (frecuentemente entre 10-11 – 10-10 mbar) haciendo que estos compuestos sean amigables al medioambiente y menos riesgosos. Esto no indica que si estos compuestos se liberan al medioambiente no se dañe, pero debido a su presión de vapor despreciable, estos compuestos no se evaporan y no contaminan el medio ambiente. En la actualidad, los LIs se emplean en un buen número de procesos industriales; en la industria química juegan un papel muy importante, porque han permitido desarrollar tecnologías más amigables al ambiente, por ejemplo, como disolventes, catalizadores o codisolventes, en diferentes procesos y reacciones químicas, en la síntesis de compuestos orgánicos y polímeros, en procesos de extracción de metales, en desarrollo de membranas soportadas para la extracción de gases, entre otras múltiples aplicaciones [36,37]. A pesar de sus amplias aplicaciones existe muy poca información de su comportamiento en soluciones acuosas corrosivas [36,37]. El estudio de los LIs que contienen en su estructura molecular sales de aminas cuaternarias, alifáticas y aromáticas, también han sido evaluados como IC de aleaciones de acero en soluciones ácidas [36]. Las estructuras de LIs, que contienen sistemas heterocíclicos con átomos de nitrógenos, presentan mejores propiedades como IC, que los compuestos que contienen sustituyentes alquílicos en el grupo de aminas cuaternarias [36]. Además, los LIs que contienen sales cuaternarias de piridina, en donde la cadena alifática se encuentra localizada en el átomo de nitrógeno ha presentado buenos resultados como IC [37]. La eficiencia a la inhibición de derivados de N-decilpiridinio en acero en soluciones de HCl y H2SO4, también ha sido reportada, mediante evaluaciones electroquímicas para valorar el funcionamiento de cloruro de N-cetilpiridinio como inhibidor para acero de bajo carbono en solución de ácido sulfúrico. Los resultados obtenidos reportan eficiencias mayores del 97% y su proceso de adsorción sobre la superficie del metal ha sido publicado del tipo de isoterma de Bockris–Swinkels [37]. Otros trabajos, reportan estudios de bromuros de aminas cuaternarias de diferentes compuestos heterocíclicos como inhibidores de la corrosión para el acero de bajo carbono en soluciones ácidas. Este tipo de compuestos presentaron un comportamiento de inhibidores de tipo mixto, influyendo de manera predominante en el proceso anódico [39-41]. Compuestos de hidróxidos de tetra-alquil aminas han sido también propuestos y evaluados como novedosos IC del Zn, los cuales presentaron mejores eficiencias que los bromuros de tetra-alquil aminas [38]. Algunos trabajos reportan LIs como IC donde el catión contiene dos “cabezas” [37], como es el caso del 1,10-etilenbispiridinio y sus compuestos substitutos que fueron evaluados como IC del acero al carbono en soluciones ácidas [38]. Así como el surfactante geminal bromuros de 1,2-etilenbis[dimetilalquil] aminas en soluciones ácidas [43]. La acción de inhibición de estos compuestos, se atribuyó a su adsorción sobre la superficie del metal de acuerdo a la isoterma de Langmuir. Recientemente se han realizado estudios del efecto inhibitorio de nuevos tipos de surfactantes catiónicos gemínales de tipo piridinio en acero en soluciones de HCl [44]. Estos estudios reportan, que el dibromuro de 1,6-bis(octilpiridinio) actúa como inhibidor de tipo mixto; debido a la formación de un capa protectora sobre la superficie metálica. Tomando en cuenta lo anterior, el presente proyecto propone realizar la síntesis y evaluación de nuevos IC derivados de N-alquilpiridinio, N-alquilimidazolio, tetraalquilfosfonio, tetraalquilaminio y polímeros base vinilimidazolio, debido a que posen las propiedades físicas y químicas que los hace excelentes candidatos como IC de medios corrosivos, por ser compuestos muy estables por lo tanto su impacto al medio ambiente seria casi nulo. En general el efecto deseado y buscado en todos estos estudios es la de reducir la velocidad de corrosión de los metales, a través de moléculas con mejores propiedades de adsorción y mayor estabilidad. En varios casos, alcanzar el detalle microscópico a través de técnicas experimentales convencionales es imposible. Sin embargo, el crecimiento masivo de los recursos computacionales, asociado al desarrollo de algoritmos más complejos y efectivos; han permitido que la investigación sea más cuantitativa mediante la utilización de herramientas teóricas. Actualmente, el estudio y entendimiento de las nuevas estructuras de

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los inhibidores, se está sustentando en las más modernas herramientas de cálculo computacional como es el caso de la “simulación molécular (SM)”.A través de química computacional (mecánica molecular y cuántica) se está tratando de determinar las propiedades químicas cuánticas de los inhibidores, para determinar qué factores intervienen y son importantes para el diseño de IC altamente eficientes y biodegradables [46-48]. Existen estudios, en los cuales se han hecho correlaciones a través de los valores cuánticos químicos de la molécula, con la densidad de corrosión del metal en los cuales se ha mostrado que la eficiencia de dichos compuestos, depende principalmente del orbital molecular ocupado de más alta energía (HOMO), el cual es teóricamente análogo al potencial de ionización de la molécula, mientras que el orbital molecular desocupado de más baja energía (LUMO) ilustra la afinidad electrónica de la molécula [49-53] Fundamentación del Proyecto:

En la actualidad nuestro país, se enfrenta a la problemática de hallar soluciones urgentes a problemas que frecuentemente están ligados al crudo, concretamente a daños por corrosión. Esta problemática, se ha incrementado de manera gradual en los últimos años, en la industria del petróleo, debido a que la mayoría de los yacimientos actuales se encuentran en fase avanzada de explotación, originando la extracción de hidrocarburos más pesados y por ende, con una mayor cantidad de contaminante promotores de la corrosión como son: metales, sales, compuestos orgánicos e inorgánicos, entre otros. Estos contaminantes durante la extracción, transportación y refinamiento del petróleo encuentra las condiciones ideales para la formación de medios altamente corrosivos: ácido sulfhídrico, carbónico, sulfúrico, clorhídrico, aunado a la presencia de partículas abrasivas. Como resultado el tiempo de vida de las partes metálicas se reduce drásticamente, originando en muchos de los casos fallas del material, teniendo como efecto directo la contaminación del suelo, subsuelo, y recursos acuíferos. Esta problemática ha originado que esta industria vire en la búsqueda de alternativas viables y sobre todo económicas. Existen diferentes métodos de protección contra la corrosión, sin embargo, el más usado para contrarrestar la corrosión interna que se origina por la presencia de medios acuosos, es mediante el uso de IC’s. Actualmente existe la necesidad de desarrollar nuevos IC que cumplan con las exigencias actuales de extracción, transportación y refinación del petróleo, pero además, que cumplan con las normas ambientales nacionales e internacionales establecidas para el uso de estos compuestos. El presente proyecto de investigación aborda un tema de gran importancia a nivel nacional, prueba de ello, son las convocatorias de los Fondos Sectoriales-CONACYT-SENER-Hidrocarburos, en la temática “Desarrollo de Inhibidores de Corrosión, para generar soluciones que ayuden a disminuir los niveles de contaminación y degradación prematura de sistemas a base de aleaciones ferrosas”. Esta necesidad actual, surge debido a que en décadas esta problemática no ha sido tratada de manera sistemática, por la complejidad que presenta cada tipo de corrosión en función de su mecanismo. Objetivo:

Sintetizar un inhibidor(es) de corrosión tipo líquidos iónicos derivados de aminas vegetales para inhibir la corrosión del acero API 5L X52 en medio ácido corrosivo. Objetivos específicos:

Sintetizar cuatro nuevos líquidos iónicos (LI’s) con aniones de metilsulfato y cationes de derivados de amonio cuaternario (metilsulfato de dicoco-alkylmetilamonio (DCA), metilsulfato de trioctilmetiamonio (TOA), metilsulfato tetradeciltrimetilamonio (TTA) y metilsulfato dodeciltrimetilamonio DTA).

Realizar pruebas electroquímicas de polarización de Tafel y Resistencia a la Polarización (Rp) y Espectroscopia de Impedancia Electroquímica (EIS) en el intervalo de 0 a 8 h y de temperatura de 25 a 50 °C.

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Determinar la eficiencia de inhibición de los LI’s a concentraciones menores a 100 ppm en HCl 1.0M.

Determinar el mecanismo de inhibición mediante el cual estos LI’s inhiben la corrosión del acero API 5L X52.

Metodología: 1. Soluciones Las pruebas de corrosión se evaluaron en un medio agresivo de HCl 1.0 M, preparado por dilución de ácido clorhídrico grado analítico (37-38%) con agua des-ionizada. Los nuevos inhibidores de corrosión serán cuatro líquidos iónicos con catión derivado de amonio cuaternario y anión metilsulfato: Metilsulfato de dicoco-alquilmetilamonio (DCA), Metilsulfato de trioctilmetiamonio (TOA), Metilsulfato tetradeciltrimetilamonio (TTA) y Metilsulfato dodeciltrimetilamonio (DTA). Las estructuras químicas de estos compuestos se presentan en la Tabla 1. Para obtener las soluciones electrolíticas se preparan previamente disoluciones de 5000 mg L-1 de LIs en isopropanol grado reactivo. Posteriormente, se mezclaron soluciones concentradas de IC con cantidades calculadas previamente de HCl 1.0 M, para obtener concentraciones de 10, 25, 50, 75 y 100 mg L-1 de ICs. Tabla 1. Estructura química de LIs derivados de amonio cuaternario a ser evaluados como IC prototipos.

2. Mediciones electroquímicas

Las pruebas electroquímicas se realizaron en celdas de vidrio, las cuales serán diseñadas para albergar tres electrodos y un termopar, así como un sistema continuo de calentamiento. Se necesitaran tres electrodos: a) platino b) referencia SCE y c) de trabajo. Se adquirirá una placa de acero API 5L X52 de un ducto que este fuera de servicio por Pemex. De la placa de acero se obtendrán 100 electrodos de trabajos con medidas de (4 x 0.5 cm). Antes de la realización de las pruebas electroquímicas el acero será caracterizado para conocer su composición química y compararla con las que exigen las normas internacionales ASTM. Las mediciones electroquímicas se realizaran bajo estándares internaciones de normas ASTM, para ello, se empleara un potenciostato/galvonostato Autolab modelo PGSTAT302N controlado por una PC, empleando el software NOVA 1.10 y FRA (Frecuency Response Analyser). Para obtener las curvas Tafel, el electrodo de trabajo será sometido a inmersión en solución electrolítica durante 30 min para determinar el potencial a circuito abierto (EOCP), antes de cada prueba. Se realizará un barrido de potencial de -250 mV a +250 mV (vs EOCP) a una velocidad de barrido de 1 mV/s. Se obtendrán curvas Tafel y de resistencia a la polarización cada cuatro horas por un periodo total de doce horas. Los experimentos serán desarrollados en ausencia y en presencia de diferentes concentraciones de ICs (10, 25, 50, 75 y 100 ppm) a cuatro temperaturas del medio (25, 30, 40, 50 °C), todos los experimentos se realizaron por cudriplicado. Las pruebas de espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) se realizarán con una señal AC cuya amplitud será de 5 mV pico a pico respecto al EOCP (potencial calculado después de 30 min de inmersión en el electrolítico), los rangos de frecuencia empleados fueron de 100 kHz – 0.01 Hz con un número total de frecuencias de 50. Los resultados experimentales de los espectros EIS se analizarán en términos de circuitos equivalentes

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usando el software NOVA 1.10. Las variables utilizadas serán las mismas que las anteriormente descritas a excepción del tiempo de inmersión

3. Análisis superficial de acero Para determinar los cambios morfológicos superficiales en diferentes condiciones, se someterán a inmersión muestras de acero en 100 ml de HCl 1.0 M, en ausencia y presencia de 100 mg L-1 de LIs durante 4 y12 h a 25 y a 40°C. Posteriormente, las probetas se analizaron con un microscopio electrónico de barrido (MEB) modelo JEOL-JSM-6300, equipado con un módulo de Espectrómetro de Energía Dispersa (EDS). Desglose de presupuesto:

Descripción Cantidad

Maquilado de los electrodos y probetas de acero API 5L X52

20, 000.00

Construcción de celdas electroquímicas 15,000.00

Adquisición de reactivos para la síntesis 20,000.00

Adquisición de solventes grado reactivo 15,000.00

Adquisición de papel de carburo de silicio 10,000.00

Adquisición de equipo para medir temperatura y termopares

50,000.00

Beca para alumnos 20,000.00

Total 150,000.00

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83.

46. W. P. Singh; “About a chemical computational approach to design of green

inhibitors”, Paper 33, Corrosion/95, NACE International, Houston, TX (1995).

47. W. P. Singh; “Designing green corrosion inhibitors using chemical computational

methods”, Paper 208, Corrosion/98, NACE International, Houston, TX (1998).

48. J. Cruz, L. M. R. Martínez-Aguilar, R. Salcedo, M. Castro, Int. J. Quantum Chem., 85

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49. J. Cruz, R. Martinez, J. Genesca, E. García-Ochoa, J. Electroanal. Chem. 566 (2004)

111.

50. M.J. Bahrami, S.M.A. Hosseini P. Pilvar, Corros. Sci. 52 (2010) 2793.

51. F. Bentiss, M. Lagrenée, B. Elmehdi, B. Mernari, M. Traisnel, H. Vezin, Corros. Sci.

58, 5 (2002) 399.

52. B. Gomez, N. V. Likhanova, M. A. Domınguez Aguilar, O. Olivares, J. M. Hallen, J.

M. Martınez-Magadan, J. Phys. Chem. A 2005, 109, 8950-8957

10

53. Badhin Go´mez, N. V. Likhanova, M. A. Domınguez-Aguilar, R. Martınez-Palou,

Alberto Vela, Jose L. Gazquez, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 8928-8934 Otros:

METAS COMPROMISO A LA CONCLUSIÓN DEL PROYECTO

El compromiso al final del proyecto es tener al menos un inhibidor de corrosión o bien una familia de ellos con eficiencia de inhibición mayor al 90 % para medio ácido. El objetivo es patentarlo(s) a través de la BUAP. Teniéndose como ventaja que este IC inhibirá la corrosión del acero API 5L X52, que frecuentemente es usado en la industria del petróleo. Además, de la conclusión de una tesis de Maestría en Ingeniería Química y la presentación del examen predoctoral de un alumno en colaboración IPN-ESIQIE, quienes sedera todos los derechos a la BUAP para el trámite de la Patente. Así como seguir fortaleciendo los lazos de colaboración con el Instituto Mexicano del Petróleo y el Instituto Politécnico Nacional (Escuela Superior de Ingeniería e Industrias Extractivas (ESIQIE), El Centro de Investigación e Innovación Tecnológica (CIITEC)).

INFORMACIÓN DE POTENCIAL COMERCIAL

VENTAJAS POTENCIALES

A la fecha no se tiene antecedente del uso de los líquidos iónicos derivados de aminas de origen vegetal como inhibidores de la corrosión inhibidores (IC´s) en la industria

METAS COMPROMISO DE TIPO DE DESARROLLO

( x ) Proceso o metodología

( ) Equipo o dispositivo ( ) Otro (especificar)

INDIQUE EL GRADO A ACANZAR DEL ENTREGABLE AL FINALIZAR

( x) Metodología ( ) Diseño ( ) Prototipo de laboratorio

( ) Diseño industrial o para escalamiento

( ) Modelo escala real (x ) Otro: Inhibidor de corrosión prototipo

para patentarlo.

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metalúrgica, química, alimenticia y farmacéutica. Esto abre un amplio potencial, primeramente, este tipo de inhibidores son novedosos por tratarse de compuestos de clasificación “verdes”, características que no poseen los IC´s que actualmente se usan en la industria. Estos nuevos IC´s presentarán eficiencias de inhibición superiores en medios ácidos, con los respecto a los IC’s que se aplican. Las ventajas potenciales tienen una doble vertiente, por un lado, la síntesis de estos compuestos es económica lo que facilitaría su producción, pero además, serían compuestos químicos novedosos para la industria y amigables al medio ambiente como exige las normas ambientales. El éxito del proyecto está orientado a la posible aplicación en la industria petroquímica y química donde se tienen medios ácidos corrosivos. Siendo posible participar en los Fondos Sectoriales-CONACYT-SENER-Hidrocarburos, desde su creación y hasta finales de 2012, por ejemplo el Fondo emitió nueve convocatorias en materia de proyectos científicos y tecnológicos. De éstas, siete fueron resueltas, asignando 2,229 millones de pesos para financiar proyectos.

COMPARACIÓN CON OTROS DESARROLLOS TECNOLÓGICOS O INNOVACIONES RELACIONADAS

Desarrollar inhibidores de corrosión amigables al medio ambiente “verdes”, es una necesidad actual, debido a las constantes exigencia de las normas ambientales nacionales e internacionales, que se aplican a la industria petroquímica y química. Esta industria, actualmente presenta graves problemas por el uso de sustancias químicas, en este caso, IC’s que en su gran mayoría no son biodegradables e implican biacumulación. En los últimos años este problema se ha visto incrementado seriamente, principalmente en México que tiene la necesidad extraer y refinar crudo más pesado. Esto implica que los medios acuosos corrosivos sean más dañinos al acero, debido a una mayor cantidad de contaminantes que son promotores de variaciones de pH del medio acuso corrosivo. Debido a esto una amplia gama de IC’s están siendo obsoletos o bien aplicados en mayores concentraciones de las permitidas. Esto ha propiciado un fuerte incremento económico en volúmenes de compra de IC’s viéndose favorecidos en su mayoría firmas nacionales y extranjeras, pero en menor medida empresas nacionales. A pesar de que muchos de estos IC’s no cumplan con las exigencias para usarse en medios corrosivos actuales, así como bajo normas ambientales, su aplicación no es interrumpida. Por lo tanto, el proyecto presentado tiene la ventaja que primeramente, la ruta de síntesis de los nuevos IC’s es relativamente sencilla y económica, son estables al medio ambiente, eficientes a los medios corrosivos ácidos acutales. El valor agregado del proyecto, es que incide en necesidades actuales del país, debe ser compatible con los esquemas de recuperación, producción y refinamiento del crudo por Pemex. Además, se estaría generando tecnología nacional y reduciendo la dependencia tecnología del país.

NECESIDADES DEL MERCADO QUE CUBRE LA TECNOLOGÍA O INNOVACIÓN

El uso de IC en los últimos años se ha incrementado significativamente. Por ejemplo el gasto por este concepto en E.U. en el año de 1981 fue de $600 millones de dólares, para 1986 de $800 millones de dólares y en 1998 de $1.1 billones de dólares. Se estima que el gasto por IC actualmente se ha incrementado en los países productores de petróleo, entre ellos México, quien en 2002 reportó gastos de aproximadamente 70 millones de dólares, a la fecha esta estos gastos se han duplicado. Otra vertiente es la posible participación en los Fondo Sectorial CONACYT – SENER – Hidrocarburos (FH), cuyo objetivo es impulsar la investigación científica y tecnológica aplicada, así como la adopción, innovación, asimilación y desarrollo tecnológico, tanto a la exploración, explotación y refinación de hidrocarburos, como a la producción de petroquímicos básicos.

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ANÁLISIS DE COMPETENCIA (Información sobre competidores, así como de productos y/o tecnologías competitivas)

De acuerdo a la información del resultado de la evaluación técnica del proceso de licitación pública Internacional No. 18PGB001-053-13, de Pemex Petroquímica y Gas publicada el 13 de Febrero del 2014, para la contratación de “inhibidores de corrosión y dispersante, periodo 2014-2016 las posibles competencias son:

a) Organización para el tratamiento de aguas, S.A.de C.V. b) Química Apollo, S.A.de C.V. c) K.E.N.T.H.O Química de Monterrrey, S.A.de C.V d) DEI FIORI Calderas y Químicos , S. de R.L: de C.V. e) Aguas Industriales y Potables, S.A. f) PMI Comercio Internacional g) Chem Additives de México, S.A. de C.V. h) Instituto Mexicano del Petróleo (IMP)

Algunas de estas empresas han perdido licitaciones debido a que no sus IC’s no presentan carta garantía de no afectación al medio ambiente, así como información de las concentraciones máximas de las sustancias tóxicas (componentes), del producto propuesto, permisibles en aguas residuales y el tratamiento recomendado para su biodegradación. Dentro de productos se tienen los siguientes :Envirochem Oilfield Services (EOS-CI-010), Envirochem Oilfield Services (EOS-IC-2812), Petroquimia del Golfo S.A. de C.V. (PG-IC-55H) Soporte y Suministros Químicos S.R. , S.A. de C.V. (SSQ-9200), Weatherford de México (WFT-9312HF), IMP (IMP-ALICIM-001, IMP-ICIN-3, IMP-IC-8, IMP-ICE-5, IMP-IC-22, IMP-IC-21, IMP-IC-5, IMP-ICAXT-9632). Todos estos compuestos están patentados en formulaciones.

USUARIOS Y/O CLIENTES POTENCIALES

Nacional:

El Inhibidor de corrosión (s) que se propone desarrollar debe de contar

necesariamente con etapas posteriores. a) formulación y b) pruebas en

campo. Esto permitirá, demostrar que el inhibidor es capaz de controlar

la corrosión del acero API 5L X52 expuestp a medios corrosivos

ácidos. Del éxito del trabajo un inmediato cliente potencial es Pemex

Refinación.

En el extranjero: