CN107603588A - 一种金属离子液体缓蚀剂及其制备方法 - Google Patents
一种金属离子液体缓蚀剂及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及金属防腐领域，公开了一种金属离子液体缓蚀剂及其制备方法。该缓蚀剂是具有金属螯合型阴离子和咪唑类阳离子，在高温下性质稳定，可用于高温条件下的油井酸化过程等高温作业环境，可在金属表面形成吸附层，同时增加环境中相应金属离子的浓度，缓蚀性能好，是一种高效的绿色缓蚀剂。
Description
技术领域
本发明涉及金属防腐领域，尤其涉及一种金属离子液体缓蚀剂及其制备方法。
背景技术
油气井酸化已经成为国内外油气田增产的主要措施之一，但是在酸化过程中，在油管注入酸的过程中，酸液会造成油气井管材和井下设备金属腐蚀，有时还可能导致井下油套管设备坑蚀及腐蚀断裂，造成突发性事故，同时被溶蚀的金属离子在酸化后，随着pH值升高，产生氢氧化物沉淀，对地层造成严重的伤害，因此酸液中必须加入缓蚀剂。
缓蚀剂作为一种经济适用和高效的防腐蚀方法，在保护资源、减少材料损失方面起着重要的作用。近些年来，基于环境保护和可持续发展战略的需要，环境友好的缓蚀剂成为未来缓蚀剂发展的重要方向。现有的缓蚀剂大多都具有毒副作用，在生产和使用过程中对操作人员和生态环境存在较大危害，不满足当今绿色化学的发展要求。离子液体几乎没有蒸气压、不挥发、无色、无味；具有较大的稳定温度范围和较好的化学稳定性；同时极易溶于水有望成为新一代的“绿色缓蚀剂”。
申请号为201310545698.0的中国专利公开了一种咪唑盐离子液体酸化缓蚀剂及其制备方法与应用，该离子液体缓蚀剂在70℃以下对N80钢片腐蚀具有较好的抑制效果，解决了现有缓蚀剂毒副作用大的不足。
但是高温油气井酸化作业温度在93℃以上，因此耐高温酸化缓蚀剂的开发越来越显的重要。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种金属离子液体缓蚀剂及其制备方法，耐高温性能好，对金属腐蚀具有良好的抑制效果，是一种高效环保的油气井酸化缓蚀剂。
本发明的具体技术方案为：金属离子液体缓蚀剂是具有以下结构的化合物：
化合物的阳离子中含有N原子，其孤对电子能够与金属的空d轨道配位，在金属表面形成吸附层，把金属的活性中心覆盖，阻止酸化过程中酸液或杂质对金属的腐蚀，该类化合物的分解温度均在220摄氏度以上，高温下性质稳定，适用于高温作业的金属缓蚀。
作为优选，所述结构中M为Cu2+，Mn2+，Fe2+，Zn2+，Ni2+和Co2+中的一种。
针对所要保护的不同金属，可以选择含有相应金属离子的缓蚀剂，提高酸液中该金属离子的浓度，减缓金属的腐蚀速率。
作为优选，所述结构中R1为C1-C8的脂肪烃。
作为优选，所述结构中R2为C4-C16的脂肪烃。
长链取代基可在吸附膜表面形成一层有一定厚度的分子膜，保证缓蚀性能，并且可根据需要选择不同的取代基团，调节缓蚀剂的熔点、粘度、体积和吸附强度。
作为优选，化合物的熔点为20-60℃。
本发明还提供了金属离子液体缓蚀剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1)将六氟乙酰丙酮与氨水在有机溶剂中混合，发生中和反应；
2)反应结束后加入二价金属氯化物、溴化物、硫酸盐或硝酸盐中的一种进行配位反应；
3)加入含下列通式中阳离子的氯化盐、溴化盐、硫酸盐、硝酸盐中的一种，通过过滤，去除溶剂得到粗产品；
4)将得到的粗产品溶于有机溶剂，然后加入等体积的水，振荡3-10分钟，静止分层，分液去掉水层，重复以上步骤3-5次，收集富离子液体相；
5)蒸发去除有机溶剂，所得产品真空干燥20-24h即得到金属离子液体缓蚀剂。
作为优选，步骤1)中六氟乙酰丙酮与氨水的摩尔比为1∶1.5-2。
作为优选，步骤1)中的中和反应温度为20-40℃。
作为优选，步骤2)中的配位反应温度为60-80℃。
作为优选，步骤1)或2)中的反应时间为8-36h。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：金属离子液体由于是配位化合物，其高温稳定性比普通离子液体更好，在高温油气井酸化等高温作业环境下，能够保持稳定结构，吸附在金属表面，抑制腐蚀能力好。另外，本发明中的缓蚀剂含有金属离子，能够提高环境中金属离子的势能，再次提高缓蚀剂的抑制效果。该缓蚀剂适用范围广泛，尤其高温下缓蚀性能好，是一种优良的金属酸化缓蚀剂。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
将1mmol六氟乙酰丙酮与1.5mmol氨水在乙腈中混合，20℃中和反应10h；反应结束后加入氯化铜进行配位反应；80℃下反应8h后加入含有1-十四烷基3-甲基咪唑氯化盐，去除溶剂得到粗产品；将得到的粗产品溶于乙酸乙酯，然后加入等体积的水，振荡5分钟，静止分层，分液去掉水层，重复以上步骤3次，收集富离子液体相；旋转蒸发去除乙酸乙酯，所得产品真空干燥24h即得到金属离子液体缓蚀剂。
实施例2
将1mmol六氟乙酰丙酮与2mmol氨水在丙酮中混合，40℃中和反应15h；反应结束后加入氯化亚铁进行配位反应；60℃下反应20h后加入含有1-十六烷基3-甲基咪唑氯化盐，去除溶剂得到粗产品；将得到的粗产品溶于乙醚，然后加入等体积的水，振荡10分钟，静止分层，分液去掉水层，重复以上步骤5次，收集富离子液体相；旋转蒸发去除乙醚，所得产品真空干燥22h即得到金属离子液体缓蚀剂。
实施例3
将1mmol六氟乙酰丙酮与1.7mmol氨水在丙酮中混合，30℃中和反应20h：反应结束后加入氯化锰进行配位反应；70℃下反应36h后加入含有1-十二烷基3-甲基咪唑氯化盐，去除溶剂得到粗产品；将得到的粗产品溶于乙酸乙酯，然后加入等体积的水，振荡3分钟，静止分层，分液去掉水层，重复以上步骤4次，收集富离子液体相；旋转蒸发去除乙酸乙酯，所得产品真空干燥20h即得到金属离子液体缓蚀剂。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种金属离子液体缓蚀剂，其特征在于：是具有以下结构的化合物：
2.如权利要求1所述的金属离子液体缓蚀剂，其特征在于，所述结构中M为Cu2+，Mn2+，Fe2 +，Zn2+，Ni2+和Co2+中的一种。
3.如权利要求1所述的金属离子液体缓蚀剂，其特征在于，所述结构中R1为C1-C8的脂肪烃。
4.如权利要求1所述的金属离子液体缓蚀剂，其特征在于，所述结构中R2为C4-C16的脂肪烃。
5.如权利要求1或2或3或4所述的金属离子液体缓蚀剂，其特征在于，所述化合物的熔点为20-60℃。
6.如权利要求1所述的金属离子液体缓蚀剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
1)将六氟乙酰丙酮与氨水在有机溶剂中混合，发生中和反应；
2)反应结束后加入二价金属氯化物、溴化物、硫酸盐或硝酸盐中的一种进行配位反应；
3)加入含下列通式中阳离子的氯化盐、溴化盐、硫酸盐、硝酸盐中的一种，通过过滤，去除溶剂得到粗产品；
4)将得到的粗产品溶于有机溶剂，然后加入等体积的水，振荡3-10分钟，静止分层，分液去掉水层，重复以上步骤3-5次，收集富离子液体相；
5)蒸发去除有机溶剂，所得产品真空干燥20-24h即得到金属离子液体缓蚀剂。
7.如权利要求6所述的金属离子液体缓蚀剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的六氟乙酰丙酮与氨水的摩尔比为1∶1.5-2。
8.如权利要求6所述的金属离子液体缓蚀剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的中和反应温度为20-40℃。
9.如权利要求6所述的金属离子液体缓蚀剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中的配位反应温度为60-80℃。
10.如权利要求6所述的金属离子液体缓蚀剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1)或2)中的反应时间为8-36h。
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| CN109385635A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-02-26 | 华侨大学 | 一种复配离子液体缓蚀剂及其制备方法 |
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| CN102304054A (zh) * | 2011-05-10 | 2012-01-04 | 浙江大学 | 螯合型离子液体及其制备纯化方法 |
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| 屈冠伟 等: "离子液体缓蚀剂的研究进展", 《煤炭与化工》 * |
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| CN109385635A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-02-26 | 华侨大学 | 一种复配离子液体缓蚀剂及其制备方法 |
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