CN107675185A

CN107675185A - 抑制溶解氧腐蚀的复配型缓蚀剂及其制法与应用

Info

Publication number: CN107675185A
Application number: CN201710984367.5A
Authority: CN
Inventors: 于浩波; 何洋; 陈长风; 于延钊; 姜瑞景
Original assignee: China University of Petroleum Beijing
Current assignee: China University of Petroleum Beijing
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2017-10-20
Publication date: 2018-02-09
Anticipated expiration: 2037-10-20
Also published as: CN107675185B

Abstract

本发明提供抑制溶解氧腐蚀的复配型缓蚀剂及其制法与应用，所述复配型缓蚀剂，以其总量为100％计，包括：10wt.％～50wt.％的酰基肌氨酸或其衍生物、10wt.％～30wt.％的表面活性剂、2wt.％～10wt.％钼酸盐、0wt.％～10wt.％的锌盐、0wt.％～10wt.％的磷酸盐及余量的水。本发明缓蚀剂由有机组分和无机组分复配而成，有机缓蚀剂与无机缓蚀剂的协同缓蚀作用，可有效抑制溶解氧腐蚀，其水溶性好，无乳化倾向，无毒，可用于油田系统中防治溶解氧腐蚀，添加量少，成本低，环境友好。

Description

抑制溶解氧腐蚀的复配型缓蚀剂及其制法与应用

技术领域

本发明涉及缓蚀剂及其制法和应用，特别涉及抑制溶解氧腐蚀的复配型缓蚀剂及其制法和应用，属于油田化学技术领域。

背景技术

工业冷却水和油田注回水系统中的金属设备如各种换热器、泵、阀门、管线、油套管和贮罐等等，由于受到冷却水和油田污水的腐蚀作用，造成这些设备穿孔。氧去极化腐蚀是这类腐蚀的主要原因。

冷却水或油田污水中碳钢的腐蚀电池反应原理一般为：

阳极反应Fe→Fe²⁺+2e^-；

阴极反应O₂+2H₂O→4OH^-；

总反应2Fe+2H₂O+O₂→2Fe(OH)₂↓

生成的氢氧化亚铁，继续被氧化生成氢氧化铁；

2Fe(OH)₂+H₂O+1/2O₂→2Fe(OH)₃↓

生成的氢氧化铁脱水，即形成铁锈(FeOOH)及Fe₂O₃.XH₂O，其脱水反应式为：

Fe(OH)₃→FeOOH+H₂O；

2Fe(OH)₃→Fe₂O₃+3H₂O；

因此，如何抑制溶解氧腐蚀，防止氧去极化反应的发生是抑制这类腐蚀的关键。

目前防止金属腐蚀的方法主要有3种：选择耐蚀材料、加注缓蚀剂和使用内壁涂层或衬里。缓蚀剂由于具有成本低，操作简单，见效快，使用方便、适合长期使用等特点，成为一种经济、有效而且通用性强的金属腐蚀控制方法，是油气井及集输系统中最常用的防护措施之一。

尽管现有技术具有多种抑制溶解氧腐蚀的缓蚀剂，但缓蚀效果不佳、水溶性不好、有毒，容易对环境造成污染等因素影响了缓蚀剂的推广应用，因此，本领域亟需开发一种缓蚀效果优良、水溶性好、无毒、不会造成环境污染的新型抑制溶解氧腐蚀的缓蚀剂。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种抑制腐蚀的复配型缓蚀剂，该复配型缓蚀剂对碳钢在溶解氧环境中的腐蚀具有高效的缓蚀作用，水溶性好，无毒，不会造成环境污染，化学性能稳定好，成本低，加注低浓度即有优异的缓蚀效果。

本发明的再一目的在于提供前述复配型缓蚀剂的制备方法。

本发明的再一目的在于提供前述复配型缓蚀剂的应用。

为实现上述目的，一方面，本发明提供一种抑制腐蚀的复配型缓蚀剂，以其总量为100％计，其包括：10wt.％～50wt.％的酰基肌氨酸或其衍生物、10wt.％～30wt.％的表面活性剂、2wt.％～10wt.％钼酸盐、0wt.％～10wt.％的锌盐、0wt.％～10wt.％的磷酸盐及余量的水。

本发明缓蚀剂由有机组分和无机组分复配而成，无机组分包括钼酸盐、锌盐及磷酸盐，有机组分与无机组分的协同缓蚀作用，可有效抑制溶解氧腐蚀，其水溶性好，无毒，可用于油田系统中防治溶解氧腐蚀，添加量少，成本低，环境友好。

作为本发明前述复配型缓蚀剂的一具体实施方法，优选地，其包括：10wt.％～50wt.％的酰基肌氨酸或其衍生物、10wt.％～30wt.％的表面活性剂、2wt.％～5wt.％钼酸盐、2wt.％～5wt.％的锌盐及余量的水。

作为本发明前述复配型缓蚀剂的一具体实施方法，优选地，其包括：10wt.％～50wt.％的酰基肌氨酸或其衍生物、10wt.％～30wt.％的表面活性剂、2wt.％～5wt.％钼酸盐、2wt.％～5wt.％的磷酸盐及余量的水。

作为本发明前述复配型缓蚀剂的一具体实施方法，优选地，所述的酰基肌氨酸或其衍生物包括N-月桂酸肌氨酸、月桂酰肌氨酸钠、N-月桂酰-N-羟乙基甘氨酸和N-月桂基-β-亚氨基二丙酸中的一种或多种。

作为本发明前述复配型缓蚀剂的一具体实施方法，优选地，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯类；优选地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯类包括异构十三醇聚氧乙烯醚磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯中的一种或多种。更优选地，所述异构十三醇聚氧乙烯醚磷酸酯包括1306P、1309P和1310P中的一种或多种；所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐包括MOA-3PK-40和MOA-3PK-70中的一种或多种；所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯包括AEO-3P、AEO-6P、AEO-9P和AEO-10P中的一种或多种。

作为本发明前述复配型缓蚀剂的一具体实施方法，优选地，所述钼酸盐包括钼酸钠、钼酸钾和钼酸镁中的一种或多种。

作为本发明前述复配型缓蚀剂的一具体实施方法，优选地，所述锌盐包括硫酸锌、磷酸锌和硝酸锌中的一种或多种。

作为本发明前述复配型缓蚀剂的一具体实施方法，优选地，所述磷酸盐包括磷酸氢二钠、磷酸二氢钠和焦磷酸钠中的一种或多种。

另一方面，本发明提供前述复配型缓蚀剂的制备方法，其包括以下步骤：

按质量比称取各组分，将所述钼酸盐、锌盐、磷酸盐与水混合，然后在50℃～70℃条件下搅拌混合均匀，再加入所述酰基肌氨酸或其衍生物、表面活性剂，搅拌均匀得所述抑制腐蚀的复配型缓蚀剂。

再一方面，本发明提供前述复配型缓蚀剂在抑制对金属腐蚀中的应用。优选地，所述抑制对金属腐蚀为抑制溶解氧对金属腐蚀。优选地，所述金属为碳钢。优选地，所述应用是在抑制冷却水系统和/或油田注回水系统中对金属腐蚀中的应用。

综上可知，本发明提供了一种复配型缓蚀剂及其制备方法与应用，本发明缓蚀剂由有机组分和无机组分复配而成，有机缓蚀剂与无机缓蚀剂的协同缓蚀作用，可有效抑制溶解氧腐蚀，其水溶性好，无乳化倾向，无毒，可用于油田系统中防治溶解氧腐蚀，添加量少，成本低，环境友好。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所述的实例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

在反应容器中，加入水50g，硫酸锌5g，钼酸钠5g升温至60℃并不断搅拌，混合均匀后加入10g N-月桂酸肌氨酸，30g脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯AEO-3P(CAS:9002-92-0)，恒温条件下继续搅拌1小时，直至溶液均一，即得到本实施例抑制腐蚀的复配型缓蚀剂。

实施例2

在反应容器中，加入水54g，焦磷酸钠3g，钼酸钠3g升温至60℃并不断搅拌，混合均匀后加入20g N-月桂酸肌氨酸，20g脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯AEO-3P(CAS:9002-92-0)，恒温条件下继续搅拌1.5小时，直至溶液均一，即得到本实施例抑制溶解氧腐蚀的复配型缓蚀剂。

实施例3

在反应容器中，加入水44g，硫酸锌3g，钼酸钠3g升温至60℃并不断搅拌，混合均匀后加入30g N-月桂酸肌氨酸，20g脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯AEO-3P(CAS:9002-92-0)，恒温条件下继续搅拌1.5小时，直至溶液均一，即得到本实施例抑制溶解氧腐蚀的复配型缓蚀剂。

实施例4

在反应容器中，加入水46g，硫酸锌2g，钼酸钠2g升温至60℃并不断搅拌，混合均匀后加入40g N-月桂酰-N-羟乙基甘氨酸，10g脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯AEO-3P(CAS:9002-92-0)，恒温条件下继续搅拌1.5小时，直至溶液均一，即得到本实施例抑制溶解氧腐蚀的复配型缓蚀剂。

实施例5

在反应容器中，加入水36g，硫酸锌2g，钼酸钠2g升温至60℃并不断搅拌，混合均匀后加入50g N-月桂基-β-亚氨基二丙酸，10g脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯AEO-3P(CAS:9002-92-0)，恒温条件下继续搅拌1.5小时，直至溶液均一，即得到本实施例抑制溶解氧腐蚀的复配型缓蚀剂。

对比例1

在反应容器中，加入水50g，加入15g N-月桂酸肌氨酸，35g脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯AEO-3P(CAS:9002-92-0)，在60℃恒温条件下继续搅拌1小时，直至溶液均一，即得到本对比例的有机组分缓蚀剂。

对比例2

在反应容器中，加入水50g，硫酸锌25g，钼酸钠25g升温至60℃并不断搅拌1小时，直至溶液均一，即得到本对比例的无机组分缓蚀剂。

对比例3

在反应容器中，加入水44g，加入33g N-月桂基-β-亚氨基二丙酸，23g脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯AEO-3P(CAS:9002-92-0)，在60℃恒温条件下搅拌1.5小时，直至溶液均一，即得到本对比例的有机组分缓蚀剂。

对比例4

在反应容器中，加入水44g，硫酸锌28g，钼酸钠28g升温至60℃并不断搅拌，恒温条件下继续搅拌1.5小时，直至溶液均一，即得到本对比例的无机组分缓蚀剂。

缓蚀性能评价

缓蚀剂性能评价试验依据标准ASTM G 31-2012a《金属实验室浸泡腐蚀试验的标准指南》和JB/T 7901-1999《金属材料实验室均匀腐蚀全金浸验方法》。其中，试验条件：温度60℃，持续通氧气，腐蚀介质为5％NaCl水溶液，腐蚀挂片材质为20#碳钢，试样尺寸为50×10×3mm，试验周期为72h。腐蚀速率及缓蚀效率见表1。

表1复配型缓蚀剂在溶解氧条件下的缓蚀性能

缓蚀剂种类	加注浓度/ppm	腐蚀速率/mm/a	缓蚀效率/％
				空白	0	0.6801	——
实施例1	100	0.0731	89.25
				实施例2	100	0.0684	89.94
实施例3	100	0.0602	91.15
				实施例4	100	0.0687	89.90
实施例5	100	0.0703	89.66
				对比例1	100	0.1349	80.16
对比例2	100	0.1393	79.52
				对比例3	100	0.1232	81.89
对比例4	100	0.1382	79.68

上表“空白”表示不添加缓蚀剂。

由试验结果可知，本发明实施例所得复配型缓蚀剂均能将腐蚀速率控制在0.076mm/a以下，缓蚀效率在89％以上。本发明有机组分与无机组分之间具有协同增效作用。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、同等替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种抑制腐蚀的复配型缓蚀剂，以其总量为100％计，其包括：10wt.％～50wt.％的酰基肌氨酸或其衍生物、10wt.％～30wt.％的表面活性剂、2wt.％～10wt.％钼酸盐、0wt.％～10wt.％的锌盐、0wt.％～10wt.％的磷酸盐及余量的水。

2.根据权利要求1所述的抑制腐蚀的复配型缓蚀剂，其包括：10wt.％～50wt.％的所述酰基肌氨酸或其衍生物、10wt.％～30wt.％的所述表面活性剂、2wt.％～5wt.％的所述钼酸盐、2wt.％～5wt.％的所述锌盐及余量的水。

3.根据权利要求1所述的抑制腐蚀的复配型缓蚀剂，其包括：10wt.％～50wt.％的所述酰基肌氨酸或其衍生物、10wt.％～30wt.％的所述表面活性剂、2wt.％～5wt.％的所述钼酸盐、2wt.％～5wt.％的所述磷酸盐及余量的所述水。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的抑制腐蚀的复配型缓蚀剂，其中，所述的酰基肌氨酸或其衍生物包括N-月桂酸肌氨酸、月桂酰肌氨酸钠、N-月桂酰-N-羟乙基甘氨酸和N-月桂基-β-亚氨基二丙酸中的一种或多种。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的抑制腐蚀的复配型缓蚀剂，其中，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯类；优选地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯类包括异构十三醇聚氧乙烯醚磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯中的一种或多种；进一步优选地，所述异构十三醇聚氧乙烯醚磷酸酯包括1306P、1309P和1310P中的一种或多种；所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐包括MOA-3PK-40和MOA-3PK-70中的一种或多种；所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯包括AEO-3P、AEO-6P、AEO-9P和AEO-10P中的一种或多种。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的抑制腐蚀的复配型缓蚀剂，其中，所述钼酸盐包括钼酸钠、钼酸钾和钼酸镁中的一种或多种。

7.根据权利要求1～3中任一项所述的抑制腐蚀的复配型缓蚀剂，其中，所述锌盐包括硫酸锌、磷酸锌和硝酸锌中的一种或多种。

8.根据权利要求1～3中任一项所述的抑制腐蚀的复配型缓蚀剂，其中，所述磷酸盐包括磷酸氢二钠、磷酸二氢钠和焦磷酸钠中的一种或多种。

9.权利要求1～8中任一项所述的抑制腐蚀的复配型缓蚀剂的制备方法，其包括以下步骤：

10.权利要求1～8中任一项所述的抑制腐蚀的复配型缓蚀剂在抑制对金属腐蚀中的应用；优选地，所述抑制对金属腐蚀为抑制溶解氧对金属腐蚀；优选地，所述金属为碳钢；

优选地，所述应用是在抑制冷却水系统和/或油田注回水系统中对金属腐蚀中的应用。