TWI792093B - 基於三官能胺的腐蝕抑制劑組合物 - Google Patents

基於三官能胺的腐蝕抑制劑組合物 Download PDF

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Abstract

在本文中提供了用於減輕酸性環境對金屬基底的腐蝕作用的腐蝕抑制劑組合物。特別地,本公開描述了包含三官能胺和脂肪酸的縮合產物的腐蝕抑制劑組合物。本公開也描述了製備和使用這樣的腐蝕抑制劑組合物的方法。

Description

基於三官能胺的腐蝕抑制劑組合物
本公開整體上涉及腐蝕抑制劑組合物(corrosion inhibitor compositions)、製備腐蝕抑制劑組合物的方法、和抑制金屬基底的腐蝕的方法。如本文所述,腐蝕抑制劑組合物降低金屬基底(在酸性環境中)的腐蝕速率。
各種技術中所用的生產設備,如管道、泵和電動機通常由金屬和金屬合金製成並需要維護以繼續適當工作。在運行過程中,這種設備可能經常暴露於酸性或腐蝕性環境,尤其是在油氣操作中。暴露於酸性環境逐漸磨損和破壞金屬表面,最終可導致它們失效。
為減輕腐蝕問題,常使用抑制劑。常規腐蝕抑制劑包括表面活性劑,如脂肪酸和二亞乙基三胺(DETA)的縮合產物。廣泛地說,常規腐蝕抑制劑通過在金屬基底上形成保護層來工作。保護層物理防止腐蝕性化學品(如酸)滲透金屬表面。但是,已經發現這些常規腐蝕抑制劑受困於性能問題,尤其是當在較高溫度和/或酸性環境下使用時。此外,在研究性能更好的抑制劑時,已經出現效率挑戰,例如大量產生有害副產物。此外,許多常規產品和相關生產方法需要使用危險和不環保的試劑,例如亞硫醯二氯。
鑒於常規技術,需要甚至在升高的溫度下也表現出改進的抗腐蝕性能的腐蝕抑制劑組合物。此外,需要平價、環保的腐蝕抑制劑組合物,並且在它們的生產過程中不要求使用危險試劑。
本公開涉及一種腐蝕抑制劑組合物,其包含三官能胺和脂肪酸的縮合產物;其中所述縮合產物中的三官能胺與脂肪酸的重量比為0.1:1至10:1;並且其中所述腐蝕抑制劑組合物表現出根據ASTM G31-12a (2017)測試的在78℉下在6小時內小於0.001 lb/ft2 的腐蝕速率。在一些方面中,所述縮合產物中的三官能胺與脂肪酸的重量比為0.3:1至2:1。在一些方面中,所述腐蝕抑制劑組合物表現出在78℉下在6小時內小於0.001 lb/ft2 的腐蝕速率。在一些方面中,所述腐蝕抑制劑組合物表現出在200℉下在6小時內小於0.1 lb/ft2 的腐蝕速率。在一些方面中,所述腐蝕抑制劑組合物進一步包含金屬鹵化物/鹵素離子(metal halide/halide ion),視需要以0.01重量%至25重量%的量存在。在這些方面的一些中,所述腐蝕抑制劑組合物表現出在200℉下在6小時內小於0.05 lb/ft2 的腐蝕速率。在這些方面的一些中,所述腐蝕抑制劑組合物表現出在300℉下在6小時內小於5 lb/ft2 的腐蝕速率。在一些方面中,所述腐蝕抑制劑組合物進一步包含附加三官能胺,視需要以0.01重量%至25重量%的量存在。在一些方面中,所述腐蝕抑制劑組合物進一步包含附加脂肪酸,視需要以0.01重量%至25重量%的量存在。在一些方面中,附加三官能胺與反應物三官能胺相同。在一些方面中,附加脂肪酸與反應物脂肪酸相同。在一些方面中,所述腐蝕抑制劑組合物進一步包含含金屬鹵化物/鹵素離子的第一添加劑;含附加三官能胺的第二添加劑;和含附加脂肪酸的第三添加劑。在這些方面的一些中,所述腐蝕抑制劑組合物表現出在200℉下在6小時內小於0.02 lb/ft2 的腐蝕速率。在一些方面中,所述三官能胺包含6至12個碳原子。在一些方面中,所述三官能胺具有化學式CxHy(NH2)3,其中x為6至12;並且其中y小於或等於23。在一些方面中,所述脂肪酸包含棕櫚酸、油酸、亞油酸、松香酸、杉皮酸(sapienic acid)、棕櫚油酸、肉豆蔻腦酸(myristoleic acid)、反油酸(elaidic acid)、11-十八碳烯酸(vaccenic acid)或妥爾油、它們的異構體或其組合。在一些方面中,所述鹵化物/鹵素離子包括氯化鋰、氯化鈉、氯化鉀、溴化鋰、溴化鈉、溴化鉀、碘化鋰、碘化鈉或碘化鉀或其組合。在一些方面中,所述腐蝕抑制劑組合物實質上不含甲酸。
本公開還涉及一種製備腐蝕抑制劑組合物的方法,其包括:使三官能胺和脂肪酸在至少100℃的溫度下反應至少10小時以形成縮合產物;其中所述縮合產物包含少於15重量%雜質。在一些方面中,所述方法實質上不含亞硫醯二氯。
本公開還涉及一種抑制金屬基底的腐蝕的方法,所述方法包括:將包含三官能胺和脂肪酸的縮合產物的腐蝕抑制劑組合物施加到金屬基底上;其中所述縮合產物中的三官能胺與脂肪酸的重量比為0.1:1至10:1。在一些方面中,所述施加進一步包括將腐蝕抑制劑組合物分散在有機溶劑中。在一些方面中,所述有機溶劑是選自乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、仲丁醇、異丁醇、叔丁醇、戊醇及其組合的醇。在一些方面中,所述腐蝕抑制劑組合物進一步包含:0.01至25重量%的含金屬鹵化物/鹵素離子的第一添加劑;0.01至25重量%的含附加三官能胺的第二添加劑;和/或0.01至25重量%的含附加脂肪酸的第三添加劑。
優先權
本申請要求2019年11月18日提交的美國臨時申請No. 62/936,965的優先權,其經此引用併入本文。引言
如上所述,常規腐蝕抑制劑包括各種表面活性劑,例如二亞乙基三胺。但是,這些抑制劑受困於性能問題,尤其是在高溫下。此外,常規抑制劑的生產通常需要危險的不環保的試劑。
本發明人現在已經發現,三官能胺和脂肪酸的縮合反應產生表現出優異的腐蝕抑制性能(例如在78℉下在6小時內小於0.001 lb/ft2 的腐蝕速率)的縮合產物。重要地,本發明人已經發現,在一些實施方案中,三官能胺與脂肪酸的重量比可能對所得縮合產物的腐蝕抑制性質做出貢獻。
有益地,本公開的縮合產物可使用不需要複雜合成途徑的生產方法形成,這有助於整體製程簡單性和效率。該生產方法也避免了對不環保的反應物的需要,這提供額外的製程和安全效益。
在一些實施方案中,本公開涉及包含三官能胺和脂肪酸的縮合產物的腐蝕抑制劑組合物。該縮合產物中的三官能胺與脂肪酸的重量比可為0.1:1至10:1(在本文中公開了這一比率的附加範圍和界限)。在一些實施方案中,該縮合反應可在本文中公開的特定反應條件下進行,例如在至少150℃的溫度下和/或至少10小時的反應時間。如上所述,該腐蝕抑制劑組合物表現出優異的腐蝕速率,例如根據ASTM G31-12a測試的在78℉下在6小時內小於0.001 lb/ft2 。在一些情況下,該縮合產物具有高純度,例如包含少於15重量%雜質。三官能胺
通過使三官能胺和脂肪酸反應形成本公開的縮合產物。三官能胺包含具有至少三個胺基官能團,例如三個胺基官能團、四個胺基官能團、五個胺基官能團、六個胺基官能團或七個胺基官能團的有機化合物。在腐蝕抑制劑組合物的一些實施方案中,三官能胺包含兩種或更多種這樣的化合物的組合。
該三官能胺的各胺基官能團可分成子類為伯(或1°)胺、仲(或2°)胺或叔(或3°)胺。在一些實施方案中,該三官能胺的胺基可為不同子類。在一些實施方案中,例如,該三官能胺可具有伯胺基官能團、仲胺基官能團和叔胺基官能團。三官能胺基具有至少一個伯胺基官能團,例如至少兩個伯胺基官能團或至少三個伯胺基官能團。不同於常規腐蝕抑制劑中所用的胺,如DETA,在一些實施方案中,該三官能胺的所有胺基官能團為伯胺基官能團。
作為有機化合物,本公開的三官能胺必定包含至少一個碳原子。在一些實施方案中,該三官能胺包含6至12個碳原子,例如6至11個碳原子、6至10個碳原子、7至12個碳原子、7至11個碳原子、7至10個碳原子、8至12個碳原子、8至11個碳原子、8至10個碳原子、9至12個碳原子、9至11個碳原子或9至10個碳原子。就下限而言,該三官能胺可包含至少6個碳原子,例如至少7個碳原子、至少8個碳原子或至少9個碳原子。就上限而言,該三官能胺可包含少於12個碳原子,例如少於11個碳原子或少於10個碳原子。
該三官能胺的有機結構不受特別限制。在一些實施方案中,該三官能胺可以是飽和的。在另一些實施方案中,該三官能胺可以是不飽和的,例如烯或炔作為基礎烴(基礎脂族鏈)。在一些實施方案中,該三官能胺可以是單不飽和或多不飽和的,例如作為累積二烯(cumulated diene)、共軛二烯或非共軛二烯。在一些實施方案中,該三官能胺可包含開鏈化合物、直鏈化合物、支化鏈化合物、環狀化合物或這些的組合。
在一些實施方案中,本公開的三官能胺可具有下列化學式: C x H y (NR′R″)3 .
在一個實施方案中,化學式中的x為6至12,例如6至11、6至10、7至12、7至11、7至10、8至12、8至11、8至10、9至12、9至11或9至10。就下限而言,x可為至少6,例如至少7、至少8或至少9。就上限而言,x可小於12,例如小於11或小於10。
在一個實施方案中,化學式中的y為3至23,例如4至23、5至23、6至23、3至22、4至22、5至22、6至22、3至21、4至21、5至21、6至21、3至20、4至20、5至20、6至20、3至23、4至23、5至23、6至23、3至18、4至18、5至18或6至18。就上限而言,y可為23或更小,例如22或更小、21或更小、20或更小、19或更小或18或更小。就下限而言,y可為至少3,例如至少4、至少5或至少6。
在該化學式中,R′和R″各自可以是氫或1至6個碳原子的烷基。在一些實施方案中,R′和R″是不同結構。在一些實施方案中,例如,R′是氫且R″是少於6個碳原子,例如少於5個碳原子、少於4個碳原子或少於3個碳原子的烷基。在一些實施方案中,R′和R″是相同結構。在一些實施方案中,例如R′和R″都是氫。
合適的三官能胺的實例包括,但不限於,三胺基己烷、三胺基庚烷、三胺基辛烷、三胺基壬烷、三胺基癸烷、三胺基十一烷、三胺基十二烷、三胺基環己烷、三胺基環庚烷、三胺基環辛烷、三胺基環壬烷、三胺基環癸烷、三胺基環十一烷、三胺基環十二烷、三胺基己烯、三胺基庚烯、三胺基辛烯、三胺基壬烯、三胺基癸烯、三胺基十一烯、三胺基十二烯、四胺基己烷、四胺基庚烷、四胺基辛烷、四胺基壬烷、四胺基癸烷、四胺基十一烷、四胺基十二烷、四胺基環己烷、四胺基環庚烷、四胺基環辛烷、四胺基環壬烷、四胺基環癸烷、四胺基環十一烷、四胺基環十二烷、四胺基己烯、四胺基庚烯、四胺基辛烯、四胺基壬烯、四胺基癸烯、四胺基十一烯、四胺基十二烯或它們的異構體或其組合。
適用於腐蝕抑制劑組合物的市售三官能胺的一個實例是Ascend Performance Materials的Hexatran脂肪酸
該縮合反應也使用脂肪酸作為反應物。脂肪酸包含具有羧酸官能團(COOH)和脂族鏈的有機化合物。在腐蝕抑制劑組合物的一些實施方案中,脂肪酸包含兩種或更多種這樣的化合物的組合。
該腐蝕抑制劑組合物的脂肪酸不受特別限制。在一個實施方案中,該脂肪酸包含8至24個碳原子,例如9至24個碳原子、10至24個碳原子、11至24個碳原子、12至24個碳原子、13至24個碳原子、14至24個碳原子、8至23個碳原子、9至23個碳原子、10至23個碳原子、11至23個碳原子、12至23個碳原子、13至23個碳原子、14至23個碳原子、8至22個碳原子、9至22個碳原子、10至22個碳原子、11至22個碳原子、12至22個碳原子、13至22個碳原子、14至22個碳原子、8至21個碳原子、9至21個碳原子、10至21個碳原子、11至21個碳原子、12至21個碳原子、13至21個碳原子、14至21個碳原子、8至20個碳原子、9至20個碳原子、10至20個碳原子、11至20個碳原子、12至20個碳原子、13至20個碳原子或14至20個碳原子。就下限而言,該脂肪酸可包含多於8個碳原子,例如多於9個碳原子、多於10個碳原子、多於11個碳原子、多於12個碳原子、多於13個碳原子或多於14個碳原子。就上限而言,該脂肪酸可包含少於24個碳原子,例如少於23個碳原子、少於22個碳原子、少於21個碳原子或少於20個碳原子。
該脂肪酸的有機結構不受特別限制。在一些實施方案中,該脂肪酸的脂族鏈可以是飽和的。在另一些實施方案中,該脂肪酸的脂族鏈可以是不飽和的。在一些實施方案中,該脂肪酸可以是單不飽和或多不飽和的,例如作為累積二烯(cumulated diene)、共軛二烯或非共軛二烯。在一些實施方案中,該脂肪酸可包含開鏈化合物、直鏈化合物、支化鏈化合物、環狀化合物或這些的組合。
換言之,在一些實施方案中,本公開的脂肪酸具有下列化學式: C a H b COOH.
在一個實施方案中,化學式中的a為8至24,例如9至24、10至24、11至24、12至24、13至24、14至24、8至23、9至23、10至23、11至23、12至23、13至23、14至23、8至22、9至22、10至22、11至22、12至22、13至22、14至22、8至21、9至21、10至21、11至21、12至21、13至21、14至21、8至20、9至20、10至20、11至20、12至20、13至20或14至20。就下限而言,a可大於8,例如大於9、大於10、大於11、大於12、大於13或大於14。就上限而言,a可小於24,例如小於23、小於22、小於21或小於20。
在一個實施方案中,化學式中的b為7至49,例如9至49、11至49、13至47、15至47、7至47、9至47、11至47、13至47、15至47、7至45、9至45、11至45、13至45、15至45、7至43、9至43、11至43、13至43、15至43、7至41、9至41、11至41、13至41、15至41、7至39、9至39、11至39、13至39、15至39、7至37、9至37、11至37、13至37或15至37。就上限而言,b可為49或更小,例如47或更小、45或更小、43或更小、41或更小、39或更小或37或更小。就下限而言,y可為至少7,例如至少9、至少11、至少13或至少15。
該腐蝕抑制劑組合物的脂肪酸不受特別限制,並可根據本公開使用滿足上述要求的任何脂肪酸。合適的脂肪酸的實例包括,但不限於,棕櫚酸、油酸、亞油酸、共軛亞油酸、松香酸、硬脂酸、亞麻酸、十八碳四烯酸(stearidonic acid)、十九酸、花生酸、二十一酸、杉皮酸(sapienic acid)、棕櫚油酸、肉豆蔻腦酸、反油酸、11-十八碳烯酸、它們的異構體及其組合。
如所述,在腐蝕抑制劑組合物的一些實施方案中,該脂肪酸包含脂肪酸的混合物。在一些實施方案中,例如,該脂肪酸可包含棕櫚酸、油酸和亞油酸的混合物。
在一些實施方案中,該腐蝕抑制劑組合物的脂肪酸可包含來自妥爾油的脂肪酸的混合物。妥爾油,也稱為液體松香,通常是指木漿製造的Kraft製程的副產物。妥爾油的組成隨用於製造其的木材的類型而變。妥爾油的典型組成包括松香、樹脂酸、脂肪酸、脂肪醇和甾醇。通過分餾,可降低妥爾油的松香含量以獲得妥爾油脂肪酸。妥爾油脂肪酸通常包含脂肪酸的混合物,包括油酸和松香酸。該腐蝕抑制劑組合物的脂肪酸可包含妥爾油脂肪酸。
適用於腐蝕抑制劑組合物的市售妥爾油脂肪酸的一個實例是Kraton Corp.的SYLFAT FA1。縮合反應;縮合產物
如上所述,腐蝕抑制劑組合物包含上述縮合產物。在一些實施方案中,該縮合產物是通過三官能胺的伯胺和脂肪酸的酸基團之間的縮合反應形成的醯胺。作為非限制性實例,在三官能胺包含三胺基壬烷且脂肪酸包含棕櫚酸的實施方案中,該縮合產物可包含具有以下結構的醯胺:
Figure 02_image001
本發明人已經發現,該腐蝕抑制劑組合物的腐蝕速率受縮合產物中的三官能胺和脂肪酸的重量比影響。特別地,本發明人已經意外地發現,通過用三官能胺與脂肪酸以特定重量比生產縮合產物,可理想地降低腐蝕速率。在一個實施方案中,三官能胺與脂肪酸的重量比為0.1:1至10:1,例如0.2:1至10:1、0.3:1至10:1、0.4:1至10:1、0.5:1至10:1、0.1:1至8:1、0.2:1至8:1、0.3:1至8:1、0.4:1至8:1、0.5:1至8:1、0.1:1至6:1、0.2:1至6:1、0.3:1至6:1、0.4:1至6:1、0.5:1至6:1、0.1:1至4:1、0.2:1至4:1、0.3:1至4:1、0.4:1至4:1、0.5:1至4:1、0.1:1至2:1、0.2:1至2:1、0.3:1至2:1、0.4:1至2:1、0.5:1至2:1、0.1:1至1.5:1、0.2:1至1.5:1、0.3:1至1.5:1、0.4:1至1.5:1或0.5:1至1.5:1。就下限而言,三官能胺與脂肪酸的重量比可大於0.1:1,例如大於0.2:1、大於0.3:1、大於0.4:1或大於0.5:1。就上限而言,三官能胺與脂肪酸的重量比可小於10:1,例如小於8:1、小於6:1、小於4:1、小於2:1或小於1.5:1。
在常規腐蝕抑制劑的生產中,合成可能需要形成更高反應性的中間產物。例如,在一些常規腐蝕抑制劑合成中,首先將脂肪酸轉化成更具反應性的醯基鹵。醯基鹵然後與常規胺,如DETA反應。這種兩步合成途徑不理想,因為其低效。此外,經常使用危險試劑(如亞硫醯二氯)生產醯基鹵。危險試劑的使用使得常規腐蝕抑制劑的生產危險,並且危險試劑即使少量存在於縮合產物中也限制了最終腐蝕抑制劑的效用。
本發明人因此已經開發出不使用危險試劑生產本公開的縮合產物的合成途徑。在一些實施方案中,通過合併三官能胺和脂肪酸並加熱該混合物來進行縮合反應。在一些實施方案(例如實驗室規模的合成操作)中,可使用標準實驗室設備(如本生燈、蒸汽浴、電加熱罩或電熱板)加熱該混合物。在這些實施方案中,可使用本領域技術人員已知的方法在回流下加熱該混合物。
在一個實施方案中,縮合反應包括將三官能胺和脂肪酸加熱到至少100℃,例如至少105℃、至少110℃、至少115℃、至少120℃或至少125℃的溫度。就上限而言,縮合反應可包括將反應混合物加熱到至小於300℃,例如小於275℃、小於250℃、小於225℃、小於200℃或小於175℃的溫度。就範圍而言,縮合反應可包括將反應混合物加熱到100℃至300℃,例如110℃至300℃、115℃至300℃、120℃至300℃、125℃至300℃、100℃至275℃、110℃至275℃、115℃至275℃、120℃至275℃、125℃至275℃、100℃至250℃、110℃至250℃、115℃至250℃、120℃至250℃、125℃至250℃、100℃至225℃、110℃至225℃、115℃至225℃、120℃至225℃、125℃至225℃、100℃至200℃、110℃至200℃、115℃至200℃、120℃至200℃、125℃至200℃、100℃至175℃、110℃至175℃、115℃至175℃、120℃至175℃或125℃至175℃的溫度。
在一個實施方案中,縮合反應包括將三官能胺和脂肪酸加熱至少10小時,例如至少12小時、至少14小時、至少16小時、至少18小時或至少20。就上限而言,縮合反應可包括將反應混合物加熱小於50小時,例如小於45小時、小於40小時、小於35小時、小於30小時或小於25小時。就範圍而言,縮合反應可包括將反應混合物加熱10至50小時,例如12至50小時、14至50小時、16至50小時、18至50小時、20至50小時、10至45小時、12至45小時、14至45小時、16至45小時、18至45小時、20至45小時、10至40小時、12至40小時、14至40小時、16至40小時、18至40小時、20至40小時、10至35小時、12至35小時、14至35小時、16至35小時、18至35小時、20至35小時、10至30小時、12至30小時、14至30小時、16至30小時、18至30小時、20至30小時、10至25小時、12至25小時、14至25小時、16至25小時、18至25小時或20至25小時。
在一些實施方案中,如上所述運行縮合反應產生包含少於15重量%雜質的縮合產物,例如少於14重量%、少於13重量%、少於12重量%、少於11重量%或少於10重量%。
在一些情況下,可光譜測量縮合反應的進程和/或縮合產物的純度。在一些實施方案中,通過1 H NMR譜法測量進程和/或純度。在這些實施方案中,可在氘化溶劑(如氘化水、氘化丙酮、氘化甲醇、氘化二甲亞碸(DMSO)或氘化氯仿)中稀釋反應混合物和/或縮合產物的樣品。在較佳實施方案中,在氘化DMSO中稀釋樣品。如圖1中所示,可通過代表羧酸質子的峰(大約12 ppm)的消失和代表醯胺質子的峰(大約7 ppm)的出現評估進程和/或純度。
也可通過其它光譜法或分光光度法測量縮合反應的進程和/或縮合產物的純度。例如,可通過紅外光譜學、拉曼光譜學、GC-MS、LC-MS、HPLC和本領域技術人員已知的其它常規方法測量進程和/或純度。
在一些實施方案中,該縮合反應在腐蝕抑制劑組合物的使用過程中發生。例如,縮合產物可原位形成。由於該縮合反應包括加熱三官能胺和脂肪酸並且不需要額外試劑,該縮合反應可在任何高溫環境中進行。在一些實施方案中,可將三官能胺和脂肪酸施加到高溫金屬基底上。
在一些實施方案中,例如,可將三官能胺和脂肪酸泵入地層或井筒,並可在地層中形成縮合產物。在地層或井筒中,一種或多種金屬基底可能暴露於高溫。金屬基底可能暴露于高到足以驅動縮合反應的溫度。在一個實施方案中,金屬基底暴露於至少100℃,例如至少105℃、至少110℃、至少115℃、至少120℃或至少125℃的溫度。添加劑
本領域中已知的腐蝕抑制劑通常包含附加添加劑。例如,一些常規腐蝕抑制劑包含甲酸添加劑。甲酸添加劑在本領域中已知用於改進常規腐蝕抑制劑的抗腐蝕作用。但是,本發明人已經發現,甲酸不適於本公開的腐蝕抑制劑組合物。不受制於理論,但本發明人相信,甲酸與三官能胺反應以產生甲醯胺,其不利地影響抗腐蝕作用。因此,甲酸不是理想的添加劑,並且本發明的腐蝕抑制劑組合物的一些實施方案實質上不含甲酸。
在一個實施方案中,腐蝕抑制劑組合物包含少於10重量%甲酸,例如少於8重量%、少於6重量%、少於4重量%或少於2重量%。就下限而言,腐蝕抑制劑組合物可包含多於0重量%甲酸,例如多於0.001重量%、多於0.005重量%、多於0.01重量%或多於0.05重量%。就範圍而言,腐蝕抑制劑組合物可包含0重量%至10重量%甲酸,例如0重量%至8重量%、0重量%至6重量%、0重量%至4重量%、0重量%至2重量%、0.001重量%至10重量%、0.001重量%至8重量%、0.001重量%至6重量%、0.001重量%至4重量%、0.001重量%至2重量%、0.005重量%至10重量%、0.005重量%至8重量%、0.005重量%至6重量%、0.005重量%至4重量%、0.005重量%至2重量%、0.01重量%至10重量%、0.01重量%至8重量%、0.01重量%至6重量%、0.01重量%至4重量%、0.01重量%至2重量%、0.05重量%至10重量%、0.05重量%至8重量%、0.05重量%至6重量%、0.05重量%至4重量%、或0.05重量%至2重量%。
有鑑於此,本發明人已經發現了協同改進腐蝕抑制劑組合物的抗腐蝕作用的添加劑套裝。因此,在一些實施方案中,腐蝕抑制劑組合物進一步包含一種或多種添加劑。
在一些實施方案中,腐蝕抑制劑進一步包含金屬鹵化物和/或鹵素離子。本發明人已經發現,金屬鹵化物和/或鹵素離子的加入令人驚訝地改進了抗腐蝕作用,例如通過有益地與金屬基底反應。
用作腐蝕抑制劑組合物中的添加劑的鹵素離子不受特別限制,並可使用任何鹵素離子。例如,該鹵素離子可包括氟離子、氯離子、溴離子或碘離子或其組合。該鹵素離子可作為鹽添加到腐蝕抑制劑組合物中。
用作腐蝕抑制劑組合物中的添加劑的金屬鹵化物也不受特別限制。在一些實施方案中,該金屬鹵化物包含鹼金屬的鹵化物。例如,該金屬鹵化物可包括氟化鋰、氯化鋰、溴化鋰、碘化鋰、氟化鈉、氯化鈉、溴化鈉、碘化鈉、氟化鉀、氯化鉀、溴化鉀、碘化鉀或其組合。
在一些實施方案中,該金屬鹵化物包含鹼土金屬的鹵化物。例如,該金屬鹵化物可包括氟化鈹、氯化鈹、溴化鈹、碘化鈹、氟化鎂、氯化鎂、溴化鎂、碘化鎂、氟化鈣、氯化鈣、溴化鈣、碘化鈣或其組合。
在一些實施方案中,該金屬鹵化物可包含鹼金屬鹵化物和鹼土金屬鹵化物的組合。
在一個實施方案中,腐蝕抑制劑組合物包含0.01至25重量%,例如0.02重量%至25重量%、0.03重量%至25重量%、0.05重量%至25重量%、0.08重量%至25重量%、0.1重量%至25重量%、0.01至20重量%、0.02重量%至20重量%、0.03重量%至20重量%、0.05重量%至20重量%、0.08重量%至20重量%、0.1重量%至20重量%、0.01至15重量%、0.02重量%至15重量%、0.03重量%至15重量%、0.05重量%至15重量%、0.08重量%至15重量%、0.1重量%至15重量%、0.01至10重量%、0.02重量%至10重量%、0.03重量%至10重量%、0.05重量%至10重量%、0.08重量%至10重量%、0.1重量%至10重量%、0.01至5重量%、0.02重量%至5重量%、0.03重量%至5重量%、0.05重量%至5重量%、0.08重量%至5重量%或0.1重量%至5重量%的量的金屬鹵化物和/或鹵素離子。就上限而言,腐蝕抑制劑組合物可包含少於25重量%的金屬鹵化物和/或鹵素離子,例如少於20重量%、少於15重量%、少於10重量%或少於5重量%。就下限而言,腐蝕抑制劑可包含多於0.01重量%的金屬鹵化物和/或鹵素離子,例如多於0.02重量%、多於0.03重量%、多於0.05重量%、多於0.08重量%或多於0.1重量%。
在一些實施方案中,腐蝕抑制劑組合物進一步包含附加三官能胺。上文關於縮合產物描述的任何三官能胺可用作添加劑。不受制於理論,但本發明人相信,三官能胺添加劑的加入可通過抑制縮合產物在高溫下的水解改進抗腐蝕作用。
在一些實施方案中,附加三官能胺與反應物三官能胺相同。也就是說,在一些實施方案中,用作添加劑的三官能胺具有與在縮合反應中用於形成縮合產物的三官能胺相同或實質上類似的結構。
在一些實施方案中,該三官能胺不同於反應物三官能胺。也就是說,在一些實施方案中,用作添加劑的三官能胺具有與在縮合反應中用於形成縮合產物的三官能胺實質上不同的結構。
在一些實施方案中,附加三官能胺包含兩種或更多種三官能胺的組合。附加三官能胺可包含例如反應物三官能胺與其它三官能胺的組合。
在一個實施方案中,腐蝕抑制劑組合物包含0.01至25重量%,例如0.1重量%至25重量%、0.5重量%至25重量%、1重量%至25重量%、2重量%至25重量%、5重量%至25重量%、0.01至20重量%、0.1重量%至20重量%、0.5重量%至20重量%、1重量%至20重量%、2重量%至20重量%、5重量%至20重量%、0.01至15重量%、0.1重量%至15重量%、0.5重量%至15重量%、1重量%至15重量%、2重量%至15重量%、5重量%至15重量%、0.01至10重量%、0.1重量%至10重量%、0.5重量%至10重量%、1重量%至10重量%、2重量%至10重量%或5重量%至10重量%的量的(附加)三官能胺。就上限而言,腐蝕抑制劑組合物可包含少於25重量%的三官能胺,例如少於20重量%、少於15重量%或少於10重量%。就下限而言,腐蝕抑制劑可包含多於0.01重量%的三官能胺,例如多於0.1重量%、多於0.5重量%、多於1重量%、多於2重量%或多於5重量%。
在一些實施方案中,腐蝕抑制劑組合物進一步包含附加脂肪酸。上文關於縮合產物描述的任何脂肪酸可用作添加劑。本發明人推測,脂肪酸添加劑的加入可通過抑制縮合產物在高溫下的水解改進抗腐蝕作用。
在一些實施方案中,附加脂肪酸與反應物脂肪酸相同。也就是說,在一些實施方案中,用作添加劑的脂肪酸具有與在縮合反應中用於形成縮合產物的脂肪酸相同或實質上類似的結構。
在一些實施方案中,該脂肪酸不同於反應物脂肪酸。也就是說,在一些實施方案中,用作添加劑的脂肪酸具有與在縮合反應中用於形成縮合產物的脂肪酸實質上不同的結構。
在一些實施方案中,附加脂肪酸包含兩種或更多種脂肪酸的組合。附加脂肪酸可包含例如反應物脂肪酸與其它脂肪酸的組合。
在一個實施方案中,腐蝕抑制劑組合物包含0.01至25重量%,例如0.1重量%至25重量%、0.5重量%至25重量%、1重量%至25重量%、2重量%至25重量%、5重量%至25重量%、0.01至20重量%、0.1重量%至20重量%、0.5重量%至20重量%、1重量%至20重量%、2重量%至20重量%、5重量%至20重量%、0.01至15重量%、0.1重量%至15重量%、0.5重量%至15重量%、1重量%至15重量%、2重量%至15重量%、5重量%至15重量%、0.01至10重量%、0.1重量%至10重量%、0.5重量%至10重量%、1重量%至10重量%、2重量%至10重量%或5重量%至10重量%的量的(附加)脂肪酸。就上限而言,腐蝕抑制劑組合物可包含少於25重量%的脂肪酸,例如少於20重量%、少於15重量%或少於10重量%。就下限而言,腐蝕抑制劑可包含多於0.01重量%的脂肪酸,例如多於0.1重量%、多於0.5重量%、多於1重量%、多於2重量%或多於5重量%。腐蝕抑制;腐蝕速率
本文所述的腐蝕抑制劑組合物的抗腐蝕作用可通過ASTM G31-12a測量,其經此引用併入本文。ASTM G31-12a (2017)描述了金屬的標準浸漬腐蝕測試。特別地,ASTM G31-12a規定了用於評估金屬基底的腐蝕速率的標準化程式。ASTM G31-12a規定了裝置、取樣、試驗條件(溫度、氣體鼓泡、流體運動、溶液體積、測試的持續時間)、用於分析的金屬基底的製備、結果的解釋和酸腐蝕速率的計算。
如上所述,給定金屬的酸腐蝕速率直接隨酸的溫度而變。也就是說,隨著溫度提高,給定的酸通常更劇烈或更快速腐蝕給定金屬。此外,在較高溫度下,常規防腐蝕劑證實在減輕腐蝕方面失效。但是,本發明人已經發現,該腐蝕抑制劑組合物甚至在較高溫度下也有效抑制酸腐蝕。
在一些實施方案中,當根據ASTM G31-12a在78℉下測量時,該腐蝕抑制劑組合物表現出在6小時內小於0.01 lb/ft2 的腐蝕速率,例如在6小時內小於0.009 lb/ft2 、在6小時內小於0.005 lb/ft2 、在6小時內小於0.001 lb/ft2 、在6小時內小於0.0009 lb/ft2 、在6小時內小於0.0005 lb/ft2 、在6小時內小於0.0001 lb/ft2 、在6小時內小於0.00009 lb/ft2 、在6小時內小於0.00005 lb/ft2 或在6小時內小於0.00001 lb/ft2
在一些實施方案中,當根據ASTM G31-12a在200℉下測量時,該腐蝕抑制劑組合物表現出在6小時內小於0.1 lb/ft2 的腐蝕速率,例如在6小時內小於0.09 lb/ft2 、在6小時內小於0.08 lb/ft2 、在6小時內小於0.06 lb/ft2 、在6小時內小於0.05 lb/ft2 、在6小時內小於0.03 lb/ft2 或在6小時內小於0.02 lb/ft2
在一些實施方案中,當根據ASTM G31-12a在300℉下測量時,該腐蝕抑制劑組合物表現出在6小時內小於5 lb/ft2 的腐蝕速率,例如在6小時內小於4 lb/ft2 、在6小時內小於3 lb/ft2 、在6小時內小於2 lb/ft2 、在6小時內小於1 lb/ft2 、在6小時內小於0.9 lb/ft2 、在6小時內小於0.85 lb/ft2 或在6小時內小於0.8 lb/ft2
在一個實施方案中,該腐蝕抑制劑組合物包含通過三胺基壬烷和妥爾油脂肪酸在0.5:1至3:1的重量比下的縮合反應形成的縮合產物並表現出在78℉下在6小時內小於0.0001 lb/ft2 的腐蝕速率。
在一個實施方案中,該腐蝕抑制劑組合物包含通過三胺基壬烷和妥爾油脂肪酸在0.5:1至3:1的重量比下的縮合反應形成的縮合產物並表現出在200℉下在6小時內小於0.08 lb/ft2 的腐蝕速率。
在一個實施方案中,該腐蝕抑制劑組合物包含通過三胺基壬烷和妥爾油脂肪酸在0.5:1至3:1的重量比下的縮合反應形成的縮合產物,進一步包含0.05重量%至5重量%的碘化鉀添加劑,並表現出在78℉下在6小時內小於0.0001 lb/ft2 的腐蝕速率。
在一個實施方案中,該腐蝕抑制劑組合物包含通過三胺基壬烷和妥爾油脂肪酸在0.5:1至3:1的重量比下的縮合反應形成的縮合產物,進一步包含0.05重量%至5重量%的碘化鉀添加劑,並表現出在200℉下在6小時內小於0.05 lb/ft2 的腐蝕速率。
在一個實施方案中,該腐蝕抑制劑組合物包含通過三胺基壬烷和妥爾油脂肪酸在0.5:1至3:1的重量比下的縮合反應形成的縮合產物,進一步包含0.05重量%至5重量%的碘化鉀添加劑,並表現出在300℉下在6小時內小於1 lb/ft2 的腐蝕速率。
在一個實施方案中,該腐蝕抑制劑組合物包含通過三胺基壬烷和妥爾油脂肪酸在0.5:1至3:1的重量比下的縮合反應形成的縮合產物,進一步包含0.05重量%至5重量%的碘化鉀添加劑、5重量%至10重量%的附加三胺基壬烷和5重量%至10重量%的附加妥爾油脂肪酸,並表現出在200℉下在6小時內小於0.03 lb/ft2 的腐蝕速率。腐蝕抑制劑組合物的用途
本公開還涉及使用本文所述的腐蝕抑制劑組合物抑制金屬基底的腐蝕的方法。
本文所述的腐蝕抑制劑組合物廣泛可用於降低各種金屬基底的腐蝕速率。因此,該腐蝕抑制劑組合物施加於的金屬基底的結構和材料不受特別限制。例如,金屬基底可以是包含碳(例如鋼)、矽、鋁、鈦、釩、鉻、錳、鈷、鎳、銅、鋅、鉬或其組合的合金。
在一些實施方案中,施加腐蝕抑制劑組合物包含將腐蝕抑制劑組合物分散在有機溶劑中。在一些實施方案中,例如,將腐蝕抑制劑組合物溶解或稀釋在有機溶劑中以利於將腐蝕抑制劑組合物施加到金屬基底上。用於分散腐蝕抑制劑組合物的有機溶劑的組成不受特別限制,並且本領域技術人員將理解哪些溶劑很好地適用於腐蝕抑制劑組合物。有機溶劑可以是例如極性質子溶劑、極性非質子溶劑或非極性溶劑。
在一些實施方案中,該有機溶劑是醇。例如,該有機溶劑可包含乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、仲丁醇、異丁醇、叔丁醇、戊醇及其組合。
用於溶解縮合產物的有機溶劑的量不受特別限制並可隨腐蝕抑制劑組合物的預期用途而變。在一個實施方案中,將縮合產物溶解或稀釋在足夠的有機溶劑中以產生2體積%至40體積%縮合產物的溶液,例如2體積%至40體積%,例如2體積%至35體積%、2體積%至30體積%、2體積%至25體積%、2體積%至20體積%、4體積%至40體積%、4體積%至40體積%,例如4體積%至35體積%、4體積%至30體積%、4體積%至25體積%、4體積%至20體積%、6體積%至40體積%、6體積%至40體積%,例如6體積%至35體積%、6體積%至30體積%、6體積%至25體積%、6體積%至20體積%、8體積%至40體積%、8體積%至40體積%,例如8體積%至35體積%、8體積%至30體積%、8體積%至25體積%、8體積%至20體積%、10體積%至40體積%、10體積%至40體積%,例如10體積%至35體積%、10體積%至30體積%、10體積%至25體積%或10體積%至20體積%。就上限而言,該縮合產物可溶解或稀釋到小於40體積%,例如小於35體積%、小於30體積%、小於25體積%或小於20體積%。就下限而言,該縮合產物可溶解或稀釋到大於2體積%,例如大於4體積%、大於6體積%或大於10體積%。
該腐蝕抑制劑組合物可用於例如防止地層或井筒中的熱或酸腐蝕。在這種應用中,可將腐蝕抑制劑組合物泵入井筒。該腐蝕抑制劑組合物可獨自或與其它常規生產化學品(例如阻垢劑或殺生物劑)結合泵入井筒。實施例
基於以下非限制性實施例更好地理解本公開。實施例 1
製備包含三胺基壬烷(TAN)和妥爾油脂肪酸(TOFA)的縮合產物的腐蝕抑制劑組合物。以不同的TAN/TOFA重量比製備縮合產物。在每種情況下,通過在150℃下回流至少12小時來進行縮合反應。大約7克各縮合產物在大約35毫升異丙醇中稀釋。
根據ASTM G31-12a通過將腐蝕抑制劑在鹽酸水溶液(15體積% HCl)中稀釋至1重量%腐蝕抑制劑組合物來測量腐蝕抑制劑組合物的抗腐蝕作用。在鋼合金(來自ALSPI的L80)試塊上在不同溫度下測量腐蝕。結果顯示在下表1中: 表1: TAN-TOFA縮合產物的腐蝕測試
   重量比 (TAN:TOFA) 溫度 (℉) 腐蝕速率 (在6小時內的lb/ft2 )
Ex. 1a 1:1 78 0.00001
Ex. 1b 1:1 200 0.0788
Ex. 1c 1:2 78 0.00001
Ex. 1d 1:3 78 0.00001
如表1中所示,實施例1a – d的腐蝕抑制劑組合物在最多200℉的溫度下表現出低腐蝕速率。此外,實施例1a、1c和1d證實該縮合產物在不同的重量比下抑制腐蝕。實施例 2
如上所述使用1:1重量比的TAN : TOFA製備TAN和TOFA的縮合產物。將添加劑與縮合產物合併以形成腐蝕抑制劑組合物。如下表2中所示,添加劑包含甲酸、碘化鉀、(附加)TAN和/或(附加)TOFA。
根據ASTM G31-12a通過將腐蝕抑制劑在鹽酸水溶液(15體積% HCl)中稀釋至1重量%腐蝕抑制劑組合物來測量腐蝕抑制劑組合物的抗腐蝕作用。在鋼合金(來自ALSPI的L80)試塊上在不同溫度下測量腐蝕。結果顯示在下表2中: 表2: 1:1 TAN : TOFA + 添加劑在L80上的腐蝕測試
   添加劑 溫度 (℉) 腐蝕速率 (在6小時內的lb/ft2 )
Comp. A 甲酸(2.5重量%) 300 試塊消失
Ex. 2a KI (0.1重量%) 200 0.0382
Ex. 2b KI (2.5重量%) 200 0.016
Ex. 2c KI (2.5重量%) 300 0.856
Ex. 2d KI (2.5重量%) TAN (1重量%) TOFA (1重量%) 200 0.015
Ex. 2e KI (2.5重量%) TAN (7重量%) TOFA (7重量%) 200 0.015
如表2中所示,實施例2a – 2e的腐蝕抑制劑組合物表現出低腐蝕速率。特別地,這些實施例在200℉的溫度下,甚至在300℉的溫度下也表現出優異的性能。相反,Comp. A的腐蝕抑制劑組合物在較高溫度下沒有充分抑制腐蝕。實施例 3
如上所述使用1:1重量比的TAN : TOFA製備TAN和TOFA的縮合產物。將添加劑與縮合產物合併以形成腐蝕抑制劑組合物。如下表3中所示,添加劑包含氯化鈉、碘化鉀、(附加)TAN和/或(附加)TOFA。
根據ASTM G31-12a通過將腐蝕抑制劑在鹽酸水溶液(15體積% HCl)中稀釋至1重量%腐蝕抑制劑組合物來測量腐蝕抑制劑組合物的抗腐蝕作用。在鉻合金(來自ALSPI的Chrome 13)試塊上在200℉下測量腐蝕。結果顯示在下表3中: 表3: 1:1 TAN : TOFA + 添加劑在Chrome 13上的腐蝕測試
   添加劑 腐蝕速率(在6小時內的lb/ft2 )
Ex. 3a KI (2.5重量%) TAN (1重量%) TOFA (1重量%) 0.00051
Ex. 3b KI (0.1重量%) TAN (1重量%) TOFA (1重量%) 0.053
如表3中所示,實施例3a – 3b的腐蝕抑制劑組合物在不同金屬合金上甚至在高溫下也表現出低腐蝕速率。實施方案
設想了下列實施方案。設想了特徵和實施方案的所有組合。
實施方案1是一種腐蝕抑制劑組合物,其包含三官能胺和脂肪酸的縮合產物;其中所述縮合產物中的三官能胺與脂肪酸的重量比為0.1:1至10:1;並且其中所述腐蝕抑制劑組合物表現出根據ASTM G31-12a (2017)測試的在78℉下在6小時內小於0.001 lb/ft2 的腐蝕速率。
實施方案2是實施方案1的腐蝕抑制劑組合物,其中所述縮合產物中的三官能胺與脂肪酸的重量比為0.3:1至2:1。
實施方案3是實施方案1的腐蝕抑制劑組合物,其中所述腐蝕抑制劑組合物表現出在78℉下在6小時內小於0.001 lb/ft2 的腐蝕速率。
實施方案4是實施方案1的腐蝕抑制劑組合物,其中所述腐蝕抑制劑組合物表現出在200℉下在6小時內小於0.1 lb/ft2 的腐蝕速率。
實施方案5是實施方案1的腐蝕抑制劑組合物,其進一步包含金屬鹵化物/鹵素離子,視需要以0.01重量%至25重量%的量存在。
實施方案6是實施方案5的腐蝕抑制劑組合物,其中所述腐蝕抑制劑組合物表現出在200℉下在6小時內小於0.05 lb/ft2 的腐蝕速率。
實施方案7是實施方案5的腐蝕抑制劑組合物,其中所述腐蝕抑制劑組合物表現出在300℉下在6小時內小於5 lb/ft2 的腐蝕速率。
實施方案8是實施方案1的腐蝕抑制劑組合物,其進一步包含附加三官能胺,視需要以0.01重量%至25重量%的量存在。
實施方案1的腐蝕抑制劑組合物,其進一步包含附加脂肪酸,視需要以0.01重量%至25重量%的量存在。
實施方案10是實施方案8的腐蝕抑制劑組合物,其中附加三官能胺與反應物三官能胺相同。
實施方案11是實施方案9的腐蝕抑制劑組合物,其中附加脂肪酸與反應物脂肪酸相同。
實施方案12是實施方案1的腐蝕抑制劑組合物,其進一步包含:含金屬鹵化物/鹵素離子的第一添加劑;含附加三官能胺的第二添加劑;和含附加脂肪酸的第三添加劑。
實施方案13是實施方案12的腐蝕抑制劑組合物,其中所述腐蝕抑制劑組合物表現出在200℉下在6小時內小於0.02 lb/ft2 的腐蝕速率。
實施方案14是實施方案1的腐蝕抑制劑組合物,其中所述三官能胺包含6至12個碳原子。
實施方案15是實施方案1的腐蝕抑制劑組合物,其中所述三官能胺具有化學式CxHy(NH2)3,其中x為6至12;並且其中y小於或等於23。
實施方案16是實施方案1的腐蝕抑制劑組合物,其中所述脂肪酸包括棕櫚酸、油酸、亞油酸、松香酸、衫皮酸、棕櫚油酸、肉豆蔻腦酸、反油酸、11-十八碳烯酸或妥爾油、它們的異構體或其組合。
實施方案17是實施方案1的腐蝕抑制劑組合物,其中所述鹵化物/鹵素離子包括氯化鋰、氯化鈉、氯化鉀、溴化鋰、溴化鈉、溴化鉀、碘化鋰、碘化鈉或碘化鉀或其組合。
實施方案18是實施方案1的腐蝕抑制劑組合物,其中所述腐蝕抑制劑組合物實質上不含甲酸。
實施方案19是一種製備腐蝕抑制劑組合物的方法,其包括:使三官能胺和脂肪酸在至少100℃的溫度下反應至少10小時以形成縮合產物;其中所述縮合產物包含少於15重量%雜質。
實施方案20是實施方案19的方法,其中所述方法實質上不含亞硫醯二氯。
實施方案21是一種抑制金屬基底的腐蝕的方法,所述方法包括:將包含三官能胺和脂肪酸的縮合產物的腐蝕抑制劑組合物施加到金屬基底上;其中所述縮合產物中的三官能胺與脂肪酸的重量比為0.1:1至10:1。
實施方案22是實施方案21的方法,其中所述施加進一步包括將腐蝕抑制劑組合物分散在有機溶劑中。
實施方案23是實施方案22的方法,其中所述有機溶劑是選自乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、仲丁醇、異丁醇、叔丁醇、戊醇及其組合的醇。
實施方案24是實施方案21的方法,其中所述腐蝕抑制劑組合物進一步包含:0.01至25重量%的含金屬鹵化物/鹵素離子的第一添加劑;0.01至25重量%的含附加三官能胺的第二添加劑;和/或0.01至25重量%的含附加脂肪酸的第三添加劑。
下面參考附圖詳細描述本公開,其中類似的附圖標記是指類似的部件。
圖1顯示根據本公開的一個實施方案的(a) 縮合產物、(b) 脂肪酸試劑和(c) 三官能胺的1 H NMR譜。

Claims (17)

  1. 一種腐蝕抑制劑組合物,其包含三官能胺和妥爾油脂肪酸的縮合產物,其中在該縮合產物中該三官能胺對該妥爾油脂肪酸的重量比在自0.5:1至3:1的範圍;且其中該三官能胺係選自由以下組成之群:三胺基己烷、三胺基庚烷、三胺基辛烷、三胺基壬烷、三胺基癸烷、三胺基十一烷、三胺基十二烷、三胺基環己烷、三胺基環庚烷、三胺基環辛烷、三胺基環壬烷、三胺基環癸烷、三胺基環十一烷、三胺基環十二烷、三胺基己烯、三胺基庚烯、三胺基辛烯、三胺基壬烯、三胺基癸烯、三胺基十一烯、三胺基十二烯、四胺基己烷、四胺基庚烷、四胺基辛烷、四胺基壬烷、四胺基癸烷、四胺基十一烷、四胺基十二烷、四胺基環己烷、四胺基環庚烷、四胺基環辛烷、四胺基環壬烷、四胺基環癸烷、四胺基環十一烷、四胺基環十二烷、四胺基己烯、四胺基庚烯、四胺基辛烯、四胺基壬烯、四胺基癸烯、四胺基十一烯、四胺基十二烯或它們的異構體或其組合;及添加劑套裝,其包含在0.05重量%至5重量%範圍內的量的碘化鉀;其中該腐蝕抑制劑組合物表現出在200℉下在6小時內小於0.05 lb/ft2的腐蝕速率。
  2. 如請求項1的腐蝕抑制劑組合物,其中所述腐蝕抑制劑組合物表現出在78℉下在6小時內小於0.0001 lb/ft2的腐蝕速率。
  3. 如請求項1的腐蝕抑制劑組合物,其中該添加劑套裝進一步包含在1重量%至25重量%範圍內之量的附加三官能胺。
  4. 如請求項1的腐蝕抑制劑組合物,其中該添加劑套裝進一步包含附加脂肪酸。
  5. 如請求項3的腐蝕抑制劑組合物,其中所述附加三官能胺與該三官能胺相同。
  6. 如請求項4的腐蝕抑制劑組合物,其中所述附加脂肪酸與妥爾油脂肪酸相同。
  7. 如請求項1的腐蝕抑制劑組合物,其中該添加劑套裝進一步包含附加三官能胺,其量在1重量%至25重量%範圍內,和附加脂肪酸。
  8. 如請求項7的腐蝕抑制劑組合物,其中所述附加脂肪酸包括棕櫚酸、油酸、亞油酸、松香酸、杉皮酸、棕櫚油酸、肉豆蔻腦酸、反油酸、11-十八碳烯酸或妥爾油、它們的異構體或其組合。
  9. 如請求項1的腐蝕抑制劑組合物,其中所述腐蝕抑制劑組合物包含少於2重量%之甲酸。
  10. 一種製備腐蝕抑制劑組合物的方法,其包括:使三官能胺和妥爾油脂肪酸在至少100℃的溫度下反應至少10小時以形成縮合產物,其中在該縮合產物中該三官能胺對該妥爾油脂肪酸的重量比在自0.5:1至3:1的範圍,其中該三官能胺係選自由以下組成之群:三胺基己烷、三胺基庚烷、三胺基辛烷、三胺基壬烷、三胺基癸烷、三胺基十一烷、三胺基十二烷、三胺基環己烷、三胺基環庚烷、三胺基環辛烷、三胺基環壬烷、三胺基環癸烷、三胺基環十一烷、三胺基環十二烷、三胺基己烯、三胺基庚烯、三胺基辛烯、三胺基壬烯、三胺基癸烯、三胺基十一烯、三胺基十二烯、四胺基己烷、四胺基庚烷、四胺基辛烷、四胺基壬烷、四胺基癸烷、四胺基十一烷、四胺基十二烷、四胺基環己烷、四胺基環庚烷、四胺基環辛烷、四胺基環壬烷、四胺基環癸烷、四胺基環十一烷、四胺基環十二烷、四胺基己烯、四胺基庚烯、四胺基辛烯、四胺基壬烯、四胺基癸烯、四胺基十一烯、四胺基十二烯或它們的異構體或其組合;及添加添加劑套裝,其包含在0.05重量%至5重量%範圍內的量的碘化鉀;其中該腐蝕抑制劑組合物表現出在200℉下在6小時內小於0.05 lb/ft2的腐蝕速率。
  11. 如請求項10的方法,其中所述腐蝕抑制劑組合物表現出在78℉下在6小時內小於0.0001 lb/ft2的腐蝕速率。
  12. 如請求項10的方法,其中所述縮合產物包含少於15重量%雜質。
  13. 如請求項10的方法,其中該添加劑套裝進一步包含附加三官能胺,其量在1重量%至25重量%範圍內,和附加脂肪酸。
  14. 一種抑制金屬基底的腐蝕的方法,所述方法包括:將包含三官能胺和妥爾油脂肪酸的縮合產物的腐蝕抑制劑組合物施加到金屬基底上,其中該三官能胺係選自由以下組成之群:三胺基己烷、三胺基庚烷、三胺基辛烷、三胺基壬烷、三胺基癸烷、三胺基十一烷、三胺基十二烷、三胺基環己烷、三胺基環庚烷、三胺基環辛烷、三胺基環壬烷、三胺基環癸烷、三胺基環十一烷、三胺基環十二烷、三胺基己烯、三胺基庚烯、三胺基辛烯、三胺基壬烯、三胺基癸烯、三胺基十一烯、三胺基十二烯、四胺基己烷、四胺基庚烷、四胺基辛烷、四胺基壬烷、四胺基癸烷、四胺基十一烷、四胺基十二烷、四胺基環己烷、四胺基環庚烷、四胺基環辛烷、四胺基環壬烷、四胺基環癸烷、四胺基環十一烷、四胺基環十二烷、四胺基己烯、四胺基庚烯、四胺基辛烯、四胺基壬烯、四胺基癸烯、四胺基十一烯、四胺基十二烯或它們的異構體或其組合;該縮合產物中該三官能胺對該妥爾油脂肪酸的重量比在自0.5:1至3:1的範圍;及添加劑套裝,其包含在0.05重量%至5重量%範圍內的量的碘化鉀;其中該腐蝕抑制劑組合物表現出在200℉下在6小時內小於0.05 lb/ft2的腐蝕速率。
  15. 如請求項14的方法,其進一步包含有機溶劑,其中所述有機溶劑是選自乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、仲丁醇、異丁醇、叔丁醇、戊醇及其組合的醇。
  16. 如請求項14的方法,其中所述腐蝕抑制劑組合物表現出在78℉下在6小時內小於0.0001 lb/ft2的腐蝕速率。
  17. 如請求項14的方法,其中該添加劑套裝進一步包含附加三官能胺,其量在1重量%至25重量%範圍內,和附加脂肪酸。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2023005620A (es) * 2020-11-13 2023-05-29 Ascend Performance Mat Operations Llc Fluido de perforacion.

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4073618A (en) * 1975-03-19 1978-02-14 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Anti-corrosive agent for metals
CN105714302A (zh) * 2016-03-08 2016-06-29 湖南金裕环保科技有限公司 一种防锈缓蚀多功能制剂
CN106283069A (zh) * 2016-08-30 2017-01-04 句容宁武高新技术发展有限公司 用于油气集输缓蚀剂及其制备方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1213405A (fr) * 1954-02-05 1960-03-31 Petrolite Corp Compositions anti-corrosives et leur procédé de fabrication
US4010111A (en) * 1974-02-11 1977-03-01 Nalco Chemical Co Corrosion inhibitor used in brines containing oxygen
JPS5343377B2 (zh) 1975-03-19 1978-11-18
US4614600A (en) * 1984-10-31 1986-09-30 Westvaco Corporation Corrosion inhibitors
DE19520269A1 (de) * 1995-06-02 1996-12-05 Basf Ag Ammoniumsalze von Kondensationsprodukten von Oligoaminen mit Fettsäuren als Korrosionsinhibitoren bei der Erdöl- und Erdgasförderung
EP0906969A1 (de) * 1997-10-01 1999-04-07 Degussa Aktiengesellschaft Verfahren und Zusammensetzung zur Inhibierung von Korrosion
US6475431B1 (en) * 1999-04-09 2002-11-05 Champion Technologies, Inc. Corrosion inhibitors with low environmental toxicity
US20090181867A1 (en) * 2008-01-10 2009-07-16 Baker Hughes Incorporated Corrosion inhibitors for oilfield applications
US10611951B2 (en) 2014-12-11 2020-04-07 Clariant International Ltd. Liquid inhibitor composition and a method for its preparation and application as a heavy brine corrosion control
US10604710B2 (en) * 2016-02-26 2020-03-31 Ecolab Usa Inc. Corrosion inhibiting compositions to mitigate corrosion in environments containing elemental sulfur and/or polysulfides

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4073618A (en) * 1975-03-19 1978-02-14 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Anti-corrosive agent for metals
CN105714302A (zh) * 2016-03-08 2016-06-29 湖南金裕环保科技有限公司 一种防锈缓蚀多功能制剂
CN106283069A (zh) * 2016-08-30 2017-01-04 句容宁武高新技术发展有限公司 用于油气集输缓蚀剂及其制备方法

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