CN103695928B - 油气田输油管道用氨基酸衍生物缓蚀剂及其制备方法 - Google Patents

油气田输油管道用氨基酸衍生物缓蚀剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了油气田输油管道用氨基酸衍生物缓蚀剂及其制备方法，该氨基酸衍生物为腺嘌呤氨基酸衍生物、鸟嘌呤氨基酸衍生物或胞嘧啶氨基酸衍生物，其制备方法如下：（1）将BOC-L-丙氨酸溶解到四氢呋喃中，在搅拌条件下加入腺嘌呤（鸟嘌呤或胞嘧啶）、二环己基二亚胺、4-二甲氨基吡啶，将反应体系置于冰浴中搅拌30min后，升温到50~60℃，反应4~6小时后，过滤得到BOC-L丙氨酸衍生物溶液；（2）在BOC-L丙氨酸衍生物溶液中加入三氟乙酸，在25℃下反应4小时取出，冷却后加入碳酸氢钠饱和溶液，调节pH至8-10，用乙酸乙酯萃取，蒸干。本发明缓蚀剂原料便宜，制备简单，既具有良好的缓蚀性能，又能够实现绿色环保。

Description

油气田输油管道用氨基酸衍生物缓蚀剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及油气田输油管道防腐用缓蚀剂，特别是氨基酸衍生物缓蚀剂及其制备方法。
背景技术
在金属防护领域，较为常见的防腐方法有：无机涂层和有机涂层防腐，以及电镀、热浸镀保护层的防腐，还有进一步发展的扩散镀、金属喷镀等防腐方法，这些方法都有较好的防护作用。但是随着电化学保护和缓蚀剂保护的技术进步，应用缓蚀剂已经成为一种重要有效的方法。缓蚀剂是材料发生或有可能发生腐蚀时，适量添加到相关体系中，可以抑制或减缓介质对钢材的腐蚀。
现阶段使用的大多数缓蚀剂虽然具有较好的缓蚀性能，但是都具有不同的缺点，例如，油田上常用的一些shiff碱缓蚀剂，对环境污染大，对人体有害，达不到绿色环保缓蚀剂的要求；一些高分子缓蚀剂虽然合成简单，但是不稳定，容易水解，达不到长期保护钢材的作用；无机缓蚀剂虽然稳定，但是缓蚀率低，缓蚀剂用量大。因此合成一种绿色环保，制备工艺简单的缓蚀剂就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供油气田输油管道用氨基酸衍生物缓蚀剂，该缓蚀剂原料便宜，制备简单，对输油管道既具有良好的缓蚀性能，又能够实现绿色环保。
本发明的另一目的还在于提供上述氨基酸衍生物缓蚀剂的制备方法，该方法原理可靠，操作简便，具有广阔的市场前景。
为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。
油气田输油管道用氨基酸衍生物缓蚀剂，为腺嘌呤氨基酸衍生物、鸟嘌呤氨基酸衍生物或胞嘧啶氨基酸衍生物，所述腺嘌呤氨基酸衍生物的结构如下：
所述鸟嘌呤氨基酸衍生物的结构如下：
所述胞嘧啶氨基酸衍生物的结构如下：
所述油气田输油管道用氨基酸衍生物缓蚀剂的制备方法，依次包括以下步骤：
（1）将BOC-L-丙氨酸溶解到四氢呋喃中，配成质量比为2%的溶液，在搅拌条件下加入腺嘌呤（鸟嘌呤或胞嘧啶）、二环己基二亚胺、4-二甲氨基吡啶，BOC-L-丙氨酸、腺嘌呤（鸟嘌呤或胞嘧啶）、二环己基二亚胺的摩尔比为0.8～1.2:1～1.5:1～1.5，4-二甲氨基吡啶的加量为BOC-L-丙氨酸质量的0.1%，将反应体系置于冰浴中（0℃）搅拌30min后，升温到50～60℃，反应4～6小时后，过滤得到BOC-L丙氨酸衍生物溶液；
（2）在BOC-L丙氨酸衍生物溶液中加入三氟乙酸，BOC-L-丙氨酸与三氟乙酸的摩尔比为1:5～10，在25℃下反应4小时取出，冷却后加入碳酸氢钠饱和溶液，调节pH至8-10，用乙酸乙酯进行萃取，蒸干，得到氨基酸衍生物缓蚀剂。
该方案的技术路线是：第一步为BOC-L-丙氨酸衍生物的合成：以BOC-L-丙氨酸，腺嘌呤、鸟嘌呤或胞嘧啶为反应物，以4-二甲氨基吡啶（DMAP）为催化剂，发生脱水缩合反应，同时添加脱水剂二环己基二亚胺（DCC），除去反应过程中产生的水。第二步是BOC-L丙氨酸衍生物的脱BOC反应。
本发明是利用氨基酸衍生物缓蚀剂中N原子上的孤对电子和钢中的Fe原子形成配位键，牢固的吸附在钢铁表面，形成一层有机保护层，阻止盐酸中的H+与Fe接触，最终减缓钢铁的腐蚀。由于本发明合成产物的分子结构中含有多个拥有孤对电子的N原子，因此，其缓蚀性能良好；同时本发明采用DNA或RNA的组成单体为原料，对环境和人体无害，产物水解后得到的L－丙氨酸也是组成人体蛋白质的21种氨基酸之一，对环境和人体也无害，所以本发明缓蚀剂为绿色友好的高效缓蚀剂。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）原料廉价，制备方法简单，绿色、环保、无毒；
（2）缓蚀剂的合成产率高，副产物少，容易分离提纯；
（3）缓蚀剂稳定，缓蚀剂用量小，缓蚀效率高。
具体实施方式
实例1腺嘌呤氨基酸衍生物缓蚀剂的合成与性能测试
腺嘌呤氨基酸衍生物缓蚀剂的合成：
（1）将BOC-L-丙氨酸溶解到四氢呋喃中，配成2%的溶液，在搅拌条件下加入腺嘌呤、二环己基二亚胺、4-二甲氨基吡啶；BOC-L-丙氨酸、腺嘌呤、二环己基二亚胺的摩尔比为1mol:1mol:1.2mol，4-二甲氨基吡啶的加量为BOC-L-丙氨酸质量的0.1%，将反应体系置于冰浴中（0℃）搅拌30min后，升温到50℃，反应5小时后，过滤得到BOC-L丙氨酸衍生物溶液；
（2）在BOC-L丙氨酸衍生物溶液中加入三氟乙酸，BOC-L-丙氨酸与三氟乙酸的摩尔比为1mol:5mol，在25℃下反应4小时取出，冷却后加入碳酸氢钠饱和溶液，调节pH至9，用乙酸乙酯进行萃取，蒸干，得到氨基酸衍生物缓蚀剂。
腺嘌呤氨基酸衍生物缓蚀剂的缓蚀性能测试：
溶液的配置：首先用电子天平分别称量0.02mol、0.04mol、0.06mol、0.08mol的氨基酸衍生物，分别溶解到200ml、0.1mol/L的盐酸中。
X80管线钢的预处理；将长3厘米、宽3厘米、厚度0.2厘米的X80管线钢表面用120#-180#的不同型号的砂纸进行打磨，然后用乙醇和丙酮清洗和除油，最后放入干燥器皿中干燥待用。
利用挂片失重法测试氨基酸衍生物在0.1mol/L的盐酸溶液中对X80管线钢的缓蚀性能，挂片时间为16个小时，温度30℃。结果如表1。
表130℃下,X80管线钢在氨基酸衍生物缓蚀剂溶液中的腐蚀速度和缓蚀率
Cinh代表缓蚀剂的加量，CR代表X80管线钢的腐蚀速度，ηWL代表缓蚀率。
实例2鸟嘌呤氨基酸衍生物缓蚀剂的合成和缓蚀性能测试
鸟嘌呤氨基酸衍生物缓蚀剂的合成：
（1）将BOC-L-丙氨酸溶解到四氢呋喃中，配成2%的溶液，在搅拌条件下加入鸟嘌呤、二环己基二亚胺、4-二甲氨基吡啶，BOC-L-丙氨酸、鸟嘌呤、二环己基二亚胺的摩尔比为2mol:2mol:2.2mol，4-二甲氨基吡啶的加量为BOC-L-丙氨酸质量的0.1%，将反应体系置于冰浴中（0℃）搅拌30min后，升温到50℃，反应5小时后，过滤得到BOC-L丙氨酸衍生物溶液；
（2）在BOC-L丙氨酸衍生物溶液中加入三氟乙酸，BOC-L-丙氨酸与三氟乙酸的摩尔比为2mol:10mol，在25℃下反应4小时取出，冷却后加入碳酸氢钠饱和溶液，调节pH至9，用乙酸乙酯进行萃取，蒸干，得到氨基酸衍生物缓蚀剂。
鸟嘌呤氨基酸衍生物缓蚀剂的缓蚀性能测试：
利用挂片失重法测试鸟嘌呤氨基酸衍生物在0.1mol/L的盐酸溶液中对预处理好的X80管线钢的缓蚀性能，挂片时间为16个小时，温度30℃。结果如表2。
表230℃下,X80管线钢在氨基酸衍生物缓蚀剂溶液中的腐蚀速度和缓蚀率
Cinh代表缓蚀剂的加量，CR代表X80管线钢的腐蚀速度，ηWL代表缓蚀率。
实例3胞嘧啶氨基酸衍生物缓蚀剂的合成和缓蚀性能测试
胞嘧啶氨基酸衍生物缓蚀剂的合成：
（1）将BOC-L-丙氨酸溶解到四氢呋喃中，配成2%的溶液，在搅拌条件下加入胞嘧啶、二环己基二亚胺、4-二甲氨基吡啶，BOC-L-丙氨酸、胞嘧啶、二环己基二亚胺的摩尔比为1mol:1mol:1.3mol，4-二甲氨基吡啶的加量为BOC-L-丙氨酸质量的0.1%，将反应体系置于冰浴中（0℃）搅拌30min后，升温到50℃，反应5小时后，过滤得到BOC-L丙氨酸衍生物溶液；
（2）在BOC-L丙氨酸衍生物溶液中加入三氟乙酸，BOC-L-丙氨酸与三氟乙酸的摩尔比为1mol:5.5mol，在25℃下反应4小时取出，冷却后加入碳酸氢钠饱和溶液，调节pH至10，用乙酸乙酯进行萃取，蒸干，得到氨基酸衍生物缓蚀剂。
胞嘧啶氨基酸衍生物缓蚀剂的缓蚀性能测试：
利用挂片失重法测试胞嘧啶氨基酸衍生物在0.1mol/L的盐酸溶液中对预处理好的X80管线钢的缓蚀性能，挂片时间为16个小时，温度30℃。结果如表3。
表330℃下,X80管线钢在氨基酸衍生物缓蚀剂溶液中的腐蚀速度和缓蚀率
Cinh代表缓蚀剂的加量，CR代表X80管线钢的腐蚀速度，ηWL代表缓蚀率。
实例4：氨基酸衍生物缓蚀剂的环保性能测试
将合成的腺嘌呤氨基酸衍生物、鸟嘌呤氨基酸衍生物、胞嘧啶氨基酸衍生物，配制为0.4质量%的水溶液，根据表4所列检测方法测定砷、铅、铬、镉、汞、六价铬、石油类和生物毒性等环保指标。
表4环保性能检测方法及结果
从表1、2、3中可以看出，合成的腺嘌呤氨基酸衍生物、鸟嘌呤氨基酸衍生物、胞嘧啶氨基酸衍生物，在30℃下对X80管线钢表现出了优良的缓蚀性能，并且随着缓蚀剂加量的增加，缓蚀效率升高。在加量达到了0.4g/L的时候，其缓蚀率均达到85%以上，缓蚀效果良好。
从表4中可以看出，合成的氨基酸衍生物在各个检测环节都未检测出毒性，说明产物环保无毒。

Claims (1)

1.油气田输油管道用氨基酸衍生物缓蚀剂的制备方法，该缓蚀剂为腺嘌呤氨基酸衍生物、鸟嘌呤氨基酸衍生物或胞嘧啶氨基酸衍生物，所述腺嘌呤氨基酸衍生物的结构如下：
所述鸟嘌呤氨基酸衍生物的结构如下：
所述胞嘧啶氨基酸衍生物的结构如下：
该缓蚀剂的制备方法，依次包括以下步骤：
(1)将BOC-L-丙氨酸溶解到四氢呋喃中，配成质量比为2％的溶液，在搅拌条件下加入腺嘌呤、鸟嘌呤或胞嘧啶、二环己基二亚胺、4-二甲氨基吡啶，BOC-L-丙氨酸、腺嘌呤、鸟嘌呤或胞嘧啶、二环己基二亚胺的摩尔比为0.8～1.2:1～1.5:1～1.5，4-二甲氨基吡啶的加量为BOC-L-丙氨酸质量的0.1％，将反应体系置于冰浴中搅拌30min后，升温到50～60℃，反应4～6小时后，过滤得到BOC-L丙氨酸衍生物溶液；
(2)在BOC-L丙氨酸衍生物溶液中加入三氟乙酸，BOC-L-丙氨酸与三氟乙酸的摩尔比为1:5～10，在25℃下反应4小时取出，冷却后加入碳酸氢钠饱和溶液，调节pH至8-10，用乙酸乙酯进行萃取，蒸干，得到氨基酸衍生物缓蚀剂。
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