本發(fā)明屬于天然氣井地面管道內(nèi)腐蝕環(huán)境中的金屬材料腐蝕與防護領(lǐng)域，具體涉及一種用于含硫濕氣輸送管道的緩蝕劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

長慶氣田地面輸氣管線的腐蝕特點是微含H₂S、低含二氧化碳，產(chǎn)出水中有不同濃度的HCO₃^-、Cl^-離子等，且腐蝕介質(zhì)的pH值變化大。服役于該腐蝕環(huán)境的地面管線均采用20#普通碳鋼，部分管線腐蝕相對嚴(yán)重，生產(chǎn)過程中需要加注緩蝕劑來控制管道內(nèi)腐蝕。

目前抗天然氣地面管線腐蝕的緩蝕劑研究相對較少，針對天然氣輸送管道內(nèi)壁防腐緩蝕劑主要以油溶緩蝕劑為主，該類緩蝕劑吸附成膜性較好，比重一般為0.85～0.98g/cm³，適用于單純高含CO₂腐蝕的腐蝕環(huán)境，在管線積液含水量和液面都較高的情況下緩蝕效果差，對于高含水高礦化度管線積液處腐蝕環(huán)境保護效果有限。所以，有針對性的研制適用于含硫濕氣輸送管到的緩蝕劑有著重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于含硫濕氣輸送管道的緩蝕劑及其制備方法，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明制備的緩蝕劑具有用量小，有效期長，成本低等優(yōu)點，應(yīng)用在實際生產(chǎn)中可有效控制管線腐蝕，保證安全生產(chǎn)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于含硫濕氣輸送管道的緩蝕劑，以質(zhì)量份數(shù)計，其制備原料包括：35～50份中間產(chǎn)物，3.2～4.8份硫脲，1.2～2.4份磷酸三乙醇胺，1.2～2.4份亞硫酸以及40～60份水，所述中間產(chǎn)物的制備原料包括月桂酸和四乙烯五胺，且月桂酸和四乙烯五胺的質(zhì)量比為1：(1～2)。

進(jìn)一步地，以質(zhì)量份數(shù)計，其制備原料包括：42份中間產(chǎn)物，4份硫脲，2份磷酸三乙醇胺，2份亞硫酸以及50份水，所述中間產(chǎn)物的制備原料包括月桂酸和四乙烯五胺，且月桂酸和四乙烯五胺的質(zhì)量比為1：1.1。

進(jìn)一步地，所述中間產(chǎn)物的制備方法為：將月桂酸、四乙烯五胺加入反應(yīng)器后進(jìn)行蒸餾反應(yīng)，再以氯乙酸鈉/堿作為催化劑進(jìn)行催化反應(yīng)，冷卻至室溫即得中間產(chǎn)物。

進(jìn)一步地，所述的蒸餾反應(yīng)具體為：在150±5℃下反應(yīng)3h，然后升溫至230℃反應(yīng)2h。

進(jìn)一步地，所述的催化反應(yīng)具體為：在180±5℃條件下攪拌反應(yīng)1～1.5h。

進(jìn)一步地，所述緩蝕劑適用于pH值為3.5-6.5，H₂S含量≦100mg/m³、CO₂含量≦1％、礦化度在50～100g/L的腐蝕環(huán)境。

一種用于含硫濕氣輸送管道的緩蝕劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：將月桂酸和四乙烯五胺按照1：(1～2)的質(zhì)量比加入反應(yīng)器后進(jìn)行蒸餾反應(yīng)，再以氯乙酸鈉/堿作為催化劑進(jìn)行催化反應(yīng)，然后冷卻至室溫即得中間產(chǎn)物；

步驟二：將35～50份中間產(chǎn)物與3.2～4.8份硫脲在150±5℃溫度下反應(yīng)，再加入1.2～2.4份磷酸三乙醇胺和1.2～2.4份亞硫酸磷化1-2h，然后降溫至50±5℃，加入40～60份水溶解并冷卻到室溫即得到用于含硫濕氣輸送管道的緩蝕劑。

進(jìn)一步地，步驟一中蒸餾反應(yīng)具體為：在150±5℃下反應(yīng)3h，然后升溫至230℃反應(yīng)2h。

進(jìn)一步地，步驟一中催化反應(yīng)具體為：在180±5℃條件下攪拌反應(yīng)1～1.5h。

進(jìn)一步地，所制備的緩蝕劑適用于pH值為3.5-6.5，H₂S含量≦100mg/m³、CO₂含量≦1％、礦化度在50～100g/L的腐蝕環(huán)境。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明的緩蝕劑是一種水溶性的化學(xué)藥劑，比重為1.02g/cm³左右，在高礦化度產(chǎn)水量和液面都較高的情況下緩蝕效果良好。在濕氣輸送管道低含H₂S(﹤100mg/m³)，低含CO₂(﹤1％)、高礦化度水(50～100g/L)的腐蝕環(huán)境下，加藥量為30～50ppm，電化學(xué)緩蝕率均在85％以上，失重緩蝕率在80％以上或絕對腐蝕速率小于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)值0.076mm/a，該緩蝕劑具有用量小，有效期長，成本低等優(yōu)點，應(yīng)用在實際生產(chǎn)中可有效控制管線腐蝕，保證安全生產(chǎn)。

本發(fā)明方法通過引入雜化原子硫和含磷的極性基團，使其與Fe²⁺絡(luò)合轉(zhuǎn)化成不溶性的硫化鐵保護膜；利用環(huán)烷基空間排列整體，金屬表面吸附性好的特點，設(shè)計有多吸附中心的咪唑啉衍生物緩蝕劑主體化合物，使其保護面積增大，減少緩蝕劑用量；同時加入亞磷酸，使用磷化改性方法改善含硫咪唑啉的水溶性和分散性；另外，加入少量的磷酸三乙醇胺，進(jìn)一步加強醇胺基團和磷酸根之間的協(xié)同作用，由于其支鏈非常多，在膜破損時具有自修復(fù)的能力，最后利用天然氣管線本身含有的凝析油/原油的協(xié)同作用，來實現(xiàn)緩蝕劑的寬適應(yīng)性和高效的要求。

附圖說明

圖1為加入本發(fā)明緩蝕劑前腐蝕掛片微觀形貌；

圖2為加入本發(fā)明緩蝕劑后腐蝕掛片微觀形貌。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的實施方式做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

一種用于含硫濕氣輸送管道的緩蝕劑，以質(zhì)量份數(shù)計，其制備原料包括：35～50份中間產(chǎn)物，3.2～4.8份硫脲，1.2～2.4份磷酸三乙醇胺，1.2～2.4份亞硫酸以及40～60份水，所述中間產(chǎn)物的制備原料包括月桂酸和四乙烯五胺，且月桂酸和四乙烯五胺的質(zhì)量比為1：(1～2)，更優(yōu)化的，其制備原料包括：42份中間產(chǎn)物，4份硫脲，2份磷酸三乙醇胺，2份亞硫酸以及50份水，所述中間產(chǎn)物的制備原料包括月桂酸和四乙烯五胺，且月桂酸和四乙烯五胺的質(zhì)量比為1：1.1。

中間產(chǎn)物的制備方法為：將月桂酸、四乙烯五胺反應(yīng)物料加入反應(yīng)器后在150±5℃下反應(yīng)3h，然后升溫至230℃反應(yīng)2h，再以氯乙酸鈉/堿作為催化劑，在180±5℃條件下攪拌進(jìn)行催化反應(yīng)1～1.5h，冷卻至室溫即得中間產(chǎn)物。

一種用于含硫濕氣輸送管道的緩蝕劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：將月桂酸和四乙烯五胺按照1：(1～2)的質(zhì)量比加入反應(yīng)器后在150±5℃下反應(yīng)3h，然后升溫至230℃反應(yīng)2h，再以氯乙酸鈉/堿作為催化劑，在180±5℃條件下攪拌進(jìn)行催化反應(yīng)1～1.5h，然后冷卻至室溫即得中間產(chǎn)物；

步驟二：將35～50份中間產(chǎn)物與3.2～4.8份硫脲在150±5℃溫度下反應(yīng)，再加入1.2～2.4份磷酸三乙醇胺和1.2～2.4份亞硫酸磷化1-2h，然后降溫至50±5℃，加入40～60份水溶解并冷卻到室溫即得到用于含硫濕氣輸送管道的緩蝕劑。

本發(fā)明提供的緩蝕劑適用于pH值為3.5-6.5，H₂S含量≦100mg/m³、CO₂含量≦1％、礦化度在50～100g/L的腐蝕環(huán)境。

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

實施例1

在安裝分水器、回流冷凝管和攪拌器的三口燒瓶上，按1：1.05的質(zhì)量比將月桂酸、四乙烯五胺反應(yīng)物料加入反應(yīng)器后，在(150±5)℃下反應(yīng)3h，迅速升溫至230℃進(jìn)行反應(yīng)2h，反應(yīng)過程中不斷有水餾出，高溫脫水后，再以氯乙酸鈉/堿作為催化劑，在180±5℃條件下攪拌進(jìn)行催化反應(yīng)1h，冷卻至室溫得中間產(chǎn)物。

將質(zhì)量份分別為35份中間產(chǎn)物與4.8份硫脲在(150±5)℃反應(yīng)3h，此后加入2.4份磷酸三乙醇胺及1.2份亞磷酸磷化1h，后降溫至(50±5)℃加入60份的水中充分溶解，冷卻到常溫得到咪唑啉硫磷緩蝕劑。利用正辛烷模擬凝析油的影響，在腐蝕介質(zhì)(50mg/m³H₂S、0.5％CO₂、60g/L的CaCl₂)中加入30ppm咪唑啉硫磷緩蝕劑，再加入溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)1％正辛烷，加入正辛烷前后，電化學(xué)緩蝕率由76.9％提高到87.8％，復(fù)配1％正辛烷緩蝕效果的提升，表明該緩蝕劑與氣井凝析油可產(chǎn)生良好的協(xié)同效應(yīng)。

實施例2

在安裝分水器、回流冷凝管和攪拌器的三口燒瓶上，按1：1.2的質(zhì)量比例將月桂酸、四乙烯五胺反應(yīng)物料加入反應(yīng)器后，在(150±5)℃下反應(yīng)4h，迅速升溫至230℃進(jìn)行反應(yīng)2h，反應(yīng)過程中不斷有水餾出，高溫脫水后，再以氯乙酸鈉/堿作為催化劑，在180±5℃條件下攪拌進(jìn)行催化反應(yīng)1.5h，冷卻至室溫得中間產(chǎn)物。

將質(zhì)量份分別為50份中間產(chǎn)物與3.2份硫脲在(150±5)℃反應(yīng)4h，此后加入1.2份磷酸三乙醇胺及2.4份亞磷酸磷化2h，后降溫至(50±5)℃加入40份的水中充分溶解，降溫至(50±5)℃后加入50份的水中充分溶解，冷卻到常溫得到咪唑啉硫磷緩蝕劑。利用正辛烷模擬凝析油的影響，在腐蝕介質(zhì)(50mg/m³H₂S、0.5％CO₂、60g/L的CaCl₂)中加入30ppm咪唑啉硫磷緩蝕劑，再加入溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)1％正辛烷，加入正辛烷前后，電化學(xué)緩蝕率由79.2％提高到89.8％，復(fù)配1％正辛烷緩蝕效果的提升，表明該緩蝕劑與氣井凝析油可產(chǎn)生良好的協(xié)同效應(yīng)。

實施例3

在安裝分水器、回流冷凝管和攪拌器的三口燒瓶上，按1：1.1的質(zhì)量比例將月桂酸、四乙烯五胺反應(yīng)物料加入反應(yīng)器后，在(150±5)℃下反應(yīng)5h，迅速升溫至230℃進(jìn)行反應(yīng)2h，反應(yīng)過程中不斷有水餾出，高溫脫水后，再以氯乙酸鈉/堿作為催化劑，在180±5℃條件下攪拌進(jìn)行催化反應(yīng)1.2h，冷卻至室溫得中間產(chǎn)物。

將質(zhì)量份分別為42份中間產(chǎn)物與4份硫脲在(150±5)℃反應(yīng)2h，此后加入2份磷酸三乙醇胺及2份亞磷酸磷化1.5h，后降溫至(50±5)℃加入50份的水中充分溶解，冷卻到常溫得到咪唑啉硫磷緩蝕劑。利用正辛烷模擬凝析油的影響，在腐蝕介質(zhì)(50mg/m³H₂S、0.5％CO₂、60g/L的CaCl₂)中加入30ppm咪唑啉硫磷緩蝕劑，再加入溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)1％正辛烷，加入正辛烷前后，電化學(xué)緩蝕率由80.2％提高到91.6％，復(fù)配1％正辛烷緩蝕效果的提升，表明該緩蝕劑與氣井凝析油可產(chǎn)生良好的協(xié)同效應(yīng)。

如上所述，對本發(fā)明的實施例進(jìn)行了詳細(xì)地說明，只要實質(zhì)上沒有脫離本發(fā)明的發(fā)明點及效果可以有很多的變形，這對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，這樣的變形例也全部包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。