CO2驱油用咪唑啉缓蚀剂研究现状

对适用于CO₂驱油的咪唑啉缓蚀剂进行了综述,介绍了近几年咪唑啉缓蚀剂的合成、改性的现状,以及咪唑啉缓蚀剂的复配现状。指出了咪唑啉缓蚀剂的发展趋势,可以为CO₂驱缓蚀剂的开发及CO₂驱腐蚀防治提供参考。     

X65管线钢材硫化氢腐蚀影响因素分析及防护措施研究

探究咪唑啉衍生物缓蚀剂在含有铁碳酸盐沉积和硫化氢的CO₂腐蚀X65管线钢材中的抑制效率。在石油和天然气工业中,使用缓蚀剂是控制碳钢在CO₂以及H₂S环境中腐蚀的常见方法之一。选用咪唑啉衍生物作为缓蚀剂,通过形成保护膜来保护碳钢表面。在湿气传输管道中切取API 5L X65碳钢样品评估缓蚀剂的效果,在饱和CO₂的3.5%(质量分数)氯化钠溶液中进行了Tafel极化和电化学阻抗谱测试。结果表明：铁碳酸盐膜的存在降低了缓蚀剂的效率。此外,实验发现在存在H₂S气体的情况下,由于缓蚀剂在表面的吸附减少,抑制效果也会降低。     

H2S/CO2的腐蚀机理及缓蚀体系的研究进展

在油田开采、集输、储运、油气水处理等环节,钢材的腐蚀问题普遍存在。为了将腐蚀风险降至最低,油气田常采用多种方法进行腐蚀防护,其中添加缓蚀剂的方法最为常用。本文综述了近年来在H₂S/CO₂腐蚀环境下,利用缓蚀剂来抑制金属表面腐蚀的研究进展,论述了CO₂、H₂S浓度、温度、pH等主控因素对腐蚀程度的影响,对各类主流缓蚀药剂如咪唑啉类缓蚀剂、聚合物类缓蚀剂、曼尼希碱缓蚀剂和有机胺类缓蚀剂的作用效果、原理及优缺点进行了归纳总结,对药剂的研究前景和发展方向进行了展望。     

油气田CO2/H2S共存腐蚀与缓蚀技术研究进展

CO₂/H₂S是油气田采集、运输、处理过程中主要的腐蚀介质，由其引起的管道设备的腐蚀问题变得越来越严重，腐蚀和防腐已经成为研究热点。分别对近年来国内外开展的有关CO₂和H₂S共存腐蚀及缓蚀技术的研究进行综述。CO₂/H₂S共存腐蚀研究主要依靠试验手段，但目前的研究结果有很大的离散性，根据不同的试验条件会产生不同的研究结果。分压比是国内外大多数学者研究CO₂/H₂S腐蚀规律的切入点，但关于两者主导腐蚀的分压比界限划分现有研究存有争议。缓蚀技术研究讨论了缓蚀剂作用机理，评述了抑制CO₂/H₂S共存腐蚀常用的酰胺类、咪唑啉衍生物类、季铵盐类和Schiff碱类缓性剂在国内外的研究与应用现状，展望了这一领域的研究前景及发展方向。     

1-氨乙基-2-烷基咪唑啉季铵盐的合成及其性能评价

以四种不同脂肪酸和二乙烯三胺为反应原料,二甲苯为携水剂,通过酰胺化（140-160℃）、环化（200-220℃）反应得到相应的咪唑啉中间体,然后用氯化苄对其进行季铵化反应,通过红外光谱对目标产物进行了结构表征。采用静态失重法评价了四种缓蚀剂在含饱和CO₂模拟油田采出水中的缓蚀性能,结合交流阻抗谱及SEM进一步研究其缓蚀机理。研究表明,四种缓蚀剂在CO₂介质中均表现出良好的缓蚀性能。缓蚀效率随温度的升高而降低,随缓蚀剂浓度的增加而增大,当达到一定浓度时,缓蚀效率不再明显增大,且烷基碳链长度对其性能影响不大。烷基咪唑啉季铵盐是一种混合型缓蚀剂,其缓蚀机理为缓蚀剂在金属表面的吸附而产生负催化效应。     

咪唑啉类缓蚀剂性能的评价及其机理研究

针对陕北某天然气气井腐蚀现象日益严重以及天然气中H2S,CO2等酸性组分质量浓度不断增大等一系列亟待解决的生产实际问题,首先利用质量损失法对4种常用的咪唑啉类缓蚀剂进行了缓蚀效果评价,然后通过量子化学计算和分子动力学模拟的方法对其缓蚀行为和作用机理进行了初步研究。结果表明:咪唑啉类缓蚀剂对金属的缓蚀作用,主要由于其分子中的咪唑环及极性基团的作用;发生吸附时,咪唑环优先吸附于金属表面,有利于咪唑啉分子在金属表面形成稳定的保护膜。同时憎水支链的自由移动与伸展,能够在远离金属表面的地方形成一层致密的疏水层,阻碍了腐蚀介质与金属基体的接触,有效地增强了咪唑啉分子的缓蚀效果。缓蚀剂缓蚀性能的理论评价结果与实验结果相吻合。     

针对过硫酸钾的高效缓蚀剂研究

针对石油化工行业中过硫酸钾强氧化剂所造成的管道腐蚀问题,本文通过电化学工作站精确研究金属的腐蚀速率与耐腐蚀能力,优选出高效、环保的缓蚀剂。研究结果表明:硫脲、咪唑啉、吐温80对N80钢都具有很好的缓蚀作用。且二元复配的硫脲-咪唑啉、硫脲-吐温-80,均具有很好的配伍性,且二元缓蚀剂的缓蚀性能优于单一药剂使用条件下的缓蚀性能。最终优选出缓蚀剂配方为:2%咪唑啉+2%吐温-80+0.5%硫脲,腐蚀速率为15.86mm·a~(-1),缓蚀效率为61.2%,具有较好的应用效果。     

咪唑啉缓蚀剂在盐酸溶液中对X70钢的缓蚀行为

咪唑啉硫酸盐化合物是一类重要的环境友好型离子液体缓蚀剂,研究其在酸性介质中对X70钢的缓蚀性能及作用机理具有重要意义。采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱、X射线衍射图谱分析等方法测试其在5%盐酸介质中的电化学参数,如阻抗变化、腐蚀电位、腐蚀电流等。结果表明,20℃时,在5%盐酸介质中添加0.05 mol/L咪唑啉硫酸盐缓蚀剂时,缓蚀效率为66.9%,腐蚀反应的标准吉布斯自由能为-18.8 k J/mol,是自发进行的物理吸附。咪唑啉硫酸盐缓蚀剂能够同时对腐蚀过程的阴阳极反应起到抑制作用,是混合型缓蚀剂。咪唑啉硫酸盐缓蚀剂在5%盐酸介质中对X70钢具有良好的缓蚀作用,是一种有广泛应用前景的绿色缓蚀剂。     

咪唑啉缓蚀剂对金属锌的缓蚀性能

针对镀锌散热器设备化学清洗时镀锌层的保护问题,利用旋转挂片腐蚀实验、电化学分析和扫描电镜分析实验方法,对KLSS-A两性咪唑啉缓蚀剂、KLSS-B阳离子咪唑啉缓蚀剂、KLBS-B油基咪唑啉缓蚀剂、KLBS-A苯基咪唑啉缓蚀剂在盐酸、草酸及其不同配比的混酸中对金属锌进行了腐蚀研究。结果表明,两性咪唑啉缓蚀剂在盐酸和草酸摩尔比为1∶6的混酸溶液中对锌具有良好的缓蚀性能,腐蚀试片表面均匀光亮,扫描图像纹路清晰,同纯锌的比较,变化不大,旋转挂片腐蚀速率达到7.089 3 g/(m²·h),且除垢速度快。     

长庆油田某作业区采出水腐蚀及新型缓蚀剂的复配研究

长庆油田开采进入中高含水开发期,高含水原油集输导致出油管线腐蚀破漏严重,造成严重的环境和安全隐患。本文采用实验室挂片和现场试验相结合的方法,系统研究了采出水的腐蚀速率、缓蚀剂的缓蚀效果,并结合水质分析和电化学方法初步分析了腐蚀原因;对2种咪唑啉类缓释剂和1种有机磷酸盐类缓蚀剂及其复配的3种缓蚀剂进行¹³C/³¹P NMR检测;通过室内和现场试验进行了缓蚀剂的筛选,确定了适用于作业区油井的复配型缓蚀剂HS06,其添加浓度为100×10^-6。     

CCUS环境下水泥单矿C3S的CO2腐蚀动力学研究

在碳捕集、利用和封存(CCUS)井下,油井水泥因长期受井下高温、高压和高酸性流体的作用会遭受碳化腐蚀导致水泥环失效。为了模拟CO₂地质封存井下碳化腐蚀环境,本文将油井水泥的主要单相矿物硅酸三钙(C₃S)置于不同温度(30 ℃、60 ℃、90 ℃),并密封在8.0 MPa的气相或液相的CO₂碳化环境下,采用XRD和TGA相结合的分析方法,分析水泥单矿C₃S受CO₂腐蚀环境的影响规律。根据非稳态Fick扩散的渗透理论模型,建立腐蚀产物定量分析结果与腐蚀龄期的数学模型,拟合得到C₃S受CO₂腐蚀后的产物生成系数,以此评价不同CO₂腐蚀因素对C₃S的影响程度。结果表明:在CO₂气相环境中,温度升高将显著加剧对C₃S的腐蚀且产生溶蚀现象;而在CO₂液相环境下,高温(90 ℃)使C₃S水化反应加剧并形成阻滞层,降低CO₂对C₃S的腐蚀速率。     

凹凸棒石体系下CO2水合物生成动力学实验

油气生产、储运及CO₂管道输送的过程中易生成CO₂水合物,添加抑制剂是预防CO₂水合物生成的有效手段。为解决CO₂水合物堵塞问题,本文采用超声波处理后的凹凸棒石作为抑制剂,利用可视化高压反应釜实验装置,在初始条件3 MPa和2℃下,研究了添加浓度为0、0.05mg/mL、0.30mg/mL、0.50mg/mL、0.75mg/mL、1.00mg/mL和1.50 mg/mL的凹凸棒石对CO₂水合物生成动力学的影响。用压力变化法测定了水合物生成诱导时间,用动力学模型计算了水合物生成量,并分析了凹凸棒石影响CO₂水合物生成的微观机理。实验结果表明凹凸棒石能延长CO₂水合物生成诱导时间,浓度为0.75mg/mL时作用效果最佳,较纯水体系CO₂水合物生成诱导时间延长了200%;凹凸棒石能减少CO₂水合物的生成量,浓度为1.5mg/mL时作用效果最佳,与纯水体系相比减少了12.8%。凹凸棒石抑制水合物生成的微观机理主要是由于其独特的选择吸附性以及对传质传热的阻碍。研究表明以凹凸棒石作为CO₂水合物抑制剂效果良好,能有效延长其诱导时间,兼具经济性和环境友好的特点。     

锌铝镁镀层于3.5%NaCl溶液中腐蚀行为的研究

使用扫描电镜及扫描探针分析了锌铝镁镀层的表面形貌及成分,使用X射线光电子能谱仪及电化学技术分析了锌铝镁镀层腐蚀产物的化学组成、电化学性能,对锌铝镁镀层的耐蚀机制进行了探讨,结果表明:锌铝镁镀层主要由初生锌相、富铝相及共晶组织组成,Mg元素主要分布于共晶组织中。在3.5%NaCl介质腐蚀过程中,锌镀层腐蚀产物主要由Zn₅(CO₃)₂(OH)₆及ZnO组成,锌铝镁镀层腐蚀产物主要由Mg(OH)₂、4MgCO₃·Mg(OH)₂及Zn₅(CO₃)₂(OH)₆组成。锌镀层腐蚀产物电荷传输电阻逐渐降低,而锌铝镁镀层腐蚀产物电荷传输电阻逐渐增大,且后者大于前者。即锌镀层腐蚀产物无法抑制镀层的腐蚀,而锌铝镁镀层腐蚀产物则可以对镀层电化学反应起到抑制作用,对镀层提供一定程度的保护。     

格尔木盐湖地区内掺阻锈剂对钢筋混凝土耐久性影响

阻锈剂常用来缓解混凝土中钢筋锈蚀问题,而阻锈剂种类是否对混凝土耐久性有一定影响尚需要进行进一步研究.因此分别制备内掺阻锈剂Ca(NO2)2(又称CAN)和C4H11NO(又称CN)混凝土,并对两组试件在格尔木盐湖地区进行现场暴露试验.每3个月对试件进行电化学试验研究、超声波检测、质量检测,以混凝土中钢筋锈蚀程度、混凝土...     

烟气组分对汞吸附影响的程序升温脱附

目前燃煤烟气活性炭脱汞技术已经很成熟,但机理方面的相关研究甚少或不全面,为了探讨汞与活性炭在燃煤烟气中的反应路径,本文在固定床上对商业活性炭（FAC）和1% NH₄Br改性活性炭（NBAC）进行了汞吸附实验,分别考察了O₂、SO₂、CO₂、NO及其混合烟气组分对吸附剂汞吸附的影响,然后利用程序升温脱附（temperature programmed desorption,TPD）技术分析了烟气组分对汞吸附的影响机理。固定床测试结果表明溴化铵改性可显著增加活性炭汞吸附性能,O₂、CO₂及NO可促进NBAC对汞的吸附,其中NO最好,而SO₂抑制NBAC对汞的吸附。TPD结果表明,溴素改性促进NBAC表面负载的溴与Hg⁰结合生成HgBr₂,O₂存在促进了Hg⁰的氧化生成HgO,NO存在显著增加了Hg₂（NO₃）₂的生成。SO₂与Hg⁰对活性炭表面的官能团存在竞争吸附的关系,生成C-S,与Hg⁰反应生成HgS。CO₂对NBAC吸附Hg⁰的反应机理影响不大。     

淀粉基多孔碳材料的制备及其吸附CO2/CH4性能

以淀粉为原料,使用水热法将其碳化后用活化剂KOH对其活化,制备了淀粉基多孔碳材料,并对其进行结构表征和CO₂/CH₄的吸附性能测试,计算吸附热以及材料对CO₂/CH₄的吸附选择性,讨论了碳材料结构对其吸附性能的影响。结果表明：在制备过程中,随着活化剂KOH用量比例的增大,所制得的材料其比表面积和孔容增大,其孔径分布也就越宽。所制得的碳材料其比表面积可达2972 m²·g^-1。这些淀粉基多孔碳材料对水蒸气的吸附等温线呈现出Ⅳ类等温线。所制备材料对CO₂吸附容量主要取决于其孔径小于0.8 nm的累积孔容（Vd < 0.8 nm）。材料的超微孔的孔容越大,其对CO₂吸附容量也越大。所制备的C-KOH-1材料在101325 Pa和298 K条件下,对CO₂的吸附量达到4.2 mmol·g^-1,其对CO₂的吸附热明显高于其对CH₄吸附热,其对CO₂/CH₄吸附选择性为3.7～4.26,同时本文通过对材料的水蒸气吸附等温线进行测试,结果表明所得材料主要表现为中等憎水性,这对材料在实际工况的应用奠定了基础。     

硫酸银对氯离子环境下Alloy690缓蚀特性的电化学分析

针对Alloy690在局部腐蚀过程中氯离子的自催化腐蚀作用,提出了利用Ag₂SO₄作为缓蚀剂防止氯离子对Alloy690的局部腐蚀。首先利用Tafel极化曲线和电化学阻抗谱,分析了将不同浓度的Ag₂SO₄加入到0.005 mol·L^-1的NaCl 溶液对Alloy690的缓蚀效率和表面结构的影响;然后通过X射线光电子能谱（XPS）对样品表面钝化膜的组成进行了分析,并与电化学阻抗谱分析结果进行了对比。研究结果表明：在Ag₂SO₄浓度较低时,它与氯离子形成络合物可有效降低腐蚀溶液中氯离子的活动性,并且这些络合物会覆盖在Alloy690表面,抑制了Alloy 690的阳极氧化过程,改变了电极表面双电层结构,有良好的缓蚀效果。     

Adsorption behavior of carbon dioxide and methane in bituminous coal: A molecular simulation study

The adsorption behavior of CO₂, CH₄ and their mixtures in bituminous coal was investigated in this study. First, a bituminous coal model was built through molecular dynamic (MD) simulations, and it was confirmed to be reasonable by comparing the simulated results with the experimental data. Grand Canonical Monte Carlo (GCMC) simulations were then carried out to investigate the single and binary component adsorption of CO₂ and CH₄ with the built bituminous coal model. For the single component adsorption, the isosteric heat of CO₂ adsorption is greater than that of CH₄ adsorption. CO₂ also exhibits stronger electrostatic interactions with the heteroatom groups in the bituminous coal model compared with CH₄, which can account for the larger adsorption capacity of CO₂ in the bituminous coal model. In the case of binary adsorption of CO₂ and CH₄ mixtures, CO₂ exhibits the preferential adsorption compared with CH₄ under the studied conditions. The adsorption selectivity of CO₂ exhibited obvious change with increasing pressure. At lower pressure, the adsorption selectivity of CO₂ shows a rapid decrease with increasing the temperature, whereas it becomes insensitive to temperature at higher pressure. Additionally, the adsorption selectivity of CO₂ decreases gradually with the increase of the bulk CO₂ mole fraction and the depth of CO₂ injection site.     

Amine-based solvent for CO2 absorption and its impact on carbon steel corrosion: A perspective review

Carbon dioxide (CO₂) is one of the commonly emitted gaseous by-products in industrial processes. While CO₂ gas is the main cause to greenhouse effect, various CO₂ capture technologies have been proposed and implemented to sequester the CO₂ before the waste gases being released into the atmosphere. One of the mature technologies for CO₂ absorption is by using amine-based solvents. In this regard, different single amine solvents or blended amine solvents have been proven for their capability to remove CO₂. However, the dissolution and reaction of CO₂ gas with the amine solvents turn the solution corrosive. Such phenomenon is undesired as it posts corrosion problem to the absorption column, which normally built of carbon steel material. Henceforth, understanding the behaviour of different amine-based solvents in absorbing CO₂ and its subsequent impact on carbon steel corrosion is very significant. In this review article, we will outline some of the more commonly used solvents and their respective advantages and disadvantages, motivating further investigation into the corrosion tendency. Meanwhile, existing gaps in this research area are discussed for future investigation.     

有机膦系抑制方解石阶梯面生长的分子动力学研究

有机膦系化合物是工业冷却水系统中常用阻垢剂,对有机膦酸阻垢剂的阻垢性能及机理进行研究,能为新型阻垢剂开发应用提供合理的理论依据。根据周期性键链（PBC）理论模型,运用分子动力学方法（MD）,模拟了工业冷却水循环过程中5种有机膦阻垢剂与方解石4种阶梯面的相互作用机理。结果表明,有机膦酸分子与方解石（104）4个阶梯面的结合能均为负值,相互作用为放热过程,阻垢剂分子对方解石（104）阶梯面的生长具有良好的抑制作用。通过计算结合能,得出阻垢剂分子的吸附能力由强到弱依次为HDTMP、EDTMP、ATMP、NDP、AMP;同时观察到有机膦酸分子主要吸附在晶面的活性生长点,即阶梯面的终端拐角位置与阶梯拐点位置,占据了晶面上结晶的活性位置,抑制了晶面的进一步生长。根据有机膦酸与阶梯面结合能数据,得到4种终端阶梯面的吸附能力由强到弱依次为CO₃-CO₃、CO₃-Ca、Ca-CO₃、Ca-Ca,即稳定性越强则吸附能力越弱。