论文部分内容阅读
【摘要】通过对咪唑啉中间体的改性，合成了一种具有较好耐高温（150℃）和耐H2S/CO2高酸性能的含氟咪唑啉类缓蚀剂，其合成条件为：咪唑啉中间体、特种含氟表面活性剂摩尔1∶0.6，反应温度为50℃，反应时间为24h。实验结果表明常压下在150℃、对7.78%硫化氢，7.00%二氧化碳，84.5%的甲烷；0.74%乙烷的混合气体，当缓蚀剂的加量为0.08%（wt%），缓蚀率可以达到92.9%。其在碳钢表面的吸附遵循Langmuir吸附等温式。
【关键词】高温缓蚀剂 H2S/CO2腐蚀 咪唑啉 氟类特种表明活性剂
1 引言
在H2S/CO2腐蚀防护中，使用缓蚀剂是是经济有效的一种抗腐蚀方法。其具有用量小、设备简易、防腐效果好等优点。目前，国外各油田所使用的缓蚀剂中，吸咪唑啉缓蚀剂及其衍生物的用量大于90%。故咪唑啉分子可以通过其五元环上的两个氮原子与金属表面铁原子键合，而咪唑啉分子上的疏水基团在金属表面外侧排列开，将介质与金属表面分开，使得H3O+难以接近金属，从而大大减低了金属的腐蚀速率，达到防腐的目的。而且咪唑啉类缓蚀剂具有低毒、高稳定性等优点，在工业酸洗、油气田等领域的防腐过程中具有非常广阔的应用前景。所以，国内外咪唑啉的复配与改性研究已经成为了缓蚀剂研制的一个热点。目前咪唑啉类缓蚀剂在低温下对H2S/CO2有很好的防腐作用，但在高温下由于其水解而使得其作用效率大大降低。本文基于前人研究对对咪唑啉不同中间体效果缓释研究的基础上上，合成了一种新的含氟咪唑啉类缓蚀剂，该剂具有耐高温（150℃）与高酸性气体的特点。
2 含氟咪唑啉缓蚀剂的合成
2.1 实验仪器及药品
实验药品主要有氯化钾、氨水、氢氧化钠、冰乙酸、正辛酸、二乙烯三胺、二甲苯、三乙胺、特种表面活性剂、石油醚无、水乙醇。
实验器材有电热恒温水浴锅、增力电动搅拌器红外光谱仪电子分析天平扫描电子显微镜。
2.2 中间体合成与确认2.2.1？中间体合成
对于咪唑啉中间体大量学着做了研究得出了成熟较为相同的合成方法：以二甲苯作为携水剂即酸与多胺脱水进行的氨解反应生成酰胺；随后升高温度进一步脱水，通过环化过程得到咪唑啉缓蚀剂的中间体。胺与酸比例为1.2∶1，反应时间为4-8小时，温度为160℃-220℃。
2.2.2？中间体的确认
由于中间体与NNF在烘箱中烘制12小时候都不能压成薄片，故不能被压片分析测试。所以把中间体与NNF分别溶于无水乙醇后涂在溴化钾片上进行红外光谱测试。
片进行了有效的保护。4.2 缓释机理验证模型
根据Bouklah M的理论，如果浓度C、覆盖率θ以及吸附平衡常数K之间有如下关系：C/θ=C+1/K，则说明缓蚀剂在金属表面的吸附符合Langmuir吸附等温式。由于咪唑啉类型缓蚀剂为覆盖型缓蚀剂，所以可以认为缓蚀剂在金属表面的覆盖率θ等于缓蚀率η，即满足C/η=C+1/K即可说明。以表3的数据作C/η与C的关系图（图6），由图9可知：NNF缓蚀剂在碳钢表面的吸附遵循Langmuir吸附等温式。
5 结论
（1）以正辛酸咪唑啉的中间、三乙胺、含氟特种表面活性：三者摩尔比为1∶0.4∶0.6，合成出来的含氟咪唑啉NNF，在用量为0.08%时，在150℃、7硫化氢，7.00%二氧化碳，84.5%的甲烷，0.74%乙烷的混合腐蚀气体环境中对N80的缓释效率高达92.9%。说明合成的含氟咪唑啉很好的耐温和耐酸性能力。
（2）缓蚀剂NNF，在碳钢表面的吸附遵循Langmuir吸附等温式。能够对钢片表明进行有效的保护，有效的阻碍腐蚀介质与金属基体的接触，抑制了金属的腐蚀。
参考文献
[1] Martin J， Valone F. Nonionic surfactants on inhibition of corrosion of carbon steel in acid environments[J]. Corrosion， 1985，41（5）： 281
[2] 黄魁元.缓蚀剂科技发展历程的回顾与展望[M]. 北京：化学工业出版社，1999
[3] 刘鹤霞， 郑家燊. 气田气井缓蚀剂研究[J]. 2003， 6（2）： 24-25 ，63
[4] Y.Al-Farkh， F.H.Al-Hajjar， H.S.Hamoud and F.S.AL-Shsamli.Further Experiments on the Control of Corrosion of Mild Steel Crude Oil Distilation. Corrosion Science， 1980，20：1201-1195
[5] K.van Gelder. Inhibition of CO2 Corrosion in Wet-Gas Lines by Continuous Injection of a Glycol –Soluble Inhibitor. Enviroment Treatment and Control， 1989， MP：50-55
[6] Szyp rowsklA J. Relationship between chemical structure of imidazoline inhibitors and their effectiveness against hydrogensulphide corrosion of steels [J]. British Corrosion Journal， 2000，35（2）： 155-160
[7] Y. Chen， T. Hong， M. Gopal， etal. EIS studies of a corrosion inhibitor behavior under multiphase flow conditions[J]. Corrosion Science， 2000， 42： 979-990
[8] K.van Gelder. Inhibition of CO2 Corrosion in Wet-Gas Lines by Continuous Injection of a Glycol –Soluble Inhibitor. Enviroment Treatment and Control， 1989， MP：50-55
[9] Zhang G A， Chen C F， Lu M X， et al. Evaluation of inhibition efficiency of an imidazoline derivative in CO2-containing aqueous solution [J]. Materials Chemistry and Physics，2007，105：331
[10] Bouklah M， Hammouti B， Lagrenee M， el al. Thermodynamic properties of 2，5-bis（4-methoxyphenyl）-1，3，4-oxadiazole as a corrosion inhibitor for mild steel in normal sulfuric acid medium [J]. Corros Sci，2006，48：2831-1842.
作者簡介
杨明地（1987-），男，四川资阳人，西南石油大学在读研究生，主要从事油田化学方向研究。
【关键词】高温缓蚀剂 H2S/CO2腐蚀 咪唑啉 氟类特种表明活性剂
1 引言
在H2S/CO2腐蚀防护中，使用缓蚀剂是是经济有效的一种抗腐蚀方法。其具有用量小、设备简易、防腐效果好等优点。目前，国外各油田所使用的缓蚀剂中，吸咪唑啉缓蚀剂及其衍生物的用量大于90%。故咪唑啉分子可以通过其五元环上的两个氮原子与金属表面铁原子键合，而咪唑啉分子上的疏水基团在金属表面外侧排列开，将介质与金属表面分开，使得H3O+难以接近金属，从而大大减低了金属的腐蚀速率，达到防腐的目的。而且咪唑啉类缓蚀剂具有低毒、高稳定性等优点，在工业酸洗、油气田等领域的防腐过程中具有非常广阔的应用前景。所以，国内外咪唑啉的复配与改性研究已经成为了缓蚀剂研制的一个热点。目前咪唑啉类缓蚀剂在低温下对H2S/CO2有很好的防腐作用，但在高温下由于其水解而使得其作用效率大大降低。本文基于前人研究对对咪唑啉不同中间体效果缓释研究的基础上上，合成了一种新的含氟咪唑啉类缓蚀剂，该剂具有耐高温（150℃）与高酸性气体的特点。
2 含氟咪唑啉缓蚀剂的合成
2.1 实验仪器及药品
实验药品主要有氯化钾、氨水、氢氧化钠、冰乙酸、正辛酸、二乙烯三胺、二甲苯、三乙胺、特种表面活性剂、石油醚无、水乙醇。
实验器材有电热恒温水浴锅、增力电动搅拌器红外光谱仪电子分析天平扫描电子显微镜。
2.2 中间体合成与确认2.2.1？中间体合成
对于咪唑啉中间体大量学着做了研究得出了成熟较为相同的合成方法：以二甲苯作为携水剂即酸与多胺脱水进行的氨解反应生成酰胺；随后升高温度进一步脱水，通过环化过程得到咪唑啉缓蚀剂的中间体。胺与酸比例为1.2∶1，反应时间为4-8小时，温度为160℃-220℃。
2.2.2？中间体的确认
由于中间体与NNF在烘箱中烘制12小时候都不能压成薄片，故不能被压片分析测试。所以把中间体与NNF分别溶于无水乙醇后涂在溴化钾片上进行红外光谱测试。
片进行了有效的保护。4.2 缓释机理验证模型
根据Bouklah M的理论，如果浓度C、覆盖率θ以及吸附平衡常数K之间有如下关系：C/θ=C+1/K，则说明缓蚀剂在金属表面的吸附符合Langmuir吸附等温式。由于咪唑啉类型缓蚀剂为覆盖型缓蚀剂，所以可以认为缓蚀剂在金属表面的覆盖率θ等于缓蚀率η，即满足C/η=C+1/K即可说明。以表3的数据作C/η与C的关系图（图6），由图9可知：NNF缓蚀剂在碳钢表面的吸附遵循Langmuir吸附等温式。
5 结论
（1）以正辛酸咪唑啉的中间、三乙胺、含氟特种表面活性：三者摩尔比为1∶0.4∶0.6，合成出来的含氟咪唑啉NNF，在用量为0.08%时，在150℃、7硫化氢，7.00%二氧化碳，84.5%的甲烷，0.74%乙烷的混合腐蚀气体环境中对N80的缓释效率高达92.9%。说明合成的含氟咪唑啉很好的耐温和耐酸性能力。
（2）缓蚀剂NNF，在碳钢表面的吸附遵循Langmuir吸附等温式。能够对钢片表明进行有效的保护，有效的阻碍腐蚀介质与金属基体的接触，抑制了金属的腐蚀。
参考文献
[1] Martin J， Valone F. Nonionic surfactants on inhibition of corrosion of carbon steel in acid environments[J]. Corrosion， 1985，41（5）： 281
[2] 黄魁元.缓蚀剂科技发展历程的回顾与展望[M]. 北京：化学工业出版社，1999
[3] 刘鹤霞， 郑家燊. 气田气井缓蚀剂研究[J]. 2003， 6（2）： 24-25 ，63
[4] Y.Al-Farkh， F.H.Al-Hajjar， H.S.Hamoud and F.S.AL-Shsamli.Further Experiments on the Control of Corrosion of Mild Steel Crude Oil Distilation. Corrosion Science， 1980，20：1201-1195
[5] K.van Gelder. Inhibition of CO2 Corrosion in Wet-Gas Lines by Continuous Injection of a Glycol –Soluble Inhibitor. Enviroment Treatment and Control， 1989， MP：50-55
[6] Szyp rowsklA J. Relationship between chemical structure of imidazoline inhibitors and their effectiveness against hydrogensulphide corrosion of steels [J]. British Corrosion Journal， 2000，35（2）： 155-160
[7] Y. Chen， T. Hong， M. Gopal， etal. EIS studies of a corrosion inhibitor behavior under multiphase flow conditions[J]. Corrosion Science， 2000， 42： 979-990
[8] K.van Gelder. Inhibition of CO2 Corrosion in Wet-Gas Lines by Continuous Injection of a Glycol –Soluble Inhibitor. Enviroment Treatment and Control， 1989， MP：50-55
[9] Zhang G A， Chen C F， Lu M X， et al. Evaluation of inhibition efficiency of an imidazoline derivative in CO2-containing aqueous solution [J]. Materials Chemistry and Physics，2007，105：331
[10] Bouklah M， Hammouti B， Lagrenee M， el al. Thermodynamic properties of 2，5-bis（4-methoxyphenyl）-1，3，4-oxadiazole as a corrosion inhibitor for mild steel in normal sulfuric acid medium [J]. Corros Sci，2006，48：2831-1842.
作者簡介
杨明地（1987-），男，四川资阳人，西南石油大学在读研究生，主要从事油田化学方向研究。