CN112226772A - 复合缓蚀剂和使用该复合缓蚀剂抑制费托合成反应水中碳钢腐蚀的方法 - Google Patents
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- C23F11/00—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent
- C23F11/08—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids
Abstract
本发明涉及碳钢防腐蚀领域，公开了一种复合缓蚀剂和使用该复合缓蚀剂抑制费托合成反应水中碳钢腐蚀的方法，所述复合缓蚀剂含有可独立存放的中和缓蚀剂和成膜缓蚀剂，所述中和缓蚀剂含有可独立存放的碱性物质和水，所述成膜缓蚀剂含有可独立存放的成膜缓蚀组分和溶剂，所述成膜缓蚀组分含有葡萄糖酸盐、钼酸盐和/或钨酸盐、有机膦酸、甜菜碱型表面活性剂、聚合物以及锌盐，所述溶剂为用于溶解所述成膜缓蚀组分的水和/或有机溶剂。利用本发明的复合缓蚀剂处理费托合成反应水时，能够显著抑制费托合成反应水对碳钢设备造成的腐蚀，而且操作简单、方便快捷、安全有效。
Description
技术领域
本发明涉及碳钢防腐蚀领域，具体涉及一种复合缓蚀剂和使用该复合缓蚀剂抑制费托合成反应水中碳钢腐蚀的方法。
背景技术
为了改变我国煤、天然气主体能源格局，国家大力发展以煤为原料合成油(CTL)和以天然气为原料合成油(GTL)技术，实现煤洁净利用和天然气的优化深度利用。目前世界各国成功开发了合成油技术，南非Sasol公司的固定流化床(SAS)和浆态床(SSPD)工艺，此外还有Shell公司的固定床SMDS工艺，Syntrolem公司的GTL工艺，Exxon公司的AGC-21工艺以及EnergeInternational公司的GasCat工艺等。这些工艺中均采用F-T合成反应。
虽然F-T合成反应原料简单只有CO和H2，但反应过程却很复杂，是在催化剂条件下定向合成甲烷及更高碳数的烃类燃料和化学品。费托反应的主产物液态烃类因密度差比较容易从水中分离出来，而生成的醇类、烃类含氧有机化合物在水中有一定的溶解度形成合成反应水。一般情况下，每生产一吨合成油产生一到两吨费托合成反应水，合成水中有机氧化物含量可达2-6 重量％，大约有三十多种，主要有醇、酸、微量的醛、酮及酯等。酸类主要是甲酸、乙酸和丙酸。通常合成水的pH为2-5，CODcr为20000-60000mg/L，在对该水进行分离和回收利用过程中，以碳钢为材质的重沸塔及其间换热设备由于与合成水溶液接触，发生了严重的腐蚀现象。
目前大家对于炼油蒸馏塔顶的腐蚀认识较为深刻，已进行了大量的研究，如CN104805444A公开了一种抑制原油蒸馏装置塔顶冷凝冷却系统设备和管线腐蚀的低温缓蚀剂，该缓蚀剂由10-80重量％的聚丙烯酰胺-胺化合物、 1-30重量％的硫脲类化合物以及10-70重量％的溶剂组成。然而由于费托合成水的组成与炼油蒸馏塔的腐蚀形态相差很大，腐蚀性更甚，目前装置上选材多采用耐腐蚀性更强的合金钢或不锈钢，使得设备投资较大。
目前涉及费托合成水的专利均关注其资源化，如CN102107985B公开了一种费托合成反应废水的处理方法，该方法在费托合成反应废水中加入氧化剂，将废水中的含氧化合物氧化为酸，用氧化钙或氢氧化钙中和所述的酸，形成钙盐沉淀物，然后过滤除去所述的沉淀物。该方法对费托合成反应废水中的含氧化合物的总脱除率达到98％以上，经处理后的费托反应废水可满足冷却水或锅炉用水的质量标准。又如，CN1297523C公开了一种费托合成反应水的处理方法，该方法采用精馏塔将费托合成反应水进行分离操作，反应水从精馏塔上部进料口加入，可得到含有少量水的含醇的低沸点有机含氧化合物的混合物，塔底得到含少量沸点较高的有机含氧化合物的反应水。该方法可以将费托合成反应水及其中所含醇等有机含氧化合物有效、有序地分离，并分别加以利用，解决了直接排放不经济和污染环境问题。再如 CN103523986B公开了一种费托合成水的处理方法，该方法中的醇分离处理步骤采用常压精馏方法，合成废水处理方法采用生化处理、除盐净化、蒸发、和干燥的方法。但是，上述这些方法均未涉及如何解决设备的腐蚀问题。现有技术还没有将缓蚀剂用于抑制费托合成反应水中碳钢的腐蚀的报道。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种复合缓蚀剂和使用该复合缓蚀剂抑制费托合成反应水中碳钢腐蚀的方法，利用本发明的复合缓蚀剂处理费托合成反应水时，能够抑制费托合成反应水对碳钢设备造成的腐蚀，使碳钢的腐蚀速率大大降低、同时缓蚀率也较高，而且操作简单、方便快捷、安全有效。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种复合缓蚀剂，其中，所述复合缓蚀剂含有可独立存放的中和缓蚀剂和成膜缓蚀剂，所述中和缓蚀剂含有可独立存放的碱性物质和水，所述成膜缓蚀剂含有可独立存放的成膜缓蚀组分和溶剂，所述成膜缓蚀组分含有葡萄糖酸盐、钼酸盐和/或钨酸盐、有机膦酸、甜菜碱型表面活性剂、聚合物以及锌盐，所述溶剂为用于溶解所述成膜缓蚀组分的水和/或有机溶剂。
本发明第二方面提供一种使用本发明所述的复合缓蚀剂抑制费托合成反应水中碳钢腐蚀的方法，其中，该方法包括：将中和缓蚀剂和成膜缓蚀剂加入到费托合成反应水中。
利用本发明的复合缓蚀剂处理费托合成反应水时，能够抑制费托合成反应水对碳钢设备造成的腐蚀，使碳钢的腐蚀速率低于0.5mm/a，缓蚀率达96％以上，在本发明的优选条件下，能够使碳钢的腐蚀速率低于0.1mm/a，缓蚀率达99％以上。此外，本发明的方法操作简单、方便快捷、安全有效，能够解决现有的与费托合成反应水溶液接触时碳钢发生严重腐蚀的问题。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明中的技术术语，给出定义的从其定义，未给出定义的则按本领域的通常含义理解。
在本发明中，“至少一种”指一种或一种以上。
第一方面，本发明提供了一种复合缓蚀剂，所述复合缓蚀剂含有可独立存放的中和缓蚀剂和成膜缓蚀剂，所述中和缓蚀剂含有可独立存放的碱性物质和水，所述成膜缓蚀剂含有可独立存放的成膜缓蚀组分和溶剂，所述成膜缓蚀组分含有葡萄糖酸盐、钼酸盐和/或钨酸盐、有机膦酸、甜菜碱型表面活性剂、聚合物以及锌盐，所述溶剂为用于溶解所述成膜缓蚀组分的水和/或有机溶剂。
根据本发明的复合缓蚀剂，所述成膜缓蚀剂含有可独立存放的成膜缓蚀组分和溶剂。所述成膜缓蚀组分含有葡萄糖酸盐、钼酸盐和/或钨酸盐、有机膦酸、甜菜碱型表面活性剂、聚合物以及锌盐。所述溶剂为用于溶解所述成膜缓蚀组分的水和/或有机溶剂。所述成膜缓蚀剂中，对于溶剂的用量没有特别的限定，只要能够保证在使用时使得成膜缓蚀组分充分溶解并以液体形态存在即可。
优选地，为了进一步提高所述复合缓蚀剂的缓蚀性能，以成膜缓蚀剂的总重量为基准，葡萄糖酸盐的含量为10-20重量％，钼酸盐和钨酸盐的总含量为10-20重量％，有机膦酸的含量为5-15重量％，甜菜碱型表面活性剂的含量为4-10重量％，聚合物的含量为4-10重量％，锌盐的含量为2-5重量％，溶剂的含量为20-60重量％。
根据本发明，所述葡萄糖酸盐种类的可选择范围较宽，可以为本领域常规使用的各种葡萄糖酸盐，例如，所述葡萄糖酸盐可以选自葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钾、葡萄糖酸锌、葡萄糖酸铜、葡萄糖酸钙、葡萄糖酸镁和葡萄糖酸亚铁中的至少一种，优选地，所述葡萄糖酸盐选自葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钾和葡萄糖酸钙中的至少一种。
根据本发明，所述钼酸盐种类的可选择范围较宽，可以为本领域常规使用的各种钼酸盐，优选地，所述钼酸盐选自钼酸铵、钼酸钠和钼酸钾中的至少一种。
根据本发明，所述钨酸盐的可选择范围较宽，可以为本领域常规使用的各种钨酸盐，优选地，所述钨酸盐选自钨酸铵、钨酸钠和钨酸钾中的至少一种。
根据本发明，所述锌盐的可选择范围较宽，可以为本领域常规使用的各种锌盐，优选地，所述锌盐选自氯化锌、硫酸锌、葡萄糖酸锌和乳酸锌中的至少一种。
根据本发明，所述有机膦酸可以为本领域常规使用的各种有机膦酸，优选地，所述有机膦酸含有选自羟基和烃基取代的氨基中的至少一种的官能团。进一步优选地，所述有机膦酸选自羟基乙叉二膦酸、氨基三甲叉膦酸、氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、己二胺四甲叉膦酸、双1,6-亚己基三胺五甲叉膦酸、1-羟基乙烷-1,1-二膦酸和二乙烯三胺五甲叉膦酸中的至少一种。
根据本发明，所述甜菜碱型表面活性剂选自式(1)所示的羧酸基甜菜碱、式(2)所示的含有酰胺官能团的羧酸基甜菜碱、式(3)所示的磺基甜菜碱和式(4)所示的磷酸酯基甜菜碱中的一种或多种；
其中，任一R基选自碳原子数不大于20的烷基、不饱和链烃基、环烷基或芳基；优选地，至少一个R基选自C12-C18的直链或支链烷基或者不饱和链烃基，且其它R基各自独立地选自甲基、乙基、丙基或丁基，更优选，至少一个R基选自C12-18的直链或支链烷基，且其它R基均为甲基；
L为C1-C6的亚烷基，或者羟基取代的C1-C6的亚烷基，优选为C1-C3 的亚烷基，或者羟基取代的C1-C3的亚烷基；
n为1-5的整数，优选为1-3的整数。
本发明中，C12-C18的烷基的具体实例例如可以为C12烷基(如正十二烷基，也即月桂基)、C14烷基(如正十四烷基)、C16烷基(如正十六烷基)、C18烷基(如正十八烷基)等。
本发明中，C12-C18的不饱和链烃基是指具有不饱和碳碳双键或三键的直链或支链不饱和烃基，其具体实例例如可以包括： -CH2(CH2)6CH＝CH(CH2)7CH3(油酸基)、-CH2(CH2)13CH＝CH2(十六烯基)。
本发明中，环烷基例如可以为环戊基取代的C1-C10的烷基等。
本发明中，芳基例如可以为C1-C10取代的苯基等。
本发明中，C1-C6的亚烷基例如可以为亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基等。
本发明中，羟基取代的C1-C6的亚烷基例如可以为羟甲基、羟乙基、正羟丙基、异羟丙基、正羟丁基、正羟戊基、正羟己基等。
根据本发明，所述羧酸基甜菜碱可以选自十二烷基二甲基甜菜碱、十四烷基二甲基甜菜碱、十二烷基二羟乙基甜菜碱、十八烷基二羟乙基甜菜碱中的一种或多种。
根据本发明，所述含有酰胺官能团的羧酸基甜菜碱可以选自月桂酰胺基丙基甜菜碱、椰油酰胺基丙基甜菜碱、十八酰胺基丙基甜菜碱中的一种或多种。
根据本发明，所述磺基甜菜碱可以选自十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱、十四烷基二甲基磺丙基甜菜碱、十六烷基二甲基磺丙基甜菜碱、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱、十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱中的一种或多种。
根据本发明，所述磷酸酯基甜菜碱可以选自十二烷基二甲基羟丙基磷酸酯甜菜碱和/或十四烷基二甲基羟丙基磷酸酯甜菜碱。
最优选地，所述甜菜碱型表面活性剂选自十二烷基二甲基甜菜碱、十二烷基二羟乙基甜菜碱、十四烷基二甲基甜菜碱、月桂基酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱、十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱、十二烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱和十四烷基二甲基羟丙基磷酸酯甜菜碱中的至少一种。
根据本发明，所述聚合物可以为本领域常规使用的可用于缓蚀剂配方的各种聚合物。具体来说，所述聚合物选自单聚物、二元共聚物和三元共聚物中的至少一种。所述单聚物选自聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、水解聚马来酸酐和聚环氧琥珀酸中的至少一种；所述二元共聚物为丙烯酸系二元共聚物和/或马来酸系二元共聚物，优选选自丙烯酸-丙烯酸甲酯二元共聚物、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯二元共聚物、马来酸-丙烯酸二元共聚物、马来酸-醋酸乙烯二元共聚物、马来酸-次膦酸基丙烯酸二元共聚物和丙烯酸/2-甲基-2’-丙烯酰胺基- 丙烷磺酸(AMPS)二元共聚物中的至少一种；所述三元共聚物为丙烯酸系三元共聚物和/或马来酸系三元共聚物，优选选自马来酸-丙烯酸-丙烯酸酯三元共聚物、2-甲基-2’-丙烯酰胺基-丙烷磺酸/丙烯酸/马来酸酐三元共聚物、丙烯酰胺/丙烯酸/2-甲基-2’-丙烯酰胺基-丙烷磺酸三元共聚物和丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-乙烯基磺酸三元共聚物中的至少一种。
其中，所述聚环氧琥珀酸可以为本领域常规使用的各种聚环氧琥珀酸，例如可以选自式(5)所示的化合物中的一种或多种，
HO(C4H2O5M2)nH式(5)
式(5)中，M可以为H、Na或K，n可以为2-50的整数，优选为n 为2-30的整数。
根据本发明，所述成膜缓蚀剂中的溶剂为能够溶解所述成膜缓蚀组分的水和/或有机溶剂，其中，所述有机溶剂可以选自乙醇、丙醇、丁醇和丙二醇中的一种或多种。
根据本发明的复合缓蚀剂，所述中和缓蚀剂含有可独立存放的碱性物质和水。所述碱性物质可以为无机碱性物质和有机碱性物质中的一种或多种。所述中和缓蚀剂中，对于水的用量没有特别的限定，只要能够保证在使用时使得碱性物质充分溶解并以液体形态存在即可。
优选地，所述无机碱性物质为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾、氨、碳酸氢钾和碳酸氢钠中的至少一种。
优选地，所述有机碱性物质为C1-C10的烷胺、C2-C8的烯胺、C1-C15 的醇胺和C2-C20的环烷胺中的至少一种。
优选地，所述C1-C10的烷胺选自一甲胺、二甲胺、三甲胺、一乙胺、二乙胺、三乙胺、乙二胺、一丙胺、二丙胺、三丙胺、异丙胺、二异丙胺、 1,2-二甲基丙胺、1,2-丙二胺、正丁胺、己胺和己二胺中的至少一种，进一步优选为一甲胺、二甲胺、三甲胺、一乙胺、二乙胺、乙二胺、一丙胺、二丙胺、三丙胺、异丙胺和己二胺中的至少一种，更进一步优选为三甲胺、二乙胺、乙二胺、异丙胺和己二胺中的至少一种。
优选地，所述C2-C8的烯胺为N,N-二丙烯胺。
优选地，所述C1-C15的醇胺选自一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、正丙醇胺、一异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺和N,N- 二乙基乙醇胺中的至少一种，进一步优选为一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的至少一种，更进一步优选为一乙醇胺和/或二乙醇胺。
优选地，所述C2-C20的环烷胺选自六次甲基四胺、吗啉、哌嗪、环乙烯亚胺和环己胺中的至少一种，进一步优选为六次甲基四胺、吗啉和环己胺中的至少一种。
根据本发明的复合缓蚀剂，中和缓蚀剂和成膜缓蚀剂可以独立存放并可以各自独立包装。进一步地，中和缓蚀剂中的碱性物质和水可以独立存放并可以各自独立包装，成膜缓蚀剂中成膜缓蚀组分和溶剂可以独立存放并可以各自独立包装。其中，在制备中和缓蚀剂时，对于水的用量没有特别的限定，只要能够使得碱性物质以液体形态存在即可；在制备成膜缓蚀剂时，对于溶剂的用量没有特别的限定，只要能够使得成膜缓蚀组分以液体形态存在即可。
根据本发明的复合缓蚀剂，在制备中和缓蚀剂和成膜缓蚀剂时，每种组分的加料次序并不重要，只要能得到均一溶液即可。
第二方面，本发明提供了一种使用本发明所述的复合缓蚀剂抑制费托合成反应水中碳钢腐蚀的方法，该方法包括：将中和缓蚀剂和成膜缓蚀剂加入到费托合成反应水中。
本发明的方法中，为了进一步降低对碳钢的腐蚀速率，优选情况下，控制中和缓蚀剂的用量以将费托合成反应水的pH值调节为6.5-10，优选为7-9。
本发明的方法中，为了兼具较低的碳钢腐蚀速率和较低的成本，优选情况下，同时需要控制成膜缓蚀剂的用量，使得以1L费托合成反应水计，成膜缓蚀剂的用量为50-250mg，优选为80-150mg。进一步优选，所述成膜缓蚀剂中成膜缓蚀组分的质量百分比浓度不低于20％，更优选不低于40％。
本发明的方法中，所述费托合成反应水为以煤和/或天然气为原料生产液体燃料进行费托反应时反应器中所生成的水溶液。通常情况下，费托合成反应水中，甲酸、乙酸和丙酸的总质量百分浓度为0.01-2％。
本发明的方法中，为了进一步利于降低对碳钢的腐蚀速率，将中和缓蚀剂和成膜缓蚀剂加入到费托合成反应水中，优选情况下，控制费托合成反应水的温度处于30-100℃的范围内。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但并不用于限制本发明。
以下实施例和对比例中，如无特别说明，所用的方法均为本领域的常规方法，所用的材料均可商购获得。
以下实施例和对比例均采用高压釜腐蚀试验方法，试验装置为高压釜，无氧气氛围，试验温度为设定温度，压力为设定温度下水的蒸汽压力，试验材质为碳钢，试片线速度为1m/s，试验时间为72h，试验介质为费托合成反应水。将碳钢试片全浸于介质中，在以上给定条件下，用试验前后试片的质量损失计算出腐蚀率和缓蚀率。试片的前处理、后处理以及腐蚀速率和缓蚀率的计算，均参考《GB/T18175-2014水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》。
对比例1
费托合成反应水的水质组成为：甲醇、乙醇、丙醇、水、甲酸、乙酸和丙酸，其中，甲酸含量为600mg/L，乙酸含量为1100mg/L，丙酸含量为 250mg/L；pH为0.27，试验温度为100℃。
经测定，未使用缓蚀剂时，碳钢的腐蚀速率为12.40mm/a。
实施例1-1
费托合成反应水及实验条件同对比例1。
(1)将50g二乙醇胺和50g水混合，配制100g中和缓蚀剂。
(2)将20g葡萄糖酸钠；10g钼酸钠；10g乙二胺四亚甲基膦酸；10g 月桂基酰胺丙基甜菜碱；8g丙烯酸/2-甲基-2’-丙烯酰胺基-丙烷磺酸共聚物； 4g硫酸锌；38g水，配制100g成膜缓蚀剂。
(3)将中和缓蚀剂和成膜缓蚀剂加入到费托合成反应水中，其中，控制中和缓蚀剂的用量以将费托合成反应水的pH分别调节为7、8、9；控制成膜缓蚀剂的用量使得以1L费托合成反应水计，成膜缓蚀剂的用量为100mg。
经测定，碳钢的腐蚀速率和缓蚀率分别见表1所示。
实施例1-2
按照实施例1-1的方法，不同的是，控制中和缓蚀剂的用量以将费托合成反应水的pH分别调节为6.5、10。
经测定，碳钢的腐蚀速率和缓蚀率分别见表1所示。
实施例1-3
按照实施例1-1的方法，不同的是，控制成膜缓蚀剂的用量使得以1L 费托合成反应水计，成膜缓蚀剂的用量为50mg。
经测定，将费托合成反应水的pH分别调节为7、8、9时的碳钢的腐蚀速率和缓蚀率分别见表1所示。
实施例1-4
按照实施例1-1的方法，不同的是，控制成膜缓蚀剂的用量使得以1L 费托合成反应水计，成膜缓蚀剂的用量为250mg。
经测定，将费托合成反应水的pH分别调节为7、8、9时的碳钢的腐蚀速率和缓蚀率分别见表1所示。
实施例1-5
按照实施例1-1的方法，不同的是，控制成膜缓蚀剂的用量使得以1L 费托合成反应水计，成膜缓蚀剂的用量为150mg。
经测定，将费托合成反应水的pH分别调节为7、8、9时的碳钢的腐蚀速率和缓蚀率分别见表1所示。
实施例2
费托合成反应水及实验条件同对比例1。
(1)将30g乙二胺、30g环己胺和40g水混合，配制100g中和缓蚀剂。
(2)将20g葡萄糖酸钠；10g钼酸钠；10g乙二胺四亚甲基膦酸；10g 月桂基酰胺丙基甜菜碱；8g丙烯酸/2-甲基-2’-丙烯酰胺基-丙烷磺酸共聚物； 4g硫酸锌；38g水，配制100g成膜缓蚀剂。
(3)将中和缓蚀剂和成膜缓蚀剂加入到费托合成反应水中，其中，控制中和缓蚀剂的用量以将费托合成反应水的pH分别调节为7、8、9；控制成膜缓蚀剂的用量使得以1L费托合成反应水计，成膜缓蚀剂的总用量为 150mg。
经测定，碳钢的腐蚀速率和缓蚀率分别见表1所示。
实施例3
费托合成反应水及实验条件同对比例1。
(1)将10g氢氧化钠和90g水混合，配制100g中和缓蚀剂。
(2)将10g葡萄糖酸钾；20g钨酸钠；15g氨基三亚甲基膦酸；6g十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱；8g丙烯酸/2-甲基-2’-丙烯酰胺基-丙烷磺酸共聚物；4g硫酸锌；37g水，配制100g成膜缓蚀剂。
(3)将中和缓蚀剂和成膜缓蚀剂加入到费托合成反应水中，其中，控制中和缓蚀剂的用量以将费托合成反应水的pH分别调节为7、8、9；控制成膜缓蚀剂的用量使得以1L费托合成反应水计，成膜缓蚀剂的总用量为 100mg。
经测定，碳钢的腐蚀速率和缓蚀率分别见表1所示。
实施例4
费托合成反应水及实验条件同对比例1。
(1)将30g碳酸钾、10g氢氧化钾和60g水混合，配制100g中和缓蚀剂。
(2)将10g葡萄糖酸钾；20g钨酸钠；15g氨基三亚甲基膦酸；6g十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱；8g丙烯酸/2-甲基-2’-丙烯酰胺基-丙烷磺酸共聚物；4g硫酸锌；37g水，配制100g成膜缓蚀剂。
(3)将中和缓蚀剂和成膜缓蚀剂加入到费托合成反应水中，其中，控制中和缓蚀剂的用量以将费托合成反应水的pH分别调节为7、8、9；控制成膜缓蚀剂的用量使得以1L费托合成反应水计，成膜缓蚀剂的用量为80mg。
经测定，碳钢的腐蚀速率和缓蚀率分别见表1所示。
对比例2
费托合成反应水及实验条件同对比例1。
(1)将50g二乙醇胺和50g水混合，配制100g中和缓蚀剂。
(2)将中和缓蚀剂加入到费托合成反应水中，并控制中和缓蚀剂的用量以将费托合成反应水的pH调节为8。
经测定，碳钢的腐蚀速率和缓蚀率分别见表1所示。
对比例3
费托合成反应水及实验条件同对比例1。
(1)将50g二乙醇胺和50g水混合，配制100g中和缓蚀剂。
(2)将20g葡萄糖酸钠；10g钼酸钠；10g乙二胺四亚甲基膦酸；10g 月桂基酰胺丙基甜菜碱；8g丙烯酸/2-甲基-2’-丙烯酰胺基-丙烷磺酸共聚物； 4g硫酸锌；38g水，配制100g成膜缓蚀剂。
(3)将中和缓蚀剂和成膜缓蚀剂加入到费托合成反应水中，其中，控制中和缓蚀剂的用量以将费托合成反应水的pH调节为8；控制成膜缓蚀剂的用量使得以1L费托合成反应水计，成膜缓蚀剂的用量为30mg。
经测定，碳钢的腐蚀速率和缓蚀率分别见表1所示。
表1
说明：缓蚀率的计算＝100％×(12.40*-原液加入缓蚀剂后的碳钢腐蚀速率)/12.40；
*12.40—原液中碳钢的腐蚀速率。
实施例5
费托合成反应水及实验条件同对比例1。
(1)将50g二乙醇胺和50g水混合，配制100g中和缓蚀剂。
(2)将20g葡萄糖酸钠；10g钼酸钠；5g羟基乙叉二膦酸；10g十四烷基二甲基羟丙基磷酸酯甜菜碱；6g马来酸-丙烯酸共聚物；3g氯化锌；46g 水，配制100g成膜缓蚀剂。
(3)将中和缓蚀剂和成膜缓蚀剂加入到费托合成反应水中，其中，控制中和缓蚀剂的用量以将费托合成反应水的pH调节为8；控制成膜缓蚀剂的用量使得以1L费托合成反应水计，成膜缓蚀剂的用量为100mg。
经测定，碳钢的腐蚀速率和缓蚀率分别见表2所示。
实施例6
费托合成反应水及实验条件同对比例1。
(1)将50g二乙醇胺和50g水混合，配制100g中和缓蚀剂。
(2)将15g葡萄糖酸钠；15g钼酸钠；10g二乙烯三胺五甲叉膦酸；4g 十二烷基二羟乙基甜菜碱；8g水解聚马来酸酐；4g硫酸锌；44g水，配制 100g成膜缓蚀剂。
(3)将中和缓蚀剂和成膜缓蚀剂加入到费托合成反应水中，其中，控制中和缓蚀剂的用量以将费托合成反应水的pH调节为8；控制成膜缓蚀剂的用量使得以1L费托合成反应水计，成膜缓蚀剂的用量为100mg。
经测定，碳钢的腐蚀速率和缓蚀率分别见表2所示。
实施例7
费托合成反应水及实验条件同对比例1。
(1)将50g二乙醇胺和50g水混合，配制100g中和缓蚀剂。
(2)将15g葡萄糖酸钙；10g钼酸钾；8g1-羟基乙烷-1,1-二膦酸；8g 十八烷基羟基磺基甜菜碱；8g丙烯酸/2-甲基-2’-丙烯酰胺基-丙烷磺酸共聚物； 3g氯化锌；48g水，配制100g成膜缓蚀剂。
(3)将中和缓蚀剂和成膜缓蚀剂加入到费托合成反应水中，其中，控制中和缓蚀剂的用量以将费托合成反应水的pH调节为8；控制成膜缓蚀剂的用量使得以1L费托合成反应水计，成膜缓蚀剂的用量为100mg。
经测定，碳钢的腐蚀速率和缓蚀率分别见表2所示。
实施例8
(1)将20g二丙胺、30gN,N-二丙烯胺和50g水混合，配制100g中和缓蚀剂。
(2)将20g葡萄糖酸钠；10g钼酸钠；10g乙二胺四亚甲基膦酸；10g 月桂基酰胺丙基甜菜碱；8g丙烯酸/2-甲基-2’-丙烯酰胺基-丙烷磺酸共聚物； 4g硫酸锌；38g水，配制100g成膜缓蚀剂。
(3)将中和缓蚀剂和成膜缓蚀剂加入到费托合成反应水中，其中，控制中和缓蚀剂的用量以将费托合成反应水的pH调节为8；控制成膜缓蚀剂的用量使得以1L费托合成反应水计，成膜缓蚀剂的用量为100mg。
经测定，碳钢的腐蚀速率和缓蚀率分别见表2所示。
对比例4
费托合成反应水及实验条件同对比例1。
(1)将15g葡萄糖酸钙；10g钼酸钾；8g1-羟基乙烷-1,1-二膦酸；8g 十八烷基羟基磺基甜菜碱；8g丙烯酸/2-甲基-2’-丙烯酰胺基-丙烷磺酸共聚物； 3g氯化锌；48g水，配制100g成膜缓蚀剂。
(2)将成膜缓蚀剂加入到费托合成反应水中，并控制成膜缓蚀剂的用量使得以1L费托合成反应水计，成膜缓蚀剂的用量为100mg。
经测定，碳钢的腐蚀速率和缓蚀率分别见表2所示。
对比例5
费托合成反应水及实验条件同对比例1。
(1)将50g二乙醇胺和50g水混合，配制100g中和缓蚀剂。
(2)将15g葡萄糖酸钙；10g钼酸钾；8g1-羟基乙烷-1,1-二膦酸；8g 十八烷基羟基磺基甜菜碱；8g丙烯酸/2-甲基-2’-丙烯酰胺基-丙烷磺酸共聚物； 3g氯化锌；48g水，配制100g成膜缓蚀剂。
(3)将中和缓蚀剂和成膜缓蚀剂加入到费托合成反应水中，其中，控制中和缓蚀剂的用量以将费托合成反应水的pH调节为5；控制成膜缓蚀剂的用量使得以1L费托合成反应水计，成膜缓蚀剂的用量为100mg。
经测定，碳钢的腐蚀速率和缓蚀率分别见表2所示。
表2
说明：缓蚀率的计算＝100％×(12.40*-原液加入缓蚀剂后的碳钢腐蚀速率)/12.40；
*12.40—原液中碳钢的腐蚀速率。
从表1和表2的结果可以看出，利用本发明的复合缓蚀剂处理费托合成反应水时，能够抑制费托合成反应水对碳钢设备造成的腐蚀，使碳钢的腐蚀速率低于0.5mm/a，缓蚀率达96％以上，在本发明的优选条件下，能够使碳钢的腐蚀速率低于0.1mm/a，缓蚀率达99％以上。
特别地，通过实施例1-1与对比例2和对比例3的结果对比可知，控制中和缓蚀剂的用量以将费托合成反应水的pH调节为8时，不加入成膜缓蚀剂或者成膜缓蚀剂的用量不足，碳钢的腐蚀速率明显升高，同时缓蚀率降低。
通过实施例7与对比例4和对比例5的结果对比可知，只加入成膜缓蚀剂，或者在加入成膜缓蚀剂的同时控制中和缓蚀剂的用量以将费托合成反应水的pH调节为6.5以下，碳钢的腐蚀速率明显升高，同时缓蚀率明显降低。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种复合缓蚀剂，其特征在于，所述复合缓蚀剂含有可独立存放的中和缓蚀剂和成膜缓蚀剂，所述中和缓蚀剂含有可独立存放的碱性物质和水，所述成膜缓蚀剂含有可独立存放的成膜缓蚀组分和溶剂，所述成膜缓蚀组分含有葡萄糖酸盐、钼酸盐和/或钨酸盐、有机膦酸、甜菜碱型表面活性剂、聚合物以及锌盐，所述溶剂为用于溶解所述成膜缓蚀组分的水和/或有机溶剂。
2.根据权利要求1所述的复合缓蚀剂，其中，以成膜缓蚀剂的总重量为基准，葡萄糖酸盐的含量为10-20重量％，钼酸盐和钨酸盐的总含量为10-20重量％，有机膦酸的含量为5-15重量％，甜菜碱型表面活性剂的含量为4-10重量％，聚合物的含量为4-10重量％，锌盐的含量为2-5重量％，溶剂的含量为20-60重量％。
3.根据权利要求1或2所述的复合缓蚀剂，其中，
所述葡萄糖酸盐选自葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钾和葡萄糖酸钙中的至少一种；
所述钼酸盐选自钼酸铵、钼酸钠和钼酸钾中的至少一种；
所述钨酸盐选自钨酸铵、钨酸钠和钨酸钾中的至少一种；
所述锌盐选自氯化锌、硫酸锌、葡萄糖酸锌和乳酸锌中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的复合缓蚀剂，其中，所述有机膦酸含有选自羟基、氨基和烃基取代的氨基中的至少一种的官能团，优选地，所述有机膦酸选自羟基乙叉二膦酸、氨基三甲叉膦酸、氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、己二胺四甲叉膦酸、双1,6-亚己基三胺五甲叉膦酸、1-羟基乙烷-1,1-二膦酸和二乙烯三胺五甲叉膦酸中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的复合缓蚀剂，其中，所述甜菜碱型表面活性剂选自式(1)所示的羧酸基甜菜碱、式(2)所示的含有酰胺官能团的羧酸基甜菜碱、式(3)所示的磺基甜菜碱和式(4)所示的磷酸酯基甜菜碱中的一种或多种；
其中，任一R基选自碳原子数不大于20的烷基、不饱和链烃基、环烷基或芳基；优选地，至少一个R基选自C12-C18的直链或支链烷基或者不饱和链烃基，且其它R基各自独立地选自甲基、乙基、丙基或丁基，更优选，至少一个R基选自C12-18的直链或支链烷基，且其它R基均为甲基；
L为C1-C6的亚烷基，或者羟基取代的C1-C6的亚烷基，优选为C1-C3的亚烷基，或者羟基取代的C1-C3的亚烷基；
n为1-5的整数，优选为1-3的整数；
最优选地，所述甜菜碱型表面活性剂选自十二烷基二甲基甜菜碱、十二烷基二羟乙基甜菜碱、十四烷基二甲基甜菜碱、月桂基酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱、十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱、十二烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱和十四烷基二甲基羟丙基磷酸酯甜菜碱中的至少一种。
6.根据权利要求1或2所述的复合缓蚀剂，其中，所述聚合物选自单聚物、二元共聚物和三元共聚物中的至少一种；
所述单聚物选自聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、水解聚马来酸酐和聚环氧琥珀酸中的至少一种；
所述二元共聚物为丙烯酸系二元共聚物和/或马来酸系二元共聚物，优选选自丙烯酸-丙烯酸甲酯二元共聚物、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯二元共聚物、马来酸-丙烯酸二元共聚物、马来酸-醋酸乙烯二元共聚物、马来酸-次膦酸基丙烯酸二元共聚物和丙烯酸/2-甲基-2’-丙烯酰胺基-丙烷磺酸二元共聚物中的至少一种；
所述三元共聚物为丙烯酸系三元共聚物和/或马来酸系三元共聚物，优选选自马来酸-丙烯酸-丙烯酸酯三元共聚物、2-甲基-2’-丙烯酰胺基-丙烷磺酸/丙烯酸/马来酸酐三元共聚物、丙烯酰胺/丙烯酸/2-甲基-2’-丙烯酰胺基-丙烷磺酸三元共聚物和丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-乙烯基磺酸三元共聚物中的至少一种。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的复合缓蚀剂，其中，所述碱性物质为无机碱性物质和有机碱性物质中的一种或多种，所述无机碱性物质选自氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾、氨、碳酸氢钾和碳酸氢钠中的至少一种，所述有机碱性物质选自C1-C10的烷胺、C2-C8的烯胺、C1-C15的醇胺和C2-C20的环烷胺中的至少一种；
优选地，所述C1-C10的烷胺选自一甲胺、二甲胺、三甲胺、一乙胺、二乙胺、三乙胺、乙二胺、一丙胺、二丙胺、三丙胺、异丙胺、二异丙胺、1,2-二甲基丙胺、1,2-丙二胺、正丁胺、己胺和己二胺中的至少一种；
优选地，所述C2-C8的烯胺为N,N-二丙烯胺；
优选地，所述C1-C15的醇胺选自一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、正丙醇胺、一异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺和N,N-二乙基乙醇胺中的至少一种；
优选地，所述C2-C20的环烷胺选自六次甲基四胺、吗啉、哌嗪、环乙烯亚胺和环己胺中的至少一种。
8.一种使用权利要求1-7中任意一项所述的复合缓蚀剂抑制费托合成反应水中碳钢腐蚀的方法，其特征在于，该方法包括：将中和缓蚀剂和成膜缓蚀剂加入到费托合成反应水中。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，该方法包括：
控制中和缓蚀剂的用量以将费托合成反应水的pH值调节为6.5-10，优选为7-9；
控制成膜缓蚀剂的用量使得以1L费托合成反应水计，成膜缓蚀剂的用量为50-250mg，优选为80-150mg。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述成膜缓蚀剂中成膜缓蚀组分的质量百分比浓度不低于20％，优选不低于40％。
11.根据权利要求8-10中任意一项所述的方法，其中，所述费托合成反应水中，甲酸、乙酸和丙酸的总质量百分浓度为0.01-2％。
12.根据权利要求8-11中任意一项所述的方法，其中，所述费托合成反应水的温度为30-100℃。
13.根据权利要求8-12中任意一项所述的方法，其中，所述费托合成反应水为以煤和/或天然气为原料生产液体燃料进行费托反应时反应器中所生成的水溶液。
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