CN103882438A - 抑制低碳微合金钢超临界co2腐蚀的缓蚀剂的制备方法 - Google Patents

抑制低碳微合金钢超临界co2腐蚀的缓蚀剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种抑制低碳微合金钢超临界CO2腐蚀的缓蚀剂的制备方法，属于抗腐蚀领域。首先在装有冷凝回流装置、分水器、蛇形冷凝管的三口瓶中加入高级脂肪酸，抽真空，N2置换2-4次，在N2气体的保护下加入适量的多乙烯多胺和携水剂，升温至反应进入酰化阶段；然后在酰化反应结束后继续升温至脱水成环温度，加热至反应结束即可；减压蒸馏去除产物中多余的携水剂和水，重结晶可得到缓蚀剂咪唑啉。将咪唑啉与氯化苄按摩尔比1:1.1在50-90℃不断搅拌下反应3h；反应结束后加入与咪唑啉相同摩尔量的硫脲，升温至90-110℃，并不断搅拌，反应1.5-2h，得到咪唑啉衍生物。本发明缓蚀剂用量少、无污染、生产简单且不会对人体造成伤害，可以有效地控制超临界CO2对低碳微合金钢的腐蚀。

Description

抑制低碳微合金钢超临界CO2腐蚀的缓蚀剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种抑制低碳微合金钢CO2腐蚀缓蚀剂的制备方法，特别是咪唑啉缓蚀剂及其衍生物制备方法。
背景技术
CO2溶于水对钢铁的腐蚀性极强，这是因为在同样的pH条件下，CO2水溶液的酸度比盐酸高，因此对钢铁的腐蚀要比盐酸还要严重。CO2腐蚀能够引起钢铁的全面腐蚀和局部腐蚀，使管道和设备早期失效，并造成严重后果，不仅造成巨大的经济损失，而且还造成了严重的社会后果，危害人民群众的生命安全。因此，对抑制CO2腐蚀的研究具有深刻的现实意义。目前，抑制CO2腐蚀的技术大致有以下几种：采用耐蚀合金；施加阴极保护；添加涂层或衬里；加注缓蚀剂等。缓蚀剂是一种当它以适当的浓度和形式存在于环境(介质)时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或复合物。
近年来，针对防CO2腐蚀的需要，研究人员研发了一些抑制CO2腐蚀的缓蚀剂，主要包括有机氨、酰胺、咪唑啉、季铵盐、杂环化合物和有机硫类等，其中应用最多的是咪唑啉、酰胺和季铵盐类。
采用缓蚀剂控制低分压条件下CO2腐蚀，已经取得了良好的效果，通常添加少量的缓蚀剂就可以大幅度降低碳钢的腐蚀速率。然而，在一些深油气田中CO2的压力和温度通常会高于100MPa和120℃而处于超临界状态。所谓超临界CO2，是指把CO2置于封闭体系中升温和加压，当温度和压力超过CO2的临界温度(31.1℃)和临界压力(7.38MPa)后，CO2就转变为超临界流体状态。超临界状态的CO2具有低粘度、高扩散性和高压缩性，在水中的溶解度远高于低压条件下的溶解度，对钢铁材料产生非常严重的腐蚀。
咪唑啉一般由有机酸和有机多胺进行缩合反应得到。目前常用的咪唑啉及其衍生物的合成方法有3种，即升温自由脱水法、真空脱水法、溶剂脱水法。尚洪帅制备了一种咪唑啉衍生物(尚洪帅.油气田腐蚀环境中缓蚀剂的合成与复配性能研究[D].北京:北京化工大学材料科学与工程学院,2012)，但文献中只表明该咪唑啉衍生物对低压CO2条件下的钢的腐蚀有抑制作用，使用的最高压力为1.5MPa。目前，还没有关于抑制超临界CO2条件下低碳微合金钢腐蚀的缓蚀剂的报道，
发明内容
本发明目的制备一种对超临界CO2条件下低碳微合金钢的腐蚀具有很好的抑制作用的缓蚀剂。缓蚀剂是采用溶剂脱水法合成的咪唑啉及其衍生物。
本发明的技术方案为：
首先在装有冷凝回流装置、分水器、蛇形冷凝管的三口瓶中加入高级脂肪酸，抽真空，N2置换2-4次，在N2气体的保护下加入适量的多乙烯多胺和携水剂，升温至反应进入酰化阶段；然后在酰化反应结束后继续升温至脱水成环温度，加热至反应结束即可；减压蒸馏去除产物中多余的携水剂和水，重结晶可得到咪唑啉。将咪唑啉首先与季铵化试剂反应，然后再将产物与硫脲反应可得到一种咪唑啉衍生物。具体步骤如下：
(1)咪唑啉的制备方法：
咪唑啉的制备是在无氧环境中进行，其制备原料是高级脂肪酸和多乙烯多胺，本发明采用的分别是硬脂酸和二乙烯三胺，携水剂采用的是二甲苯。硬脂酸和二乙烯三胺的摩尔比为1：1.2、二甲苯的质量占原料质量的63%。将硬脂酸放入装有冷凝回流装置、分水器、蛇形冷凝管的三口烧瓶，抽真空，N2置换3次，在N2气体保护下加入二乙烯三胺和二甲苯，缓慢升温至150℃，阶段升温至165℃，该阶段反应时间为2-4h；然后升温至190℃，阶段升温至230℃，该阶段反应时间为3-7h;最后减压蒸馏去除多余的二甲苯和产物水，得到咪唑啉。
(2)咪唑啉衍生物的制备方法：
首先采用步骤(1)中的制备方法得到咪唑啉中间体，然后将咪唑啉与氯化苄按摩尔比1:1.1在50-90℃不断搅拌下反应3h；反应结束后加入与咪唑啉相同摩尔量的硫脲，升温至90-110℃，并不断搅拌，反应1.5-2h，得到咪唑啉衍生物。
制备咪唑啉时，酰胺化和脱水成环的时间可以有所浮动，以实验过程中分水器分出的水量是否与理论出水量相当为准；携水剂不一定要选二甲苯，只要满足要求即可（比如可选甲苯作为携水剂，携水剂的质量占原料总量的63%）。
本发明缓蚀剂具有用量少、无污染、生产简单且不会对人体造成伤害等特点，可以有效地控制超临界CO2对低碳微合金钢的腐蚀。
附图说明：
图1是本发明制备的咪唑啉红外光谱图：
从图1红外图谱中可以看出在1608cm-1处有很强的吸收峰，是咪唑啉分子中C=N的特征吸收峰，说明得到目标产物。
图2是本发明制备的咪唑啉衍生物的红外光谱图：
从图2红外图谱中可以看出在1606cm-1处有很强的吸收峰，是咪唑啉分子中C=N特征吸收峰，1510cm-1以及700cm-1处有显著的苄基吸收峰，1300cm-1处为C=S的伸缩振动，可以确定合成的产物为硫脲基咪唑啉季铵盐。
具体实施方式
首先在装有冷凝回流装置、分水器、蛇形冷凝管的三口瓶中加入高级脂肪酸，抽真空，N2置换3次，在N2气体的保护下加入适量的多乙烯多胺和携水剂，升温至反应进入酰化阶段；然后在酰化反应结束后继续升温至脱水成环温度，加热至反应结束即可；减压蒸馏去除产物中多余的携水剂和水，重结晶可得到咪唑啉。将咪唑啉首先与季铵化试剂反应，然后再将产物与硫脲反应可得到一种咪唑啉衍生物。具体步骤如下：
(1)咪唑啉的制备方法：
咪唑啉的制备是在无氧环境中进行，其制备原料是高级脂肪酸和多乙烯多胺，本发明采用的分别是硬脂酸和二乙烯三胺，携水剂采用的是二甲苯。将22.74g的硬脂酸放入装有冷凝回流装置、分水器、蛇形冷凝管的三口烧瓶，抽真空，N2置换3次，在N2气体保护下加入10.3mL的二乙烯三胺和24mL的二甲苯，缓慢升温至150℃，阶段升温至165℃，该阶段反应时间为2-4h；然后升温至190℃，阶段升温至230℃，该阶段反应时间为3-7h;最后减压蒸馏去除多余的二甲苯和产物水。其红外测试结果如图1。
(2)咪唑啉衍生物的制备方法：
首先采用步骤(1)中的制备方法得到咪唑啉中间体，然后将咪唑啉与氯化苄按摩尔比1:1.1在50-90℃不断搅拌下反应3h；反应结束后加入与咪唑啉相同摩尔量的硫脲，升温至90-110℃，并不断搅拌，反应1.5-2h，得到产物。其红外测试结果如图2。
咪唑啉缓蚀性能评价：
为检验该咪唑啉缓蚀剂在超临界CO2环境中对低碳微合金钢腐蚀的抑制作用，本专利采用超临界高温高压反应釜对其缓蚀效果进行评价。实验所用的介质为含有不同浓度咪唑啉缓蚀剂的去离子水，反应温度为60℃，CO2分压为9.5MPa，腐蚀时间为96h。实验所用低碳微合金钢为X70和P110SS，试样尺寸为10mm*10mm*3mm（长、宽、高）。实验前腐蚀试样的各个表面经SiC打磨至800#。实验结束后取出试样，采用GB/T16545-1996C.3.5标准溶液去除腐蚀产物膜，进行失重分析。
表1给出了不同浓度下该缓蚀剂在60℃、CO2分压为9.5MPa的去离子水溶液中的评定结果,腐蚀时间为96h。
表1不同浓度下缓蚀剂的缓蚀效率
Figure BDA0000482845140000041

Claims (3)

1.一种抑制低碳微合金钢超临界CO2腐蚀的缓蚀剂的制备方法，其特征是首先在装有冷凝回流装置、分水器、蛇形冷凝管的三口瓶中加入高级脂肪酸，抽真空，N2置换2-4次，在N2气体的保护下加入适量的多乙烯多胺和携水剂，升温至反应进入酰化阶段；然后在酰化反应结束后继续升温至脱水成环温度，加热至反应结束即可；减压蒸馏去除产物中多余的携水剂和水，重结晶可得到咪唑啉；具体步骤如下： 
咪唑啉的制备是在无氧环境中进行，其制备原料是高级脂肪酸和多乙烯多胺，本发明采用的分别是硬脂酸和二乙烯三胺，携水剂采用的是二甲苯；硬脂酸和二乙烯三胺的摩尔比为1：1.2、二甲苯的质量占原料质量的63%。将硬脂酸放入装有冷凝回流装置、分水器、蛇形冷凝管的三口烧瓶，抽真空，N2置换3次，在N2气体保护下加入二乙烯三胺和二甲苯，缓慢升温至150℃，阶段升温至165℃，该阶段反应时间为2-4h；然后升温至190℃，阶段升温至230℃，该阶段反应时间为3-7h;最后减压蒸馏去除多余的二甲苯和产物水，得到缓蚀剂咪唑啉。 
2.根据权利要求1所述一种抑制低碳微合金钢超临界CO2腐蚀的缓蚀剂的制备方法，其特征是首先采用权利要求1中的制备方法得到咪唑啉中间体，然后将咪唑啉与氯化苄按摩尔比1:1.1在50-90℃不断搅拌下反应3h；反应结束后加入与咪唑啉相同摩尔量的硫脲，升温至90-110℃，并不断搅拌，反应1.5-2h，得到咪唑啉衍生物。 
3.根据权利要求1所述一种抑制低碳微合金钢超临界CO2腐蚀的 缓蚀剂的制备方法，其特征是原料采用硬脂酸和二乙烯三胺，携水剂采用的是二甲苯；将22.74g的硬脂酸放入装有冷凝回流装置、分水器、蛇形冷凝管的三口烧瓶，抽真空，N2置换3次，在N2气体保护下加入10.3mL的二乙烯三胺和24mL的二甲苯，缓慢升温至150℃，阶段升温至165℃，该阶段反应时间为2-4h；然后升温至190℃，阶段升温至230℃，该阶段反应时间为3-7h;最后减压蒸馏去除多余的二甲苯和产物水。 
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104233310A (zh) * 2014-07-25 2014-12-24 西安和泰化工有限公司 一种复合型咪唑啉季铵盐缓蚀剂及其制备方法
CN107794531A (zh) * 2016-08-30 2018-03-13 中国石油天然气股份有限公司 一种油气井用二氧化碳缓蚀剂及其制备方法和应用
CN108384521A (zh) * 2018-04-26 2018-08-10 中国石油天然气股份有限公司 一种适用于co2驱特低渗透油藏抗气侵高密度压井液
CN109912506A (zh) * 2019-03-22 2019-06-21 徐州工程学院 一种对称型咪唑啉Gemini表面活性剂的合成方法
RU2776115C1 (ru) * 2021-07-12 2022-07-13 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет" (ПГНИУ) Состав для ингибирования солянокислой коррозии стали

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张玉成，等: "超临界CO2条件下钢的腐蚀行为研究进展", 《腐蚀与防护》 *
强轶: "《咪唑啉类缓蚀剂改性合成及性能研究》", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *
王智博: "咪唑啉和醇胺两种高效缓蚀剂的合成及其缓蚀机理研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104233310A (zh) * 2014-07-25 2014-12-24 西安和泰化工有限公司 一种复合型咪唑啉季铵盐缓蚀剂及其制备方法
CN107794531A (zh) * 2016-08-30 2018-03-13 中国石油天然气股份有限公司 一种油气井用二氧化碳缓蚀剂及其制备方法和应用
CN107794531B (zh) * 2016-08-30 2019-10-11 中国石油天然气股份有限公司 一种油气井用二氧化碳缓蚀剂及其制备方法和应用
CN108384521A (zh) * 2018-04-26 2018-08-10 中国石油天然气股份有限公司 一种适用于co2驱特低渗透油藏抗气侵高密度压井液
CN109912506A (zh) * 2019-03-22 2019-06-21 徐州工程学院 一种对称型咪唑啉Gemini表面活性剂的合成方法
RU2776115C1 (ru) * 2021-07-12 2022-07-13 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет" (ПГНИУ) Состав для ингибирования солянокислой коррозии стали

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