專利名稱：一種控制二氧化碳腐蝕的緩蝕劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制二氧化碳腐蝕的緩蝕劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
在石油和天然氣的開發(fā)過程中廣泛存在二氧化碳，二氧化碳溶于水后對(duì)金屬材料具有很強(qiáng)的腐蝕性，因此造成經(jīng)濟(jì)損失和安全事故。為了防止和控制二氧化碳腐蝕，在生產(chǎn)設(shè)備中添加緩蝕劑是一種簡(jiǎn)便的方法。目前國(guó)內(nèi)外普遍使用具有吸附和配位作用的、含有N、O、S原子和羧基、巰基及三鍵的有機(jī)化合物，如有機(jī)胺、酰胺、季胺鹽等，但是緩蝕效果較差。單獨(dú)使用咪唑啉類或硫脲的緩蝕效果也較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有緩蝕劑效果較差的缺點(diǎn)，提供一種具有良好控制二氧化碳腐蝕的效果的緩蝕劑及其制備方法。
本發(fā)明提供的緩蝕劑以其總重量為基準(zhǔn)含有油酸咪唑啉1-70重量％硫脲 0.01-30重量％水0-60重量％聚氧乙烯醚0-30重量％異丙醇0-40重量％本發(fā)明提供的緩蝕劑的制備方法包括將油酸與二乙烯三胺接觸反應(yīng)得到油酸咪唑啉；將油酸咪唑啉與緩蝕劑的其它成分混合均勻。
本發(fā)明提供的緩蝕劑中，具有含氮五元環(huán)結(jié)構(gòu)的油酸咪唑啉首先和金屬材料在金屬表面形成聚合物或鎓離子層，像疏松網(wǎng)一樣覆蓋在金屬表面；硫脲則依靠硫元素的孤對(duì)電子和鐵元素的空軌道，在聚合物網(wǎng)內(nèi)吸附于金屬表面形成一層牢固的吸附膜層，而胺基則與油酸咪唑啉螯合，使得聚合物膜更加穩(wěn)定和緊密，從而對(duì)金屬材料起到保護(hù)作用，控制二氧化碳腐蝕。例如，本發(fā)明實(shí)施例6中，往500克腐蝕介質(zhì)中加入1克本發(fā)明提供的緩蝕劑，則N80鋼片的腐蝕速率為0.0486mm/a，緩蝕率為99.56％。
具體實(shí)施例方式
按照本發(fā)明提供的緩蝕劑，所述油酸咪唑啉的分子結(jié)構(gòu)如下式所示 以所述緩蝕劑的總重量為基準(zhǔn)，所述油酸咪唑啉的含量?jī)?yōu)選為5-50重量，更優(yōu)選為35-45重量％。
以所述緩蝕劑的總重量為基準(zhǔn)，所述硫脲的含量?jī)?yōu)選為0.05-20重量％，更優(yōu)選為2-10重量％。
水為溶劑，以所述緩蝕劑的總重量為基準(zhǔn)，水的含量?jī)?yōu)選為10-50重量％，更優(yōu)選為25-35重量％。
為了使硫脲和油酸咪唑啉在水中均勻地分散，緩蝕劑還可以含有聚氧乙烯醚作為表面活性劑，以所述緩蝕劑的總重量為基準(zhǔn)，所述聚氧乙烯醚的含量?jī)?yōu)選為1-20重量％，更優(yōu)選為5-15重量％。所述聚氧乙烯醚的OP值為4-15，優(yōu)選為7-12。
為了提高控制二氧化碳腐蝕的效果，緩蝕劑還可以含有異丙醇作為協(xié)同劑，以所述緩蝕劑的總重量為基準(zhǔn)，所述異丙醇的含量?jī)?yōu)選為5-30重量％，更優(yōu)選為10-20重量％。
本發(fā)明提供的緩蝕劑可以用于各種引起二氧化碳腐蝕的腐蝕介質(zhì)中，雖然使用本發(fā)明提供的緩蝕劑就能夠控制電偶腐蝕，但是優(yōu)選情況下，以所述腐蝕介質(zhì)的重量為基準(zhǔn)，所述緩蝕劑的使用量為0.01-5.0重量％，優(yōu)選為0.05-4.0重量％。
本發(fā)明提供的緩蝕劑的制備方法包括將油酸與二乙烯三胺接觸反應(yīng)得到油酸咪唑啉；將油酸咪唑啉與緩蝕劑的其它成分混合均勻。
所述油酸咪唑啉的制備過程包括將油酸放入反應(yīng)容器中，在回流冷凝并攪拌的條件下加入二乙烯三胺，然后在100-150℃下反應(yīng)2-6小時(shí)，隨后在180-250℃下反應(yīng)2-6小時(shí)，最后降溫至80-100℃得到油酸咪唑啉，在反應(yīng)過程中需要回流冷凝和攪拌。所述油酸和二乙烯三胺用量的重量比為1-5，優(yōu)選為1.5-3。
將硫脲和異丙醇加入40-80℃的水中，待其完全溶解后，加入聚氧乙烯醚混合均勻，然后再加入油酸咪唑啉，混合均勻即得到本發(fā)明提供的緩蝕劑。硫脲、異丙醇、聚氧乙烯醚和油酸咪唑啉也可以一起加入水中。
下面將通過具體的實(shí)施例來更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
實(shí)施例1該實(shí)施例用于制備腐蝕介質(zhì)。
將120克氯化鈉加入到3880克水中，攪拌使氯化鈉完全溶解，即可得到3.0重量％的氯化鈉溶液作為腐蝕介質(zhì)。
實(shí)施例2該實(shí)施例用于制備油酸咪唑啉。
將50克油酸放入500毫升的反應(yīng)釜中，在回流冷凝并攪拌的條件下，緩慢加入20克二乙烯三胺。然后，接通電源，進(jìn)行油浴加熱，在110℃下反應(yīng)3小時(shí)，再在200℃下反應(yīng)5小時(shí)。之后，停止加熱，降溫至90℃，得到油酸咪唑啉。
實(shí)施例3該實(shí)施例用于制備油酸咪唑啉。
將45克油酸放入500毫升的反應(yīng)釜中，在回流冷凝并攪拌的條件下，緩慢加入27克二乙烯三胺。然后，接通電源，進(jìn)行油浴加熱，在140℃下反應(yīng)5小時(shí)，再在240℃下反應(yīng)3小時(shí)。之后，停止加熱，降溫至85℃，得到油酸咪唑啉。
實(shí)施例4該實(shí)施例用于制備本發(fā)明提供的緩蝕劑。
將4克硫脲和12克異丙醇加入26克50℃的水中，待其完全溶解后，加入14克聚氧乙烯醚(OP-7)混合均勻，然后再加入實(shí)施例2制得的44克油酸咪唑啉，混合均勻即得到本發(fā)明提供的緩蝕劑。
實(shí)施例5該實(shí)施例用于制備本發(fā)明提供的緩蝕劑。
將實(shí)施例3制得的32克油酸咪唑啉、8克硫脲、20克異丙醇和6克聚氧乙烯醚(OP-10)一起加入到34克70℃的水中，混合均勻即得到本發(fā)明提供的緩蝕劑。
實(shí)施例6該實(shí)施例用于制備本發(fā)明提供的緩蝕劑。
將70克油酸咪唑啉和30克硫脲混合均勻即得到本發(fā)明提供的緩蝕劑。
對(duì)比例1該對(duì)比例用于測(cè)定實(shí)施例1制得的腐蝕介質(zhì)對(duì)鋼材的腐蝕速率。
將500克3.0重量％的氯化鈉溶液裝入腐蝕測(cè)定儀中，沖入二氧化碳?xì)怏w直至飽和。將尺寸為40毫米×13毫米×2毫米的N80鋼片進(jìn)入其中，加壓至二氧化碳分壓為1.5MPa，在70℃下反應(yīng)24小時(shí)。根據(jù)中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5329-94，對(duì)腐蝕前后的鋼片進(jìn)行失重分析，計(jì)算腐蝕速率。
結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例7-9實(shí)施例7-9用于測(cè)定本發(fā)明提供的緩蝕劑對(duì)二氧化碳腐蝕的緩蝕效果。
采用與對(duì)比例1相同的方法，不同的是在氯化鈉溶液中分別加入了1克、5克和15克實(shí)施例4制得的緩蝕劑。
根據(jù)測(cè)得的腐蝕速率由下式計(jì)算緩蝕率。
其中腐蝕速率(空白)是對(duì)比例1測(cè)得的腐蝕速率，腐蝕速率(緩沖劑)是氯化鈉溶液中添加緩蝕劑的情況下測(cè)得的腐蝕速率。
結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例10-12實(shí)施例10-12用于測(cè)定本發(fā)明提供的緩蝕劑對(duì)二氧化碳腐蝕的緩蝕效果。
采用與對(duì)比例1相同的方法，不同的是在氯化鈉溶液中分別加入了1克、5克和15克實(shí)施例5制得的緩蝕劑。
采用與實(shí)施例7-9相同的方法計(jì)算緩蝕率。
結(jié)果如表1所示。
表1

從表1所示的結(jié)果可以看出，本發(fā)明提供的緩蝕劑具有良好的控制二氧化碳腐蝕的效果。
權(quán)利要求
1.一種控制二氧化碳腐蝕的緩蝕劑，其特征在于，該緩蝕劑以其總重量為基準(zhǔn)含有油酸咪唑啉 1-70重量％硫脲 0.01-30重量％水 0-60重量％聚氧乙烯醚 0-30重量％異丙醇 0-40重量％
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩蝕劑，其特征在于，所述緩蝕劑以其總重量為基準(zhǔn)含有油酸咪唑啉 5-50重量％硫脲0.05-20重量％水 10-50重量％聚氧乙烯醚 1-20重量％異丙醇 5-30重量％
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的緩蝕劑，其特征在于，所述緩蝕劑以其總重量為基準(zhǔn)含有油酸咪唑啉 35-45重量％硫脲2-10重量％水 25-35重量％聚氧乙烯醚 5-15重量％異丙醇 10-20重量％
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的緩蝕劑，其特征在于，所述聚氧乙烯醚的OP值為4-15。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的緩蝕劑，其特征在于，所述聚氧乙烯醚的OP值為7-12。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的緩蝕劑，其特征在于，所述緩蝕劑用于腐蝕介質(zhì)，以所述腐蝕介質(zhì)的重量為基準(zhǔn)，所述緩蝕劑的用量為0.01-5重量％。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的緩蝕劑，其特征在于，以所述腐蝕介質(zhì)的重量為基準(zhǔn)，所述緩蝕劑的用量為0.05-4重量％。
8.一種控制二氧化碳腐蝕的緩蝕劑的制備方法，其特征在于，該方法包括將油酸與二乙烯三胺接觸反應(yīng)得到油酸咪唑啉；將油酸咪唑啉與緩蝕劑的其它成分混合均勻。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述油酸和二乙烯三胺用量的重量比為1-5；油酸與二乙烯三胺接觸反應(yīng)的條件為在100-150℃下反應(yīng)2-6小時(shí)，然后在180-250℃下反應(yīng)2-6小時(shí)，最后降溫至80-100℃。
全文摘要
一種控制二氧化碳腐蝕的緩蝕劑，其中，該緩蝕劑以其總重量為基準(zhǔn)含有油酸咪唑啉 1－70重量％；硫脲0.01－30重量％；水0－60重量％；聚氧乙烯醚0－30重量％；異丙醇0－40重量％；本發(fā)明提供的緩蝕劑具有良好的控制二氧化碳腐蝕的效果。
文檔編號(hào)C23F11/173GK1818138SQ200510007620
公開日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2005年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月7日
發(fā)明者梅平, 陳武, 王志龍, 艾俊哲, 熊洪錄 申請(qǐng)人:長(zhǎng)江大學(xué)