CN104099615A - 一种咪唑啉型中和缓蚀剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种主要用于炼油厂低温轻质油部位金属防腐蚀用的水溶性中和缓蚀剂及其制备方法,它是由油酸、多烯多胺和季铵化试剂为原料制备而成的咪唑啉衍生物缓蚀剂,助缓蚀剂、再与中和剂、溶剂复配而成的,同类缓蚀剂相比,加剂量少(5-10ppm),具有水溶性好,缓蚀效率高,化学稳定性和热稳定性好,同时,兼有膜缓蚀剂与中和双重功效,使现场作更为简单。

Description

一种咪唑啉型中和缓蚀剂及其制备方法
技术领域
本发明属于金属腐蚀抑制领域,更具体地说是涉及到防止常减压、催化裂化、焦化等装置的分馏塔顶及冷却冷凝系统设备的腐蚀的一种咪唑啉型中和缓蚀剂的制备。
技术背景
随着原油的深度开发,劣质原油所占比例越来越大,致使炼油厂设备的腐蚀问题日益严重,其中一次、二次加工装置低温轻油部位设备的腐蚀尤为突出,如常减压装置塔顶冷凝冷却系统、催化裂化稳定吸收系统及延迟焦化分馏塔顶冷凝冷却系统。常减压装置塔顶冷凝冷却系统的腐蚀主要是H2S-HCl-H2O型腐蚀,催化裂化稳定吸收系统的腐蚀主要是HCN-H2S-H2O型腐蚀,延迟焦化分馏塔冷疑冷却系统的腐蚀主要是H2S-HCl-NH3-H2O型腐蚀。目前国内外针对低温轻油部位设备的腐蚀主要通过材料升级和工艺防腐两种途径解决。
其中针对工艺防腐措施解决低温轻油部位设备的腐蚀问题,加注缓蚀剂是一种最简单有效和经济的方法。目前炼油厂应用于低温轻油部位设备的缓蚀剂还存在一定的不足:有的缓蚀剂用量稍大易引起油品乳化、发泡等现象;有的缓蚀剂pH使用范围窄,随腐蚀体系pH值的变化而失去保护作用;成膜性能好但水溶性差;有的缓蚀剂不能抑制盐的垢下腐蚀,有的缓蚀剂应用范围窄,只适用于某一腐蚀体系。
发明内容
本发明主要针对现有技术中缓蚀剂的分散性差,不能抑制盐的垢下腐蚀等缺点,而提供了一种新型缓蚀剂。本发明的特点在于加入了分散剂,同时采用了两种物质作为主剂,他们的协同作用,提高了其缓蚀率。在此采用了分散剂,使主剂更好的分散成膜,成膜后即可阻止垢下腐蚀,同时分散剂还具有阻止垢的形成。
一种咪唑啉型中和缓蚀剂,该缓蚀剂由按重量份计的下述组分组成:
主缓蚀剂15-40份
中和剂10-20份
分散剂2-5份
溶剂35-73份
所述的主缓蚀剂选自咪唑啉的衍生物和长链有机胺,且咪唑啉的衍生物和长链有机胺的质量比为3∶1-5∶1,两者的质量比限定在这个范围内,是因为通过实验证明,其效果在这个范围缓蚀效果好,过低其效果不好,过高成本增加,其效果提高很少。
分散剂为2-5份,之所以限定在这个范围内,是因为用量过多,效果没有任何提高,用量少了,达不到分散效果;
所述的中和剂选自浓度为20%的氨水与甲胺或二甲胺或乙胺或二乙胺或乙二胺按任意比例混合的混合物;
所述的分散剂选自聚乙二醇或木质素磺酸盐或石油磺酸盐;
所述的溶剂选自甲醇或乙醇或乙二醇或丙醇或丙二醇。
优选的,咪唑啉衍生物是油酸基咪唑啉,长链有机胺是C14或C16的正构烷胺。通过实验验证其缓释效果优,油酸容易获得,价位便宜,在制备咪唑啉时,对环境的污染少。
优选的,中和剂为浓度为20%的氨水与乙二胺,按照任意比例混合的混合物。通过实验验证其中和效果优,理论上,其存在两个-NH2也易于与酸发生反应。
优选的,分散剂选自木质素磺酸盐。通过实验验证其效果优,其不仅有分散的作用,还具有缓蚀剂性,所以选择木质素磺酸盐。
优选的,溶剂选自乙二醇。选择其作溶剂是应为其具有分散的作用,也有降低凝点的作用,在冬天使用不会冻凝。
一种咪唑啉型中和缓蚀剂的制备步骤,包括下述步骤:
按计量份分别称取主缓蚀剂、中和剂、分散剂,置入到计量份的溶剂中,搅拌均匀即得到咪唑啉型中和缓蚀剂,所述的加料顺序,中和剂必须在主缓蚀剂之后再加,主要是为了防止溶液凝聚。
中和剂主要中和石化装置中产生的酸性水中的HCl、H2S等,中和至酸性水的PH值至7-8。
所述的,油酸基咪唑啉的制备方法如下:将1mol的油酸投入反应器中,然后加入20g二甲苯,在氮气的保护下,140℃,带水1h,然后加入1mol的二乙烯三胺,投入0.6g无水氯化锌.在160℃下,反应2.5小时后,升温到200℃,保持1h,然后以10℃/小时的升温速度升到260℃,蒸馏出二甲苯,得到油酸咪唑啉中间体。向中间体中加入15g甲醇,搅拌均匀后加入1mol的氯化苄,升温到85℃,保持3小时,然后蒸馏出甲醇和氯化苄,即得到油酸基咪唑啉。
本发明的特点在于加入了分散剂,同时采用了两种物质作为主缓蚀剂,它们的协同作用,提高了其缓蚀率。在此采用了分散剂,使主剂更好的分散成膜,成膜后即可阻止垢下腐蚀,同时分散剂还具有阻止垢的形成。
本发明提供的咪唑啉型中和缓蚀剂可用于常减压装置塔顶冷凝冷却系统、催化裂化装置稳定吸收系统以及延迟焦化分馏塔冷凝冷却系统等中的设备腐蚀,缓蚀剂可以采取原剂注入,或者与水混合的方式注入。其使用方法是:将咪唑啉型中和缓蚀剂添加到使上述加工过程产生腐蚀的工作流体中,在工作流体中缓蚀剂的含量5-10mg/L。
本发明所提供的咪唑啉型中和缓蚀剂与同类缓蚀剂相比,具有缓蚀效率高、剂的用量少、低毒环保,pH的适用范围广,具有在金属表面良好的成膜性能,又有在水相良好的溶解性和分散性,使用本发明所提供的咪唑啉型中和缓蚀剂即可有效H2S-HCl-H2O类型、HCN-H2S-H2O类型或H2S-HCl-NH3-H2O类型腐蚀环境对碳钢设备的腐蚀,缓蚀率在97%以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对专利作进一步说明,但不作为对专利内容的限制。
实施例1
一种咪唑啉型中和缓蚀剂,该缓蚀剂由按重量份计的下述组分组成:
咪唑啉的衍生物和长链有机胺混合物 15份,且咪唑啉的衍生物和长链有机胺的质量比为3∶1;
浓度为20%的氨水与甲胺按任意比例的混合物 10份
聚乙二醇 2份
甲醇35份
按计量份分别称取主缓蚀剂、中和剂、分散剂,置入到计量份的溶剂中,搅拌均匀即得到咪唑啉型中和缓蚀剂。
实施例2
一种咪唑啉型中和缓蚀剂,该缓蚀剂由按重量份计的下述组分组成:
咪唑啉的衍生物和长链有机胺混合物 40份,且咪唑啉的衍生物和长链有机胺的质量比为5∶1;
浓度为20%的氨水与二甲胺混合物 20份
木质素磺酸盐 5份
乙二醇 73份
按计量份分别称取主缓蚀剂、中和剂、分散剂,其其直入计量份的溶剂中,搅拌均匀即得到咪唑啉型中和缓蚀剂。
实施例3
一种咪唑啉型中和缓蚀剂,该缓蚀剂由按重量份计的下述组分组成:
咪唑啉的衍生物和长链有机胺混合物 30份,且咪唑啉的衍生物和长链有机胺的质量比为4∶1;
浓度为20%的氨水与乙胺混合物 15份
石油磺酸盐 3份
丙二醇 50份
按计量份分别称取主缓蚀剂、中和剂、分散剂,其其直入计量份的溶剂中,搅拌均匀即得到咪唑啉型中和缓蚀剂。
实施例4
一种咪唑啉型中和缓蚀剂,该缓蚀剂由按重量份计的下述组分组成:
咪唑啉的衍生物和长链有机胺混合物 35份,且咪唑啉的衍生物和长链有机胺的质量比为3.5∶1;
浓度为20%的氨水与乙胺混合物 18份
木质素磺酸盐 4份
乙二醇 43份
按计量份分别称取主缓蚀剂、中和剂、分散剂,其其直入计量份的溶剂中,搅拌均匀即得到咪唑啉型中和缓蚀剂。
实施例5
一种咪唑啉型中和缓蚀剂,该缓蚀剂由按重量份计的下述组分组成:
咪唑啉的衍生物和长链有机胺混合物 40份,且咪唑啉的衍生物和长链有机胺的质量比为4.5∶1;
浓度为20%的氨水与乙胺混合物 20份
木质素磺酸盐 5份
乙二醇 35份
按计量份分别称取主缓蚀剂、中和剂、分散剂,其其直入计量份的溶剂中,搅拌均匀即得到咪唑啉型中和缓蚀剂。
实验例评价:采用旋转挂片失重法测定缓蚀效率
实验条件:配置1000mg/LHCl和500mg/LH2S的酸性水溶液,加剂量为5ppm,在50℃下,转速80转/分钟,保持48h。
具步步骤:
将试片用滤纸把油脂擦拭干净,然后分别在丙酮和无水乙醇中用脱脂棉擦洗,用滤纸吸干,置干燥器中4小时以上,精确到0.0001g,保存于干燥器中待用,并记录数据。
将试杯中加入一定体积的酸性水,挂入试片,启动电动机,使试片按一定旋转速度转动,并开始计时。48小时后,取出试片并进行外观观察。
将试片用毛刷刷净,然后在酸洗溶液里浸泡3-5分钟,取出,迅速用自来水冲洗后,立即侵入氢氧化纳溶液中约30秒,取出,用自来水冲洗,用滤纸擦拭并吸干,在无水乙醇中浸泡约3分钟,置于干燥器中4小时以上,称量,精确到0.0001克,并记录数据。
缓蚀率计算公式:
缓蚀率=(m0-m1)/m0×100%
式中:m0-空白样品试片失重质量,g;
      m1-加缓蚀剂样品试片失重质量,g。
表1 不同咪唑啉型中和缓蚀剂实验室评价数据
有上述可见,本发明的抗腐蚀性能良好,缓蚀率最好能达到99%,并且酸性水中铁离子的浓度能控制在1mg/L以内。本发明兼有中和成膜、抑制盐的垢下腐蚀等功效。在石化具有广阔的应用前景。

Claims (6)

1.一种咪唑啉型中和缓蚀剂,其特征在于:该缓蚀剂由按重量份计的下述组分组成:
主缓蚀剂15-40份
中和剂10-20份
分散剂2-5份
溶剂35-73份
所述的主缓蚀剂选自咪唑啉的衍生物和长链有机胺,且咪唑啉的衍生物和长链有机胺的质量比为3∶1-5∶1;
所述的中和剂选自质量分数为20%的氨水与甲胺或二甲胺或乙胺或二乙胺或乙二胺按任意比例混合的混合物;
所述的分散剂选自聚乙二醇或木质素磺酸盐或石油磺酸盐;
所述的溶剂选自甲醇或乙醇或乙二醇或丙醇或丙二醇。
2.如权利要求1所述的一种咪唑啉型中和缓蚀剂,其特征在于:咪唑啉的衍生物是油酸基咪唑啉,长链有机胺是C10-C18的正构烷胺。
3.如权利要求1所述的一种咪唑啉型中和缓蚀剂,其特征在于:中和剂为质量分数为20%的氨水与乙二胺,按照任意比例混合的混合物。
4.如权利要求1所述的一种咪唑啉型中和缓蚀剂,其特征在于:分散剂选自木质素磺酸盐。
5.如权利要求1所述的一种咪唑啉型中和缓蚀剂,其特征在于:溶剂选自乙二醇。
6.制备权利要求1所述的咪唑啉型中和缓蚀剂的方法,其特征在于,包括下述步骤:按计量份分别称取主缓蚀剂、中和剂、分散剂,将其置入计量份的溶剂中,搅拌均匀即得到咪唑啉型中和缓蚀剂。
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