酰胺咪唑啉季铵盐合成及其缓蚀性能

以高纯环烷酸为原料合成了系列酰胺咪唑啉季铵盐水溶性缓蚀剂,探讨了其咪唑啉环N₍₁₎原子上取代基与缓蚀性能之间的关系。采用取代基电子效应法和碳钢挂片失重法,从理论与实验两方面探讨了酰胺咪唑啉季铵盐对碳钢的缓蚀性能。利用数理统计方法得出,其缓蚀效率(η)与基团极化效应参数(PEI_x)和-C=C-键效应指示变量D之间符合定量线性关系η = a + b PEI_x + c D(a,b,c为常数),相关系数R≥0.996。该研究成果,能为离子型缓蚀剂分子设计提供一种简便易行的新方法,为找到具有更佳缓蚀性能的新型咪唑啉缓蚀剂提供参考。     

油气田用咪唑啉类缓蚀剂浓度的检测方法

有机胺咪唑啉及其衍生物以其优异的缓蚀性能被广泛地应用在实际生产中，此类缓蚀剂的浓度测定对于缓蚀剂的实际使用、工艺控制以及新型缓蚀剂的研究与应用具有重要的意义。在分析比较阳离子表面活性剂浓度测定方法的基础上，找到了一种较为简单快速的有机胺咪唑啉类缓蚀剂浓度的检测方法--显色剂分光光度法。结果表明：在中性介质中，咪唑啉与显色剂形成1∶2的蓝色缔合物，最大吸收波长位于600 nm处，表观摩尔吸光系数为2.97×10³L·mol^-1·cm^-1，咪唑啉的浓度在0～100 mg/L范围内遵循比耳定律。标准曲线线性回归方程为A=0.00484 C，相关系数r=0.99913。利用这一方法来测定咪唑啉类缓蚀剂的浓度，受常见阴阳离子干扰较小，可应用于油气井中常用的咪唑啉类缓蚀剂的浓度测定。     

单环咪唑啉结构对缓蚀性能的影响

 以有机酸或脂肪酸甲酯和二乙烯三胺或三乙烯四胺、四乙烯五胺为原料、甲苯为携水剂,制备了一系列单环咪唑啉类缓蚀剂;采用静态失重法考察了单环咪唑啉分子中的亲水基团结构、疏水基团结构对单环咪唑啉类缓蚀剂缓蚀性能的影响。结果表明,咪唑啉分子中亲水基团碳链变长、氮原子个数增加,缓蚀剂对A3碳钢的缓蚀率增加;分子中疏水基团碳链变短时, 对A3碳钢的缓蚀率降低, 当碳原子个数少于12时,缓蚀率明显降低;疏水基团为体积较大的脂环基团时或混合的脂肪酸基团,该缓蚀剂都有很强的缓蚀作用,且能有效抑制氢鼓泡。油酸与四乙烯五胺合成的油酸基单环咪唑啉用量为6mg/L时, 对A3碳钢的缓蚀率可达99%,环烷酸与四乙烯五胺合成的环烷基单环咪唑啉用量为4 mg/L时, 对A3碳钢的缓蚀率可达98%;混合脂肪酸甲酯与四乙烯五胺合成的脂肪酸基单环咪唑啉用量为6 mg/L时,对A3碳钢的缓蚀率可达97%以上,且都具有很好的抑制氢鼓泡性能。     

单环咪唑啉衍生物分子结构对其缓蚀性能的影响

以有机酸或脂肪酸甲酯和二乙烯三胺或三乙烯四胺、四乙烯五胺为原料、甲苯为携水剂,制备了一系列单环咪唑啉类缓蚀剂;采用静态失重法考察了单环咪唑啉分子中的亲水基团结构、疏水基团结构对单环咪唑啉类缓蚀剂缓蚀性能的影响.结果表明,咪唑啉分子中亲水基团碳链变长、氮原子个数增加,缓蚀剂对A3碳钢的缓蚀率增加;分子中疏水基团碳链变短时,对A3碳钢的缓蚀率降低,当碳原子个数少于12时,缓蚀率明显降低;疏水基团为体积较大的脂环基团或混合的脂肪酸基团时,该缓蚀剂都具有很强的缓蚀作用,且能有效抑制氢鼓泡.油酸与四乙烯五胺合成的油酸基单环咪唑啉用量为6 mg/L时,对A3碳钢的缓蚀率可达99%;环烷酸与四乙烯五胺合成的环烷基单环咪唑啉用量为4 mg/L时,对A3碳钢的缓蚀率可达98%;混合脂肪酸甲酯与四乙烯五胺合成的脂肪酸基单环眯唑啉用量为6 mg/L时,对A3碳钢的缓蚀率可达97%以上,且都具有很好的抑制氢鼓泡性能.     

咪唑啉衍生物缓蚀性能的密度泛函理论和分子动力学模拟

 采用挂片失重法测得A、B、C、D 4种咪唑啉衍生物缓蚀剂在CO2饱和的3%NaCl溶液中的缓蚀效率,并利用量子化学计算和分子动力学模拟相结合的方法对它们的缓蚀性能进行了理论分析。结果表明,咪唑啉类缓蚀剂对金属的缓蚀作用,主要是其分子中的咪唑环和极性基团起作用;发生吸附时,咪唑啉衍生物分子上的咪唑环优先吸附在金属表面,然后牵引烷基支链R平行吸附在金属上。综合量子化学和分子动力学模拟计算得出4种新型缓蚀剂的缓蚀效率从大到小依次为B、C、A、D,与实验结果相吻合。     

水溶性咪唑啉缓蚀剂对X80管线钢的缓蚀性能研究

为了研究动态条件下水溶性咪唑啉缓蚀剂对管线钢的缓蚀性能,以X80管线钢为研究对象,采用旋转圆柱电极装置结合电化学法和失重法,研究X80管线钢在含不同水溶性咪唑啉缓蚀剂浓度下的多相流(0.5%石英砂+3%NaCl的水溶液)中的冲刷腐蚀行为。对失重量、电化学阻抗谱以及Tafel曲线进行分析的结果表明,咪唑啉缓蚀剂对金属的阳极反应以及阴极反应都有明显的抑制作用:当咪唑啉缓蚀剂的质量分数低于0.8%时,冲刷腐蚀速率随着缓蚀剂的增加而降低;当缓蚀剂的质量分数为0.8%时,金属表面吸附的缓蚀剂达到饱和状态,缓蚀作用最强,冲刷腐蚀速率最低;当缓蚀剂的质量分数大于0.8%时,冲刷腐蚀速率上升。作为混合型缓蚀剂的水溶性咪唑啉,通过其"几何覆盖效应"对X80管线钢起到了缓蚀作用,因而咪唑啉缓蚀剂的最佳质量分数为0.8%。     

富含双键咪唑啉在饱和CO2盐水中缓蚀行为研究

目的 合成含有两个双键的亚油酸咪唑啉,与传统的含有单个双键油酸咪唑啉对比,研究其结构对其缓蚀性能的影响。方法 在60℃下将Q235钢浸泡于饱和CO₂的3%(w)NaCl溶液中,通过失重、电化学测试和缓蚀效率测试,并通过表面分析方法观察腐蚀后钢片形貌变化,最后通过理论计算对合成缓蚀剂进行性能研究。结果 电化学与失重结果显示在加入质量浓度为200 mg/L的亚油酸咪唑啉后,缓蚀效率能达到90%,缓蚀性能优于常见的油酸咪唑啉。在结构上,由于亚油酸咪唑啉分子比油酸咪唑啉多了一个双键,增加了咪唑啉缓蚀剂的吸附位点,使其能更好地吸附于金属的表面。结论 亚油酸咪唑啉对碳钢有很好的缓蚀性能;在同等实验条件下,缓蚀性能优于油酸咪唑啉;其吸附满足Langmuir吸附等温线;吸附过程中主要通过N—Fe键吸附在Fe表面。     

油田污水回注缓蚀剂的研制及机理

本文研究合成了各种咪唑啉类缓蚀剂,并进一步季铵化得到一系列咪唑啉衍生物.通过挂片试验、线性极化、交流阻抗和极化曲线测试评定了缓蚀剂的性能并优选出HO-8缓蚀剂.同时研究了油田污水中H₂S等因素对缓蚀性能的影响,及温度、矿化度和其它水处理药剂对缓蚀剂成膜速度的影响.采用红外光诸、核磁共振、俄歇能谱等分析技术探讨了咪唑啉类缓蚀剂的作用机理:它在金属表面吸附成膜,当H₂S存在时,缓蚀剂分子与FeS形成表面络合物,因而增强了膜的保护性.HO-8缓蚀剂可作为多功能水处理药剂应用于油田污水回注处理.     

油酸基咪唑啉类缓蚀剂的合成及其缓蚀性能评价

以油酸与三乙烯四胺或四乙烯五胺为原料、甲苯为携水剂,控制不同的酸胺摩尔比,合成出一系列单环或双环油酸基咪唑啉类缓蚀剂,通过元素分析法和红外光谱法对产品进行了结构表征,并利用静态失重法考察了咪唑啉环数对缓蚀剂缓蚀性能的影响.结果表明,当酸胺摩尔比为1.0:1.1时,反应产物为单环咪唑啉衍生物;当酸胺摩尔比为2.0:1.1时,形成双环咪唑啉衍生物;用油酸与四乙烯五胺摩尔比为1.0:1.1合成的单环油酸基咪唑啉作缓蚀剂,当其添加量为6 mg/L时,缓蚀率可达99%以上.     

噻唑啉类高温缓蚀剂的缓蚀性能研究及量子化学计算

以烷基酮、单质硫及氨气为原料,制备了一系列的噻唑啉类缓蚀剂;采用静态失重法考察了不同噻唑啉衍生物磷系缓蚀剂对A3钢片缓蚀性能.结果表明,单独使用缓蚀剂时,丁酮合成噻唑啉效果最好.磷系缓蚀剂中亚磷酸三丁酯效果最好;噻唑啉与亚磷酸三丁酯复配后应用到山东石大科技集团有限公司减二线馏分油中,当腐蚀体系酸值为3mgKOH/g、缓蚀剂总质量分数在205μg/g时,缓蚀率达到100%.同时通过采用密度泛函理论中B3LYP方法,计算出缓蚀剂分子的前线轨道能量、Mulliken原子电荷、电子转移数(△N)等特征参量,系统分析了反应活性和选择性.量子化学计算从分子水平上解释了静态失重的实验结果.     

咪唑啉缓蚀剂缓蚀性能的理论研究

 采用量子化学计算、分子动力学模拟和分子力场相结合的方法，评价了5种具有不同烷基链长的2-烷基-1-氨乙基咪唑啉缓蚀剂抑制CO₂腐蚀的性能，并分析了其缓蚀机理。结果表明，5种缓蚀剂分子的反应活性区域均集中在咪唑环上，亲电反应中心为3个N原子，可在金属表面形成多中心吸附；当烷基碳链长度大于11时，缓蚀剂在金属表面可形成一层高覆盖度、致密的疏水膜，可有效阻碍溶液中的腐蚀介质向金属表面扩散，从而达到阻碍或延缓腐蚀的目的；缓蚀剂膜的稳定性以及膜与金属基体的结合强度随链长的增加而增大。缓蚀剂缓蚀性能的理论评价结果与实验结果基本吻合。     

用于磷酸酸化液的缓蚀剂的研制

为了研究咪唑啉类化合物在以磷酸为介质的酸化液中对金属的缓蚀性能,使用不同的羧酸、多胺合成了多种咪唑啉和咪唑啉季铵盐,考察了这些咪唑啉类化合物及其复配物在质量分数为10%的磷酸中对低碳钢(N80钢)的缓蚀性能。     

咪唑啉型复配缓蚀剂的缓蚀性能

为满足现场缓蚀要求,咪唑啉型缓蚀剂在实际应用中存在用量大、成本高的问题。对咪唑啉型缓蚀剂进行复配能够提高其缓蚀效果,降低使用成本。按现场要求,对缓蚀剂原液进行复配、稀释,并在饱和CO2模拟盐水和高矿化度模拟盐水中进行静态挂片实验。结果表明,复配后的缓蚀剂加药浓度为5.1 mg/L时具有良好的缓蚀效果;当咪唑啉型缓蚀剂、亚硫酸钠、硫脲和水以质量比为30∶2∶3∶65复配时,复配缓蚀剂的效果最好,适用于含有CO2和高矿化度的油田水处理。     

取代基咪唑啉分子结构与缓蚀性能的理论研究——咪唑啉分子 …

用量子化学方法计算了咪唑啉系列化合物及其与铁原子的化学吸附位能曲线。得到吸附作用能、咪唑啉环上氮原子与铁原子的配位健长、双原子作用能以及重叠集居数。研究结果表明,供电性基团或取代芳烃引入到咪唑啉环上能增强氮与铁原子的化学吸附作用力。计算结果可为设计性能较好的缓蚀剂提供有用的理论依据。     

基于随机森林与多元线性回归的咪唑啉衍生物缓蚀剂的构效关系研究

以15种不同十一烷基咪唑啉衍生物缓蚀剂为研究对象,采用随机森林与多元线性回归相结合考察了分子结构对其缓蚀效率(IE)的影响。首先,从能量、电荷、分子表面与信息量、立体构象与拓扑特征6个方面对15种咪唑啉类缓蚀剂进行了全面表征,共得到55个分子结构参数;然后运用随机森林(RF)与多元线性回归(MLR)分别对特征参数进行了优化,筛选出top10的8个重叠参数。从8个参数中随机挑选3个,使用留一法(LOO)进行多元线性回归模型构建,最终得到了最优的特征组合为分子总能量(Te)、信息含量(Ic)与分子折射率(Mr)。基于此得到的最优定量结构-缓蚀效率关系模型,其相关系数R~2为0.843,关系式表示为IE=-5.517-0.010 1×Te+15.601 7×Ic+0.222×Mr。考察样本后去掉一个奇异样本,其相对误差达到18.9%,剩余14个样本留一法建模,模型效果大大提高,其R~2为0.911。结果表明,Te、Ic、Mr与缓蚀效率具有较高的正相关性,分子结构越稳定、对称性好及折射率高,则其IE值就越高,为设计新型高效的缓蚀剂提供了理论指导。     

H2S/CO2介质中十二胺丙炔醇曼尼希碱/咪唑啉对X52钢的缓蚀行为研究

将合成的十二胺丙炔醇曼尼希碱季铵盐和咪唑啉以最佳的比例制备一种复配缓蚀剂,采用静态失重试验法研究了十二胺丙炔醇曼尼希碱季铵盐、咪唑啉和复配缓蚀剂对X52钢的缓蚀性能。在常压、温度60℃条件下,当模拟溶液中缓蚀剂浓度皆为200 mg/L时,十二胺丙炔醇曼尼希碱季铵盐和咪唑啉的缓蚀效率分别为88.7%和82.7%。将十二胺丙炔醇曼尼希碱季铵盐和咪唑啉以最佳比例1.5:1制备的复配缓蚀剂的缓蚀效率为89.8%,高于十二胺丙炔醇曼尼希碱季铵盐和咪唑啉,证明制备的复配缓蚀剂具有良好的协同效应。在60℃、高H2S/CO2分压条件下,该复配缓蚀剂仍然对X52钢具有良好的缓蚀效果,也说明该复配缓蚀剂可以作为高H2S/CO2分压条件下X52钢的缓蚀剂。     

咪唑啉缓蚀剂的研究与应用

咪唑啉缓蚀剂广泛应用于石油工业中金属设备的腐蚀防护。综述了咪唑啉缓蚀剂的基本性质、合成方法和作用机理,及其在各类腐蚀环境中的研究与应用状况,并探讨了咪唑啉缓蚀剂的发展趋势。     

咪唑啉类缓蚀剂对CO2/H2S腐蚀抑制作用研究进展

CO2/H2S腐蚀一直是石油和天然气工业领域棘手问题和研究热点.针对CO2/H2S腐蚀,常采用咪唑啉类缓蚀剂处理.咪唑啉类缓蚀剂通过在金属表面形成单分子吸附膜,改变氢离子的氧化还原电位以及对溶液中的某些氧化剂进行配位,降低电位,达到缓蚀的目的.对咪唑啉类缓蚀剂的缓蚀机理以及研究现状进行了综述.