山梨醇磷酸酯缓蚀阻垢剂的合成及性能研究

以山梨醇和磷酸为反应单体合成了山梨醇磷酸酯缓蚀阻垢剂（SPA）,以缓蚀率作为考察指标,研究了相关因素对SPA缓蚀性能的影响。应用静态阻垢测定方法和常压静态测定方法评价了SPA的阻垢性能和缓蚀性能,通过电化学法探讨了其缓蚀机理。实验结果表明,采用常压合成法,在山梨醇和磷酸摩尔比为3:1、酯化反应时间3 h和反应温度120¹40℃下,合成的SPA性能最佳。当质量浓度大于25mg/L时,SPA具有较好的阻CaCO₃垢性能,阻CaCO₃垢率为90%以上。当加量为100mg/L时,A3钢片在模拟水中的腐蚀速率为0.0234mm/a,缓蚀率为85.26%。动电位扫描极化曲线表明,SPA是以抑制阴极为主的混合型缓蚀剂。图7表3参8     

月桂酸类缓蚀剂与钼酸钠的协同缓蚀作用研究

采用笔者合成的N－月桂酰基α－氨基丙酸（LA）型缓蚀剂，用失重法和电化学测试法分别研究了它们在中性水体系中对碳钢的缓蚀性能以及与钼酸钠的协同缓蚀作用。实验结果表明：LA是高效的阳极型缓蚀剂，其缓蚀性能优于钼酸钠，它与钼酸钠的协同缓蚀体系的缓蚀效果明显，且具有一定的抗温度和浓度波动能力和很高的抗氯能力。同时，还初步探讨了协同体系的缓蚀作用机理。     

苯并三唑对碳钢的缓蚀性能

在腐蚀因子(Kp)为0.3%的条件下,采用室内静态挂片失重法及运用CMB-1510B便携式瞬时腐蚀速度测量仪评价了有机缓蚀剂苯并三唑(BTA)的缓蚀性能。结果表明,缓蚀剂BTA单独使用时并不适合高温,而与钼酸钠复合后在低温和高温下都有良好的缓蚀作用。缓蚀剂的添加量较小时,已表现出较好的缓蚀效果;当缓蚀剂质量浓度为9 mg/L时,缓蚀效率达到94.5%。BTA能在金属表面吸附成膜,阻止去极化物质向金属表面迁移,减缓金属的腐蚀速率。     

曼尼希碱复合缓蚀剂的缓蚀性能研究

通过CMB-4510A缓蚀剂快速评定仪研究腐蚀溶液中曼尼希碱、硅酸钠及钼酸钠的单一配方以及复配对316L钢的缓蚀作用。结果表明,曼尼希碱、硅酸钠和钼酸钠各自的单一配方对316L钢均具有一定的缓蚀作用,其中曼尼希碱质量分数为0.075%,硅酸钠和钼酸钠质量浓度分别为150 mg/L和200 mg/L时表现出较好的缓蚀效果。当曼尼希碱缓蚀剂为主剂与硅酸钠和钼酸钠复配使用时,曼尼希碱质量分数为0.05%,硅酸钠质量浓度为200 mg/L;曼尼希碱质量分数为0.05%和钼酸钠质量浓度为150 mg/L时二元复配缓蚀荆的缓蚀效果更佳,明显高于单组分缓蚀剂。曼尼希碱质量分数为0.05%,硅酸钠和钼酸钠质量浓度分别为200 mg/L与50 mg/L时缓蚀效果更好,腐蚀速率为0.04mm/a,复配缓蚀剂具有协同效应,并且对316 L钢的,羔蚀有一定的抑制作用。     

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文章评价了目前各类缓蚀剂在石油和天然气的钻采及输油气管道工程中所发挥的重要作用，简述了近年来绿色缓蚀剂的发展趋势，介绍了以多元醇和多聚磷酸为主要原料合成新型多元磷酸酯酸洗缓蚀剂的方法，及经过大量实验得出的合成新型多元磷酸酯缓蚀剂的最佳条件。针对输油气管道的作业环境，文章介绍了采用挂片实验对新型缓蚀剂在强酸性条件下的缓蚀效果进行评价的方法。文章还根据多元磷酸酯的缓蚀机理讨论了协同效应对其缓蚀效果的影响，并总结了多元磷酸酯酸洗缓蚀剂的优势，提出了改进其缓蚀效果的设想。     

多种缓蚀剂的复配对10号碳钢在酸性体系中的缓蚀作用研究

通过测试碳钢在模拟腐蚀体系中腐蚀速率的方法,考察了2-甲基咪唑啉、N-甲基二乙醇胺和硫脲三种缓蚀剂的缓蚀性能及其复配效应。研究结果表明,在温度为40℃、pH值为2左右时,单独使用2-甲基咪唑啉、N-甲基二乙醇胺和硫脲这三种缓蚀剂对10号碳钢在酸性体系中都有一定的缓蚀效果。其中2-甲基咪唑啉和N-甲基二乙醇胺的缓蚀效果好于硫脲。这三种缓蚀剂分别与钼酸钠、钨酸钠、苯并三唑复配后的缓蚀效果均好于单独使用缓蚀剂时的效果。     

N—月桂酰基肌氨酸类缓蚀剂的合成测定及协同缓蚀作用研究

合成了Ｎ－月桂酰基肌氨酸［ｎＣ１１－Ｈ２３ＣＯ－ＮＨＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＯＯＨ,ＬＳ］。用失重法和电化学测试法分别研究了ＬＳ在中性水体系中结碳钢的缓蚀性能以及ＬＳ与钼酸钠的协同缓蚀作用,实验结果表明：ＬＳ在高效的阳极型缓蚀剂,其缓蚀性能优于钼酸钠,与钼酸钠的复合缓蚀体系的缓蚀效果明显,且具有一定的抗温与浓度波动能力和很高的抗氯能力。同时,还用Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温吸附方程式初步探讨了该复合体系的缓     

磷酸酯和磷酸盐在盐水泥浆中对碳钢的缓蚀作用

本文较系统地研究了磷酸酯和磷酸盐在盐水泥浆中对碳钢的缓蚀作用。应用滚轮失重法研究表明,当缓蚀剂使用浓度为1000ppm 时,缓蚀效率均在80%以上。发现 W-201磷酸酯能提高低固相泥浆的常温流变性能。电化学研究说明 NH_4H_2PO_4和 W-201属于混合型沉积膜型缓蚀剂。介质中的二价阳离子是影响缓蚀效果的重要因素。     

防H2S腐蚀PASP复配物的缓蚀性能研究

以天冬氨酸为原料,在高温和磷酸的催化作用下,经缩聚反应合成了聚琥珀酰亚胺(PSI),PSI在NaOH和HCl的作用下水解得到聚天冬氨酸(PASP).采用红外光谱分析(IR)对PASP的结构进行了表征.将合成的PASP与炔醇BQ、表面活性剂LSN、乳化剂OS和有机溶剂EY复配,得到了一种防H2S腐蚀的PASP复配物.通过碳钢的H2S腐蚀实验,采用失重分析和扫描电镜(SEM)分析手段,评价了PASP复配物的缓蚀性能.实验表明,PASP复配物通过吸附成膜作用来阻止或减缓腐蚀反应的进行,对碳钢的H2S腐蚀表现出良好的缓蚀性能,能抗90℃高温和8.0%的NaCl盐,在高温、高压的含盐恶劣条件下可适当增加PASP复配物加量来提高其缓蚀效果.     

抗高温高氧曼尼希碱缓蚀剂的制备与缓蚀性能*

塔河油田具有高温高氧、矿化度高的工况条件,注水管线和注水井腐蚀现象严重。为有效缓解塔河油田腐蚀严重的现状,以乙酸、苯甲胺、苯乙酮为原料合成曼尼希碱,再将其与表面活性剂(脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯)等混合制得曼尼希碱缓蚀剂。在高温高压条件下,研究了溶解氧和氧含量对钢片腐蚀的影响,通过失重法和电化学极化曲线法评价了缓蚀剂的性能。结果表明,溶解氧会加重管线的腐蚀,腐蚀速率随着氧气浓度的增加不断增大。曼尼希碱缓蚀剂中的氨基与苯环形成富电子共轭体系,具有较强的吸附能力,缓蚀率可达92.57%,缓蚀性能较好。曼尼希碱缓蚀剂为抑制阳极反应为主的混合抑制型缓蚀剂,可有效抑制高温高氧条件下的腐蚀。图10表2参22     

三苯环咪唑啉季铵盐的合成与性能

以苯甲酸、三乙烯四胺为原料,经酰胺化和环化脱水合成了含2个苯环的咪唑啉中间体,再用氯化苄进行季铵化,制备了水溶性的三苯环咪唑啉季铵盐缓蚀剂。用静态失重法测定了该缓蚀剂的缓蚀性能,用量在1.0%(质量比)时,缓蚀率达到99%以上。研究了合成产物与碘离子复配的性能,并与其他缓蚀剂的缓蚀性能进行了比较,结果表明该合成缓蚀剂及其复配产物的缓蚀性能优良。     

月桂酸类缓蚀剂的结构测定及其缓蚀作用

应用有机化学基本原理，合成了Ｎ－月桂酰基α－氨基丙酸和Ｎ－月桂酰基肌氨酸两种酰胺羧酸型缓蚀剂。用电化学测试法分别研究了它们在中性水体系中对Ａ３钢的缓蚀性能。结果表明，ＬＡ和ＬＳ是高效的阳极型缓蚀剂，其缓蚀性能优于钼酸钠，且ＬＳ具有一定的抗温度和浓度波动的能力。     

酸化缓蚀剂缓蚀性能的实验和理论评价

为深入研究酸化缓蚀剂的缓蚀作用机理,将实验方法与量子化学、分子动力学相结合分析缓蚀剂分子结构与缓蚀率之间的关系。采用挂片失重法测得五种酸化缓蚀剂甘氨酸,N-[N-[(苯甲氧基)羰基]氨基乙酰基]-,4-硝基苯酯(A)、N-α,N_ω-二苄氧羰基-L-精氨酸(B)、(R)-2-[N-(N-苄基脯氨酰)氨基]二苯甲酮(C)、4-[(4-甲氧亚苄基)氨基]肉桂酸乙酯(D)、5-羟基色氨酸(E)在15%HCl溶液中的缓蚀率,并用金相显微镜观察了腐蚀后N80钢挂片的3D形貌,最后用量子力学和分子动力学相结合的模拟方法对5种缓蚀剂的缓蚀性能进行了理论分析。结果表明,5种酸化缓蚀剂的缓蚀率均大于93%,酸化缓蚀剂缓蚀效果按缓蚀率大小排序为:BADCE,按平均点蚀深度排序为:BADCE,按最大点蚀深度排序为:ABDCE,其中B、D抑制点蚀效果较差;通过量子化学计算得到的酸化缓蚀剂缓蚀性能从大到小依次为:ABDCE,通过分子力学计算得到的缓蚀性能从大到小依次为:ABCDE,理论分析与实验结果基本相符。     

曼尼希碱季铵盐缓蚀剂的合成及缓蚀性能研究

以甲醛、酮、有机胺和氯化苄为原料,在40～80℃反应合成了季铵化曼尼希碱缓蚀剂,用失重法评价了产物在质量分数为15%盐酸中对N-80钢片的缓蚀性能,用红外光谱仪表征了其结构。采用静态腐蚀速度评价方法对合成的缓蚀剂DS-17进行了评价,在15%盐酸中,当缓蚀剂加量为0.5%时的腐蚀速率为0.71g/(m2.h),具有优异的缓蚀性能。合成产物与碘化钾、硫脲和六次甲基四胺复配后,对缓蚀性能具有增效作用,在15%盐酸中,复合缓蚀剂加量为0.5%时的腐蚀速率为0.37g/(m2.h)。通过极化曲线测定,可以认为该缓蚀剂是以抑制阳极过程为主的混合控制型缓蚀剂。     

高温模拟海洋钻井液中复合缓蚀剂的实验研究

 针对钻井液对钻具的腐蚀情况,研制了由壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯等组成的复合缓蚀剂,利用静态和动态失重法、极化曲线法、交流阻抗法考察其在高温模拟海洋钻井液(包括天然海水、酸性海水和高密度盐水)中,对 G105钢的缓蚀效率和作用机理。结果表明,在70℃的静态和动态天然海水中,复合缓蚀剂用量仅为150 mg/L 时,缓蚀率分别达98.1%、 98.5%;在70℃动态高密度盐水中,用量为250 mg/L 时,缓蚀率达91.7%, 90℃静态时缓蚀率为84.1%。70℃时复合缓蚀剂在天然海水和酸性海水中是阳极型缓蚀剂,在高密度盐水中是以抑制阳极反应为主的混合型缓蚀剂;复合缓蚀剂在天然海水里的缓蚀效果优于在其他2种溶液中的,主要是由于可在电极表面形成更加致密的缓蚀膜并改变了电极的反应历程。     

烷醇酰胺磷酸酯表面活性剂的缓蚀性能

以十四酸、十六酸和硬脂酸为原料与二乙醇胺反应合成了脂肪酸烷醇酰胺,经磷酸化反应及醇胺中和反应后制备了3种脂肪酸烷醇酰胺磷酸酯盐表面活性剂。测试了产物的组成及表面活性,电化学法和失重法考察了产物在矿化水中的防腐性能并与其他缓蚀剂进行了对比。结果表明,脂肪酸碳数为C14、C16、C18的磷酸酯盐(C14N、C16N和C18N)的临界胶团浓度(cmc)分别为50～30mg/L,对应于cmc的表面张力(γcmc)分别为27.31,24.57和27.65mN/m;电化学法和失重法均表明随着脂肪酸碳数的增加,缓蚀性能先增加后降低。C16N具有较好的缓蚀性能,C14N次之,C18N最差。在模拟盐水中加入100mg/L的产物C16N时,极化缓蚀率可以达到71.7%,50℃、4d时失重法平均腐蚀速率为0.0716mm/a,满足油田注入水腐蚀速率要求。从分子结构讨论了产物缓蚀机理。     

2-氨乙基十七烯基咪唑啉缓蚀性能评价

实验以二乙烯三胺和油酸为原料,经升温脱水合成咪唑啉缓蚀剂。以正交试验法和静态失重法研究了以油酸和二乙烯三胺为反应物、二甲苯为携水剂合成咪唑啉缓蚀剂时在模拟采出水中其反应物配比、合成温度、合成反应时间对咪唑啉缓蚀剂缓蚀性能的影响。经红外光谱、咪唑啉缓蚀性能实验表明,其最佳合成反应条件为:n(油酸):n(二乙烯三胺)=1.0:1.0、合成温度为170℃,反应时间为8 h,此时缓蚀效率最佳达95%;实验室评价结果表明:该种缓蚀剂的最佳使用温度为50℃,当质量浓度为250 mg/L时缓蚀率可达96%;腐蚀试片腐蚀形貌分析可知,该种缓蚀剂能抑制点蚀;通过添加不同浓度缓蚀剂电化学曲线实验表明,该种缓蚀剂为混合型缓蚀剂。     

三种双子季铵盐缓蚀剂对钢片在气田采出水中缓蚀行为的影响

为获得缓蚀性能优良的双子咪唑啉季铵盐缓蚀剂,以3种不同的胺类化合物与环氧氯丙烷和硫脲为原料,合成了3种双子咪唑啉季铵盐缓蚀剂(甲硝唑双子季铵盐G1、不对称咪唑啉季铵盐G2和双咪唑啉季铵盐G3),采用化学浸泡失重法、电化学极化曲线及电化学阻抗谱(EIS)技术研究了3种缓蚀剂对X52钢在某气井采出水(矿化度34330 mg/L)介质中的缓蚀行为,考察了缓蚀剂浓度对缓蚀效率的影响,分析了双子季铵盐缓蚀剂作用机理。结果表明,缓蚀剂G1和G2为非对称结构,缓蚀剂G3为对称结构。3种缓蚀剂均表现出优异的缓蚀性能。在76℃下,随着3种缓蚀剂浓度的增加,X52钢的腐蚀速率显著降低,缓蚀效率增加。3种缓蚀剂缓蚀能力从强到弱的顺序为G3G2G1。3种缓蚀剂在X52钢表面的吸附缓蚀作用均满足Langmuir等温吸附曲线,吸附作用为物理吸附和化学吸附协同作用的混合型吸附模式。3种双子季铵盐缓蚀剂均为阳极抑制为主的混合型缓蚀剂,其在X52钢表面的成膜作用对双电层的影响较大。由于3种缓蚀剂分子结构及对称性的差异,影响了吸附过程中X52钢表面的覆盖度,导致了三者成膜行为和缓蚀性能的不同。图12表2参23     

一种酸化缓蚀剂的合成及缓蚀效果评价实验研究

以苯乙酮、甲醛、对苯二胺为原料,通过对反应时间、反应温度、原料配比的筛选,合成了一种酸化缓蚀液剂—曼尼希碱(Mannich)。研究实验表明,该酸化缓蚀剂在酸液中具有良好的溶解分散性和稳定性,能在金属表面形成较为牢固的多分子吸附膜,在常压、90℃温度条件下具有较好的缓蚀性能。该酸化缓蚀剂还可与六次甲基四铵、碘化钾、丙炔醇复配使用,进一步提高缓蚀率,并通过实验确定了酸化缓蚀体系的配方。     

酸化用双环咪唑啉季铵盐缓蚀剂的合成与性能评价试验

以己二酸、二乙烯三胺为原料合成了双环咪唑啉缓蚀剂JUC,并对其季铵化后得到了适于酸化用的双环咪唑啉季铵盐缓蚀剂JUCI;采用静态挂片失重法对合成的缓蚀剂在酸化条件下的缓蚀性能及与非离子表面活性剂SA-1复配后的缓蚀性能进行了评价研究.结果表明,合成的JUC和JUCI缓蚀剂对N80钢(油管用)在盐酸和土酸体系溶液中有较好的缓蚀作用;JUC和JUCI缓蚀剂中加入少量SA-1后,可增加缓蚀效果;双环咪唑啉季铵盐JUCI缓蚀剂比双环咪唑啉JUC缓蚀剂的缓蚀效果好.