CN1818138A - 一种控制二氧化碳腐蚀的缓蚀剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种控制二氧化碳腐蚀的缓蚀剂，其中，该缓蚀剂以其总重量为基准含有：油酸咪唑啉 1－70重量％；硫脲0.01－30重量％；水0－60重量％；聚氧乙烯醚0－30重量％；异丙醇0－40重量％；本发明提供的缓蚀剂具有良好的控制二氧化碳腐蚀的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制二氧化碳腐蚀的缓蚀剂及其制备方法。
背景技术
在石油和天然气的开发过程中广泛存在二氧化碳，二氧化碳溶于水后对金属材料具有很强的腐蚀性，因此造成经济损失和安全事故。为了防止和控制二氧化碳腐蚀，在生产设备中添加缓蚀剂是一种简便的方法。目前国内外普遍使用具有吸附和配位作用的、含有N、O、S原子和羧基、巯基及三键的有机化合物，如有机胺、酰胺、季胺盐等，但是缓蚀效果较差。单独使用咪唑啉类或硫脲的缓蚀效果也较差。
发明内容
本发明的目的是克服现有缓蚀剂效果较差的缺点，提供一种具有良好控制二氧化碳腐蚀的效果的缓蚀剂及其制备方法。
本发明提供的缓蚀剂以其总重量为基准含有：
油酸咪唑啉 1-70重量％
硫脲 0.01-30重量％
水 0-60重量％
聚氧乙烯醚 0-30重量％
异丙醇 0-40重量％
本发明提供的缓蚀剂的制备方法包括将油酸与二乙烯三胺接触反应得到油酸咪唑啉；将油酸咪唑啉与缓蚀剂的其它成分混合均匀。
本发明提供的缓蚀剂中，具有含氮五元环结构的油酸咪唑啉首先和金属材料在金属表面形成聚合物或鎓离子层，像疏松网一样覆盖在金属表面；硫脲则依靠硫元素的孤对电子和铁元素的空轨道，在聚合物网内吸附于金属表面形成一层牢固的吸附膜层，而胺基则与油酸咪唑啉螯合，使得聚合物膜更加稳定和紧密，从而对金属材料起到保护作用，控制二氧化碳腐蚀。例如，本发明实施例6中，往500克腐蚀介质中加入1克本发明提供的缓蚀剂，则N80钢片的腐蚀速率为0.0486mm/a，缓蚀率为99.56％。
具体实施方式
按照本发明提供的缓蚀剂，所述油酸咪唑啉的分子结构如下式所示：
以所述缓蚀剂的总重量为基准，所述油酸咪唑啉的含量优选为5-50重量，更优选为35-45重量％。
以所述缓蚀剂的总重量为基准，所述硫脲的含量优选为0.05-20重量％，更优选为2-10重量％。
水为溶剂，以所述缓蚀剂的总重量为基准，水的含量优选为10-50重量％，更优选为25-35重量％。
为了使硫脲和油酸咪唑啉在水中均匀地分散，缓蚀剂还可以含有聚氧乙烯醚作为表面活性剂，以所述缓蚀剂的总重量为基准，所述聚氧乙烯醚的含量优选为1-20重量％，更优选为5-15重量％。所述聚氧乙烯醚的OP值为4-15，优选为7-12。
为了提高控制二氧化碳腐蚀的效果，缓蚀剂还可以含有异丙醇作为协同剂，以所述缓蚀剂的总重量为基准，所述异丙醇的含量优选为5-30重量％，更优选为10-20重量％。
本发明提供的缓蚀剂可以用于各种引起二氧化碳腐蚀的腐蚀介质中，虽然使用本发明提供的缓蚀剂就能够控制电偶腐蚀，但是优选情况下，以所述腐蚀介质的重量为基准，所述缓蚀剂的使用量为0.01-5.0重量％，优选为0.05-4.0重量％。
本发明提供的缓蚀剂的制备方法包括将油酸与二乙烯三胺接触反应得到油酸咪唑啉；将油酸咪唑啉与缓蚀剂的其它成分混合均匀。
所述油酸咪唑啉的制备过程包括将油酸放入反应容器中，在回流冷凝并搅拌的条件下加入二乙烯三胺，然后在100-150℃下反应2-6小时，随后在180-250℃下反应2-6小时，最后降温至80-100℃得到油酸咪唑啉，在反应过程中需要回流冷凝和搅拌。所述油酸和二乙烯三胺用量的重量比为1-5，优选为1.5-3。
将硫脲和异丙醇加入40-80℃的水中，待其完全溶解后，加入聚氧乙烯醚混合均匀，然后再加入油酸咪唑啉，混合均匀即得到本发明提供的缓蚀剂。硫脲、异丙醇、聚氧乙烯醚和油酸咪唑啉也可以一起加入水中。
下面将通过具体的实施例来更详细地描述本发明。
实施例1
该实施例用于制备腐蚀介质。
将120克氯化钠加入到3880克水中，搅拌使氯化钠完全溶解，即可得到3.0重量％的氯化钠溶液作为腐蚀介质。
实施例2
该实施例用于制备油酸咪唑啉。
将50克油酸放入500毫升的反应釜中，在回流冷凝并搅拌的条件下，缓慢加入20克二乙烯三胺。然后，接通电源，进行油浴加热，在110℃下反应3小时，再在200℃下反应5小时。之后，停止加热，降温至90℃，得到油酸咪唑啉。
实施例3
该实施例用于制备油酸咪唑啉。
将45克油酸放入500毫升的反应釜中，在回流冷凝并搅拌的条件下，缓慢加入27克二乙烯三胺。然后，接通电源，进行油浴加热，在140℃下反应5小时，再在240℃下反应3小时。之后，停止加热，降温至85℃，得到油酸咪唑啉。
实施例4
该实施例用于制备本发明提供的缓蚀剂。
将4克硫脲和12克异丙醇加入26克50℃的水中，待其完全溶解后，加入14克聚氧乙烯醚(OP-7)混合均匀，然后再加入实施例2制得的44克油酸咪唑啉，混合均匀即得到本发明提供的缓蚀剂。
实施例5
该实施例用于制备本发明提供的缓蚀剂。
将实施例3制得的32克油酸咪唑啉、8克硫脲、20克异丙醇和6克聚氧乙烯醚(OP-10)一起加入到34克70℃的水中，混合均匀即得到本发明提供的缓蚀剂。
实施例6
该实施例用于制备本发明提供的缓蚀剂。
将70克油酸咪唑啉和30克硫脲混合均匀即得到本发明提供的缓蚀剂。
对比例1
该对比例用于测定实施例1制得的腐蚀介质对钢材的腐蚀速率。
将500克3.0重量％的氯化钠溶液装入腐蚀测定仪中，冲入二氧化碳气体直至饱和。将尺寸为40毫米×13毫米×2毫米的N80钢片进入其中，加压至二氧化碳分压为1.5MPa，在70℃下反应24小时。根据中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5329-94，对腐蚀前后的钢片进行失重分析，计算腐蚀速率。
结果如表1所示。
实施例7-9
实施例7-9用于测定本发明提供的缓蚀剂对二氧化碳腐蚀的缓蚀效果。
采用与对比例1相同的方法，不同的是在氯化钠溶液中分别加入了1克、5克和15克实施例4制得的缓蚀剂。
根据测得的腐蚀速率由下式计算缓蚀率。
其中腐蚀速率(空白)是对比例1测得的腐蚀速率，腐蚀速率(缓冲剂)是氯化钠溶液中添加缓蚀剂的情况下测得的腐蚀速率。
结果如表1所示。
实施例10-12
实施例10-12用于测定本发明提供的缓蚀剂对二氧化碳腐蚀的缓蚀效果。
采用与对比例1相同的方法，不同的是在氯化钠溶液中分别加入了1克、5克和15克实施例5制得的缓蚀剂。
采用与实施例7-9相同的方法计算缓蚀率。
结果如表1所示。
表1
| 实施例编号 | 缓蚀剂使用量(％) | 腐蚀速率(mm/a) | 缓蚀率(％) |
| 对比例1 | 0 | 10.95 | - |
| 实施例7 | 0.2 | 0.0486 | 99.56 |
| 实施例8 | 1 | 0.0345 | 99.68 |
| 实施例9 | 3 | 0.0201 | 99.82 |
| 实施例10 | 0.2 | 0.0490 | 99.55 |
| 实施例11 | 1 | 0.0346 | 99.68 |
| 实施例12 | 3 | 0.0213 | 99.81 |
从表1所示的结果可以看出，本发明提供的缓蚀剂具有良好的控制二氧化碳腐蚀的效果。
Claims (9)
1、一种控制二氧化碳腐蚀的缓蚀剂，其特征在于，该缓蚀剂以其总重量为基准含有：
油酸咪唑啉 1-70重量％
硫脲 0.01-30重量％
水 0-60重量％
聚氧乙烯醚 0-30重量％
异丙醇 0-40重量％
2、根据权利要求1所述的缓蚀剂，其特征在于，所述缓蚀剂以其总重量为基准含有：
油酸咪唑啉 5-50重量％
硫脲 0.05-20重量％
水 10-50重量％
聚氧乙烯醚 1-20重量％
异丙醇 5-30重量％
3、根据权利要求2所述的缓蚀剂，其特征在于，所述缓蚀剂以其总重量为基准含有：
油酸咪唑啉 35-45重量％
硫脲 2-10重量％
水 25-35重量％
聚氧乙烯醚 5-15重量％
异丙醇 10-20重量％
4、根据权利要求1-3中任意一项所述的缓蚀剂，其特征在于，所述聚氧乙烯醚的OP值为4-15。
5、根据权利要求4所述的缓蚀剂，其特征在于，所述聚氧乙烯醚的OP值为7-12。
6、根据权利要求1至5中任意一项所述的缓蚀剂，其特征在于，所述缓蚀剂用于腐蚀介质，以所述腐蚀介质的重量为基准，所述缓蚀剂的用量为0.01-5重量％。
7、根据权利要求6所述的缓蚀剂，其特征在于，以所述腐蚀介质的重量为基准，所述缓蚀剂的用量为0.05-4重量％。
8、一种控制二氧化碳腐蚀的缓蚀剂的制备方法，其特征在于，该方法包括将油酸与二乙烯三胺接触反应得到油酸咪唑啉；将油酸咪唑啉与缓蚀剂的其它成分混合均匀。
9、根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述油酸和二乙烯三胺用量的重量比为1-5；油酸与二乙烯三胺接触反应的条件为在100-150℃下反应2-6小时，然后在180-250℃下反应2-6小时，最后降温至80-100℃。
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