CN107620069A

CN107620069A - 一种酸化缓蚀剂的制备方法

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Publication number: CN107620069A
Application number: CN201710933563.XA
Authority: CN
Inventors: 戴琪; 何俊欣; 张淑娴
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-10-10
Filing date: 2017-10-10
Publication date: 2018-01-23

Abstract

本发明涉及一种缓蚀剂，具体涉及一种酸化缓蚀剂的制备方法。本发明将含有偏铝酸钠以及硅酸钠的酸化缓蚀剂原料干粉末与酸液反应，降低酸液的pH并且形成一层不溶于酸的保护膜。硅酸钠在酸液生成原硅酸凝胶，随着酸化进行，硅酸会脱水变为二氧化硅，从而达到防管道腐蚀穿孔的效果。母体缓蚀剂是一种曼尼希碱，它经过季胺化后以电负性较大的氮原子作为中心的极性基团，当它接触到金属表面之后，形成吸附层，同时形成憎水性膜，改变了金属表面的电荷状态，增大了腐烛反应的活化能，使腐烛反应难以进行阻碍和抵挡腐烛性物质向金属表面靠近，从而避免油田管道被腐蚀。

Description

一种酸化缓蚀剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种缓蚀剂，具体涉及一种酸化缓蚀剂的制备方法。

背景技术

在美国材料与试验协会《关于腐蚀和腐蚀试验术语的标准定义》中，缓蚀剂是“一种以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物”。一般来说，缓蚀剂是指那些用在金属表面起防护作用的物质，加入微量或少量这类化学物质可使金属材料在该介质中的腐蚀速度明显降低直至为零，同时还能保持金属材料原来的物理、力学性能不变。它的用量很小，但效果显著。主要用于中性介质（锅炉用水、循环冷却水）、酸性介质（除锅垢的盐酸，电镀前镀件除锈用的酸浸溶液）和气体介质（气相缓蚀剂）。缓蚀效率愈大，抑制腐蚀的效果愈好。

目前广泛使用的缓蚀剂，多数是有机胺，咪唑啉，酰胺，硫脲，杂环酮，季铵盐等。然而硫脲类酸化缓蚀剂的使用易导致金属器材发生氢脆现象；季铵盐类酸化缓蚀剂易在地层吸附成膜，不利于原油的开采等。因此，一种好的酸缓蚀剂应满足高效、低毒、稳定、起泡乳化倾向小、与其它处理剂配伍性好、能水溶或水分散、不伤害地层等要求。虽说缓蚀剂用量在0.1%～1.0%，但作为工业用水来说，因为水量大，其外排到水环境中的P的量还是相当可观的，含有大量P的工业废水进入水体，极容易引发水体富营养化问题。

因此，研究开发高效、低毒、低污染的环境友好阻垢缓蚀剂以替代磷系水处理剂是一项十分有意义的课题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前油田中开采石油酸化过程中易发生油田管道腐蚀穿孔的缺陷，提供了一种酸化缓蚀剂的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种酸化缓蚀剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）称取300～400g铝矾土，将铝矾土置于球磨机中粉碎，过筛得到铝矾土粉末，将氢氧化钠溶液与铝矾土粉末混合，在球磨机中继续湿磨，得到碱化悬浮液；

（2）将碱化悬浮液置于高压条件下，加热升温至160～180℃，保温高压溶出，向碱化悬浮液加入300～400mL去离子水，搅拌后，静置沉降，过滤，分离得到上层清液，将上层清液置于坩埚中，加热升温，蒸发，得到干粉末；

（3）量取60～70mL苯胺和50～55mL无水乙醇，放入配有回流冷凝器、搅拌装置的三口烧瓶中，启动搅拌器搅拌，搅拌反应，同时滴加100～120mL盐酸，对三口烧瓶水浴加热升温后，回流，得到回流后的混合液；

（4）将甲醛和苯乙酮混合，得到混合分散液，上述回流后的混合液冷却，向回流后的混合液加入80～90mL混合分散液，冷却至室温，搅拌，分散后得到母体缓蚀剂；

（5）将母体缓蚀剂与氯化苄混合，得到混合单体，向装有搅拌器，回流冷凝器和温度计的四口烧瓶中加入混合单体，加热升温，启动搅拌器，搅拌，保温反应，得到红棕色液体；

（6）按重量份数计，称取70～80份红棕色液体、10～12份乌洛托品、20～30份干粉末置于高速分散机，高速分散，得到酸化缓蚀剂。

步骤（1）所述的粉碎时间为40～45min，筛的规格为200目，氢氧化钠溶液的质量分数为40%，氢氧化钠溶液与铝矾土粉末混合的质量比为4︰1，湿磨后使苛化系数达到1.65～1.70。

步骤（2）所述的高压条件为2.5～2.8MPa，保温高压溶出的时间为2～3h，搅拌时间为30～45min，静置沉降时间为3～4h，坩埚加热升温后温度为120～140℃，蒸发时间为3～4h。

步骤（3）所述的搅拌转速为200～250r/min，盐酸的质量分数为10%，对三口烧瓶水浴加热升温后温度为80～85℃，回流时间为1.0～1.5h。

步骤（4）所述的甲醛和苯乙酮混合的质量比为1︰2，冷却后温度为60～65℃，搅拌转速为400～450r/min，搅拌时间为2～3h。

步骤（5）所述的母体缓蚀剂与氯化苄混合的质量比为2︰1，加热升温后温度为60～65℃，搅拌转速为300～350r/min，保温反应时间为3～4h。

步骤（6）所述的高速分散的转速为3000～3500r/min，高速分散时间为10～13min。

本发明的有益效果是：

（1）本发明制备的酸化缓蚀剂原料干粉末中含偏铝酸钠以及硅酸钠，偏铝酸钠在酸液中会消耗大量的酸生成铝离子，降低酸液的pH，乌洛托品附着在油田管道中与铝离子发生络合，形成一层不溶于酸的保护膜，硅酸钠在酸液中也会消耗氢离子，生成原硅酸凝胶，凝胶在管道周边覆盖，随着酸化进行，酸化液会升温，硅酸会脱水变为二氧化硅，二氧化硅镶嵌在络合物保护膜中增强其耐酸性，从而达到防管道腐蚀穿孔的效果；

（2）本发明的母体缓蚀剂是一种曼尼希碱，它经过季胺化后以电负性较大的氮原子作为中心的极性基团，极性基团亲水性很强，当它接触到金属表面之后，与金属有物理吸附作用，形成吸附层，与此同时，非极性基团在远离金属的方向，形成憎水性膜，改变了金属表面的电荷状态，增大了腐烛反应的活化能，使腐烛反应难以进行，可以阻碍和抵挡腐烛性物质向金属表面靠近，从而避免油田管道被腐蚀。

具体实施方式

称取300～400g铝矾土，将铝矾土置于球磨机中粉碎40～45min，通过200目筛得到铝矾土粉末，将质量分数为40%的氢氧化钠溶液与铝矾土粉末按质量比为4︰1混合，在球磨机中继续湿磨，使苛化系数达到1.65～1.70，得到碱化悬浮液；

将碱化悬浮液置于2.5～2.8MPa高压条件下，加热升温至160～180℃，保温高压溶出2～3h，向碱化悬浮液加入300～400mL去离子水，搅拌30～45min后，静置沉降3～4h，过滤，分离得到上层清液，将上层清液置于坩埚中，加热升温至120～140℃，蒸发3～4h，得到干粉末；量取60～70mL苯胺和50～55mL无水乙醇，放入配有回流冷凝器、搅拌装置的三口烧瓶中，启动搅拌器搅拌，以200～250r/min的转速搅拌反应，同时滴加100～120mL质量分数为10%盐酸，对三口烧瓶水浴加热升温至80～85℃后，回流1.0～1.5h，得到回流后的混合液；将甲醛和苯乙酮按质量比为1︰2混合，得到混合分散液，上述回流后的混合液冷却至60～65℃时，向回流后的混合液加入80～90mL混合分散液，冷却至室温，以400～450r/min的转速搅拌，分散2～3h后得到母体缓蚀剂；将母体缓蚀剂与氯化苄按质量比为2︰1混合，得到混合单体，向装有搅拌器，回流冷凝器和温度计的四口烧瓶中加入混合单体，加热升温至60～65℃，启动搅拌器，以300～350r/min的转速搅拌，保温反应3～4h，得到红棕色液体；按重量份数计，称取70～80份红棕色液体、10～12份乌洛托品、20～30份干粉末置于高速分散机，以3000～3500r/min的转速，高速分散10～13min，得到酸化缓蚀剂。

实例1

称取300g铝矾土，将铝矾土置于球磨机中粉碎40min，通过200目筛得到铝矾土粉末，将质量分数为40%的氢氧化钠溶液与铝矾土粉末按质量比为4︰1混合，在球磨机中继续湿磨，使苛化系数达到1.65，得到碱化悬浮液；将碱化悬浮液置于2.5MPa高压条件下，加热升温至160℃，保温高压溶出2h，向碱化悬浮液加入300mL去离子水，搅拌30min后，静置沉降3h，过滤，分离得到上层清液，将上层清液置于坩埚中，加热升温至120℃，蒸发3h，得到干粉末；量取60mL苯胺和50mL无水乙醇，放入配有回流冷凝器、搅拌装置的三口烧瓶中，启动搅拌器搅拌，以200r/min的转速搅拌反应，同时滴加100mL质量分数为10%盐酸，对三口烧瓶水浴加热升温至80℃后，回流1.0h，得到回流后的混合液；将甲醛和苯乙酮按质量比为1︰2混合，得到混合分散液，上述回流后的混合液冷却至60℃时，向回流后的混合液加入80mL混合分散液，冷却至室温，以400r/min的转速搅拌，分散2h后得到母体缓蚀剂；将母体缓蚀剂与氯化苄按质量比为2︰1混合，得到混合单体，向装有搅拌器，回流冷凝器和温度计的四口烧瓶中加入混合单体，加热升温至60℃，启动搅拌器，以300r/min的转速搅拌，保温反应3h，得到红棕色液体；按重量份数计，称取70份红棕色液体、10份乌洛托品、20份干粉末置于高速分散机，以3000r/min的转速，高速分散10min，得到酸化缓蚀剂。

实例2

称取350g铝矾土，将铝矾土置于球磨机中粉碎42min，通过200目筛得到铝矾土粉末，将质量分数为40%的氢氧化钠溶液与铝矾土粉末按质量比为4︰1混合，在球磨机中继续湿磨，使苛化系数达到1.67，得到碱化悬浮液；将碱化悬浮液置于2.6MPa高压条件下，加热升温至170℃，保温高压溶出2.5h，向碱化悬浮液加入350mL去离子水，搅拌37min后，静置沉降3.5h，过滤，分离得到上层清液，将上层清液置于坩埚中，加热升温至130℃，蒸发3.5h，得到干粉末；量取65mL苯胺和53mL无水乙醇，放入配有回流冷凝器、搅拌装置的三口烧瓶中，启动搅拌器搅拌，以225r/min的转速搅拌反应，同时滴加110mL质量分数为10%盐酸，对三口烧瓶水浴加热升温至83℃后，回流1.2h，得到回流后的混合液；将甲醛和苯乙酮按质量比为1︰2混合，得到混合分散液，上述回流后的混合液冷却至63℃时，向回流后的混合液加入85mL混合分散液，冷却至室温，以425r/min的转速搅拌，分散2.5h后得到母体缓蚀剂；将母体缓蚀剂与氯化苄按质量比为2︰1混合，得到混合单体，向装有搅拌器，回流冷凝器和温度计的四口烧瓶中加入混合单体，加热升温至63℃，启动搅拌器，以325r/min的转速搅拌，保温反应3.5h，得到红棕色液体；按重量份数计，称取75份红棕色液体、11份乌洛托品、25份干粉末置于高速分散机，以3250r/min的转速，高速分散12min，得到酸化缓蚀剂。

实例3

称取400g铝矾土，将铝矾土置于球磨机中粉碎45min，通过200目筛得到铝矾土粉末，将质量分数为40%的氢氧化钠溶液与铝矾土粉末按质量比为4︰1混合，在球磨机中继续湿磨，使苛化系数达到1.70，得到碱化悬浮液；

将碱化悬浮液置于2.8MPa高压条件下，加热升温至180℃，保温高压溶出3h，向碱化悬浮液加入400mL去离子水，搅拌45min后，静置沉降4h，过滤，分离得到上层清液，将上层清液置于坩埚中，加热升温至140℃，蒸发4h，得到干粉末；量取70mL苯胺和55mL无水乙醇，放入配有回流冷凝器、搅拌装置的三口烧瓶中，启动搅拌器搅拌，以250r/min的转速搅拌反应，同时滴加120mL质量分数为10%盐酸，对三口烧瓶水浴加热升温至85℃后，回流1.5h，得到回流后的混合液；将甲醛和苯乙酮按质量比为1︰2混合，得到混合分散液，上述回流后的混合液冷却至65℃时，向回流后的混合液加入90mL混合分散液，冷却至室温，以450r/min的转速搅拌，分散3h后得到母体缓蚀剂；将母体缓蚀剂与氯化苄按质量比为2︰1混合，得到混合单体，向装有搅拌器，回流冷凝器和温度计的四口烧瓶中加入混合单体，加热升温至65℃，启动搅拌器，以350r/min的转速搅拌，保温反应4h，得到红棕色液体；按重量份数计，称取80份红棕色液体、12份乌洛托品、30份干粉末置于高速分散机，以3500r/min的转速，高速分散13min，得到酸化缓蚀剂。

对比例以北京市某公司生产的酸化缓蚀剂作为对比例对本发明制得的酸化缓蚀剂和对比例中的酸化缓蚀剂进行检测，检测结果如表1所示： 1、测试方法

酸化缓蚀性能参照行业标准《SY/T5405-1996syt5405酸化缓蚀剂性能试验方法评价指标》中方法进行试验。

表1

表2

表3

根据表1、表2、表3中数据可知，本发明制得的酸化缓蚀剂具有良好的缓蚀性能，在不同酸度，不同浓度下均优于对比例中的产品。

Claims

1.一种酸化缓蚀剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

2.根据权利要求1所述的一种酸化缓蚀剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的粉碎时间为40～45min，筛的规格为200目，氢氧化钠溶液的质量分数为40%，氢氧化钠溶液与铝矾土粉末混合的质量比为4︰1，湿磨后使苛化系数达到1.65～1.70。

3.根据权利要求1所述的一种酸化缓蚀剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的高压条件为2.5～2.8MPa，保温高压溶出的时间为2～3h，搅拌时间为30～45min，静置沉降时间为3～4h，坩埚加热升温后温度为 120～140℃，蒸发时间为3～4h。

4.根据权利要求1所述的一种酸化缓蚀剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的搅拌转速为200～250r/min，盐酸的质量分数为10%，对三口烧瓶水浴加热升温后温度为80～85℃，回流时间为1.0～1.5h。

5.根据权利要求1所述的一种酸化缓蚀剂的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的甲醛和苯乙酮混合的质量比为1︰2，冷却后温度为60～65℃，搅拌转速为400～450r/min，搅拌时间为2～3h。

6.根据权利要求1所述的一种酸化缓蚀剂的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述的母体缓蚀剂与氯化苄混合的质量比为2︰1，加热升温后温度为60～65℃，搅拌转速为300～350r/min，保温反应时间为3～4h。

7.根据权利要求1所述的一种酸化缓蚀剂的制备方法，其特征在于：步骤（6）所述的高速分散的转速为3000～3500r/min，高速分散时间为10～13min。