CN102517588A - 一种抗h2s腐蚀的地面集输系统缓蚀剂及其制备方法 - Google Patents

一种抗h2s腐蚀的地面集输系统缓蚀剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗H2S腐蚀的地面集输系统缓蚀剂及其制备方法，以质量百分比计，其组成为：主剂N-苄基-N′-苯基哌嗪20～40％，复配物60～80％，其中复配物组成以质量百分比计为：甲氧基丙胺5～15％，羟基亚乙基二磷酸5～15％，甲基胺5～20％，乳化剂5～20％，溶剂40～50％；所述主剂N-苄基-N′-苯基哌嗪是由N-苯基哌嗪和氯化苄的制得的。本发明的缓蚀剂属水溶型缓蚀剂，可广泛应用于地面集输系统中管线的H2S腐蚀和高矿化度水中，可有效控制H2S在地面集输管线中对金属材料的腐蚀，且具有无难闻刺激性气味、加量少缓蚀效率高、生产简便、水溶分散良好、吸附膜均匀致密，对材料的防护没有点蚀、坑蚀等优点。

Description

一种抗H2S腐蚀的地面集输系统缓蚀剂及其制备方法
技术领域
本发明属于石油化工领域金属材料的防护，具体涉及一种抗H2S腐蚀的地面集输系统缓蚀剂。
背景技术
随着我国原油输送中含硫量大幅度增加，硫化氢腐蚀所造成的石油管线腐蚀、穿孔等失效问题已不容忽视。特别是近几年含有H2S的酸性油气田的不断开发和国外含有H2S原油输入的不断攀升，造成石油管线面临着越来越严重的硫腐蚀问题。H2S腐蚀引发的地面集输系统的破坏时常发生。因此，在地面集输系统中加注缓蚀剂，是有效解决管线腐蚀的主要途径之一。
在我国针对H2S腐蚀所采用的许多缓蚀剂都以咪唑啉及其衍生物为主剂，复配其它有效成分。这种类型缓蚀剂具有良好的缓蚀效果，但不足之处在于其气味难闻、易于水解、有效期短得缺点，如专利一种抗H2S/CO2联合作用下的缓蚀剂(CN1966774)、一种水溶性咪唑啉酰胺缓蚀剂及其制备、使用方法(CN101705112A)和一种油田用注水缓蚀剂(CN1277241)中都是以咪唑啉衍生物为主要组分。也有许多新型缓蚀剂的开发，并具有较好的使用效果，如一种抗H2S/CO2腐蚀的缓蚀剂及其制备方法(CN101613598)中就是以硫脲、二乙烯三胺和脂肪酸反应作为主剂。但是这种缓蚀剂的合成原料中未反应完的硫脲过多时，会加速腐蚀。
发明内容
针对以上现有技术存在的不足之处，本发明的目的是提供一种抑制H2S对地面集输管线腐蚀的缓蚀剂，来达到减少我国原油输送过程中因H2S腐蚀所造成的石油管线腐蚀、穿孔等失效问题的目的。
本发明供一种抑制H2S对地面集输管线腐蚀的缓蚀剂，以质量百分比计，其组成为：主剂N-苄基-N′-苯基哌嗪20～40％，复配物60～80％，其中复配物组成以质量百分比计为：甲氧基丙胺5～15％，羟基亚乙基二磷酸5～15％，甲基胺5～20％，乳化剂5～20％，溶剂40～50％；所述主剂N-苄基-N′-苯基哌嗪的结构式为：
Figure BDA0000121426030000021
本发明还提供一种制备抗H2S腐蚀的地面集输系统缓蚀剂的方法，该方法包括：
1)主剂N-苄基-N′-苯基哌嗪合成
将N-苯基哌嗪和氯化苄以1.3∶1的摩尔比倒入搪瓷反应釜中，搅拌混合均匀，升温至140～170℃，反应8个小时即可得到N-苄基-N′-苯基哌嗪，其反应结构式为：
Figure BDA0000121426030000022
2)缓蚀剂的配制
以质量百分比计，将下述原料混合，搅拌均匀即可：
主剂N-苄基-N′-苯基哌嗪20～40％，复配物60～80％，其中复配物组成以质量百分比计为：甲氧基丙胺5～15％，羟基亚乙基二磷酸5～15％，甲基胺5～20％，乳化剂5～20％，溶剂40～50％。
3.进一步地，所述复配物中的甲基胺为一甲胺、二甲胺、三甲胺三种物质的一种或两种组成。
4.进一步地，所述复配物中的乳化剂是辛基酚聚氧乙烯醚或环氧乙烷缩合物。
5.进一步地，所述复配物中的溶剂为甲醇、二甲基甲酰胺或两者的混合物。
本发明的缓蚀剂属水溶型缓蚀剂，可广泛应用于地面集输系统中管线的H2S腐蚀和高矿化度水中，只需添加50～100mg/L本缓蚀剂即可有效控制H2S在地面集输管线中对金属材料的腐蚀，缓蚀率在90％以上。并且具有无难闻刺激性气味、加量少缓蚀效率高、生产简便快捷、水溶分散良好、吸附膜均匀致密，对材料的防护没有点蚀、坑蚀等优点。
附图说明
图1未添加缓蚀剂试样腐蚀宏观照片。
图2添加100mg/L缓蚀剂试样腐蚀宏观照片。
具体实施方式
实施例1
本缓蚀剂的制备分为两个步骤：第一步是主剂N-苄基-N′-苯基哌嗪的合成，第二步为缓蚀剂的配制。
将N-苯基哌嗪和氯化苄以1.3∶1的摩尔比倒入三口烧瓶中，搅拌混合均匀，升温至170℃，保温反应8个小时得到N-苄基-N′-苯基哌嗪。
然后将质量百分比为40％的N-苄基-N′-苯基哌嗪、7％的甲氧基丙胺、7％的羟基亚乙基二磷酸、7％的一甲胺、7％的三甲胺、8％的辛基酚聚氧乙烯醚，24％的二甲基甲酰胺混合搅拌均匀，即制备成一种抑制H2S对地面集输管线腐蚀的缓蚀剂，代号为TG530-Z I。
为了检验缓蚀剂-TG530-Z I对H2S腐蚀的防护效果，采用美国CORTEST公司生产的高温高压釜模拟油田集输系统环境对其进行缓蚀效果评价。模拟试验所用试验条件见表1，水样分析结果见表2，所用挂片试样材质L360。
表1地面集输系统缓蚀剂评价实验条件
Figure BDA0000121426030000031
Figure BDA0000121426030000041
表2水样分析结果
表3给出不同缓蚀剂-TG530-Z I浓度在以上介质中的试验结果，试验周期为7天。
表3不同缓蚀剂加量下的腐蚀速率
  缓蚀剂加量，mg/L   腐蚀速率，mm/a   缓蚀率，％
  0   0.9052   /
  50   0.0813   91.02
  75   0.0787   91.31
  100   0.0708   92.18
从表3可以看出缓蚀剂-TG 530-Z I在以上介质中的浓度越大腐蚀速率越慢，缓蚀率越高，说明本发明缓蚀剂对H2S腐蚀的防护效果明显。
实施例2
将N-苯基哌嗪和氯化苄以1.3∶1的摩尔比倒入三口烧瓶中，搅拌混合均匀，升温至140℃，保温反应8个小时；然后将质量百分比为20％的N-苄基-N′-苯基哌嗪、10％的甲氧基丙胺、7.5％的羟基亚乙基二磷酸、7％的二甲胺、7％的三甲胺、7％的辛基酚聚氧乙烯醚，10％的二甲基甲酰胺、31.5％的甲醇混合搅拌均匀，即制备成一种抑制H2S对地面集输管线腐蚀的缓蚀剂，代号为TG530-Z II。
通过高温高压试验，模拟实施例1中的表1、表2工况环境，在试验周期为7天的条件下，当缓蚀剂-TG530-Z II加量为100mg/L时，其腐蚀速率为0.0831mm/a，缓蚀率达到90.82％。
试样腐蚀宏观照片图1、图2所示：通过对比可以看出，本实施例提供的缓蚀剂-TG530-Z II能有效防止钢样表面点蚀的产生，缓释效果突出。
实施例3
首先，进行N-苄基-N′-苯基哌嗪的制备。将N-苯基哌嗪和氯化苄以1.3∶1的摩尔比倒入三口烧瓶中，搅拌混合均匀，升温至140℃，保温反应8个小时。
然后，将质量百分比为40％的N-苄基-N′-苯基哌嗪、10％的甲氧基丙胺、7％的羟基亚乙基二磷酸、7％的一甲胺、7％的环氧乙烷缩合物，10％的二甲基甲酰胺、19％的甲醇混合搅拌均匀，得到一种抑制H2S对地面集输管线腐蚀的缓蚀剂，代号为TG530-Z III。
通过高温高压模拟试验，加有缓蚀剂-TG530-Z III的挂片试样腐蚀速率见表4。
表4不同缓蚀剂加量下的腐蚀速率
  缓蚀剂加量，mg/L   腐蚀速率，mm/a   缓蚀率，％
  0   0.9052   /
  50   0.0799   91.17
  75   0.0775   91.44
  100   0.0716   92.09
改变反应温度，缓蚀剂TG 530-Z III在加量恒定为100mg/L时，挂片试样的腐蚀速率见5。
表5不同温度下的腐蚀速率
  温度，℃   腐蚀速率，mm/a   缓蚀率，％
  30   0.0625   93.10
  60   0.0716   92.09
  90   0.0897   90.09
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种抗H2S腐蚀的地面集输系统缓蚀剂，以质量百分比计，其组成为：主剂N-苄基-N′-苯基哌嗪20～40％，复配物60～80％，其中复配物组成以质量百分比计为：甲氧基丙胺5～15％，羟基亚乙基二磷酸5～15％，甲基胺5～20％，乳化剂5～20％，溶剂40～50％；所述主剂N-苄基-N′-苯基哌嗪的结构式为：
Figure FDA0000121426020000011
2.一种制备权利要求1所述的抗H2S腐蚀的地面集输系统缓蚀剂的方法，其特征在于该方法包括：
1)主剂N-苄基-N′-苯基哌嗪合成
将N-苯基哌嗪和氯化苄以1.3∶1的摩尔比倒入搪瓷反应釜中，搅拌混合均匀，升温至140～170℃，反应8个小时即可得到N-苄基-N′-苯基哌嗪，其反应结构式为：
Figure FDA0000121426020000012
2)缓蚀剂的配制
以质量百分比计，将下述原料混合，搅拌均匀即可：
主剂N-苄基-N′-苯基哌嗪20～40％，复配物60～80％，其中复配物组成以质量百分比计为：甲氧基丙胺5～15％，羟基亚乙基二磷酸5～15％，甲基胺5～20％，乳化剂5～20％，溶剂40～50％。
3.根据权利要求2所述的抗H2S腐蚀的地面集输系统缓蚀剂，其特征在于：所述复配物中的甲基胺为一甲胺、二甲胺、三甲胺三种物质的一种或两种组成。
4.根据权利要求2所述的抗H2S腐蚀的地面集输系统缓蚀剂，其特征在于：所述复配物中的乳化剂是辛基酚聚氧乙烯醚或环氧乙烷缩合物。
5.根据权利要求2所述的抗H2S腐蚀的地面集输系统缓蚀剂，其特征在于：所述复配物中的溶剂为甲醇、二甲基甲酰胺或两者的混合物。
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