咪唑啉类缓蚀剂的合成及应用研究进展_高秋英
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3 评价方法
按照5油田采出水缓蚀剂评价方法6( SY52732000) 、5油田采出水用缓蚀剂 通用技术条件6( SY/ T6301- 1997) 和5 酸化用缓蚀剂性能实验方法及评 价指标6( SY5450- 1996) 等评价标准, 实验室评价缓 蚀剂的方法主要有失重法、电化学法和极化曲线法 等。另外还有一些新兴的方法, 如电子自旋共振技 术( ESR) 、电化 学发射谱法 ( EES) 以及穆 尔斯堡谱 法。对于缓蚀剂现场性能监测则主要采用挂片、电 阻探针和化学分析方法等监测方法。
在油气田开采和输送过程中, 金属设备和管道 遭受到剧烈的腐蚀。腐蚀不仅造 成巨大的经济损 失, 同时还会导致严重的安全事故, 成为困扰石油天 然气行业发展的难题, 在腐蚀介质中投加缓蚀剂是 一种经济有效且实用的防腐方法。目前在国内外油 气田所使用的缓蚀剂主要是丙炔醇类、有机胺类、咪 唑啉类、季铵盐等有机化合物[ 1, 2] , 其中丙炔醇类和 芳香胺类毒性较大, 现场较多使用的油气田缓蚀剂 主要是低毒、环保型的咪唑啉类缓蚀剂。本文就近 年来咪唑啉类缓蚀剂的研究及应用加以综述。
414 抑制电偶腐蚀
在油气田使用的管道中由于不同金属材料的管 道之间的耦合或是埋地管线周围土壤介质的不同, 都会导致严重电偶腐蚀, 这给油气田的安全生产带 来很大阻碍。添加缓蚀剂是一种切实可行的控制电 偶腐蚀的方法。王志龙等[ 17] 针对文昌油田套管钢 的电偶腐蚀作了大量研究, 筛选了一种与完井液、海 水配伍性良好的成膜型缓蚀剂 JCP - 6 来抑制其电 偶腐蚀, 在现场施工中取得很好的效果。艾俊哲[ 18] 等采用腐蚀失重和电偶腐蚀电流测量等电化学方法 对咪唑啉缓蚀剂 TDM 在饱和 CO2 的 1% NaCl 溶液 中碳钢与双相不锈钢 S31803 耦接后的电偶腐蚀行 为进行了研究。结果发现, 该缓蚀剂是一种阳极吸 附型缓蚀剂, 能显著地抑制 CO2 环境下 N80 钢因电 偶作用引起的腐蚀。上述这些缓蚀剂在抑制油气田 开发过程中的 CO2 腐蚀都具有很好缓蚀效果。
4 缓蚀性能
咪唑啉类缓蚀剂是近 30 年发展起来的一类性 能优异的新型缓蚀剂, 广泛应用于石油、天然气生产 中的有机缓蚀剂, 它对于 碳钢、合 金钢和铜等在含 CO2、H2S 等酸性腐蚀介质中的全面腐蚀、电偶腐蚀 有优良的缓蚀作用, 因而在石油化学工业中有着广 泛的应用。
411 抑制 CO2 腐蚀
CO2 作为石油与天然气的伴生气组分存在于油 气中, CO2 溶于水形成弱酸, 对油气管线产生腐蚀, 国外对此产生严重腐蚀破坏的主要影响因素和腐蚀 防护进行了范围广泛的研究。Chen 和 Wang 等[ 6, 7] 通过交流阻抗在直径为 016mm, 长 15m 的管线中对 多相流条件下的腐蚀进行了大量的研究, 结果表明, 向咪唑啉中加入油对缓蚀性能有很大提高。这主要 是因为咪唑啉是油溶性缓蚀剂, 向体系中加油有助
2006 年第 5 期
高秋英等: 咪唑啉类缓蚀剂的合成及应用研究进展*
19
以油酸、二乙烯三胺和油酸、羟乙基二胺为原料, 加 入二甲苯作为携水剂, 使其在合适的温度范围内发 生缩合反应生成了咪唑啉中间体进而制取了咪唑啉 季铵盐和烷基咪唑啉等咪唑啉缓蚀剂。Niu[ 4] 用油 脂三胺、油脂四胺与丙烯酸、甲基丙烯酸反应制备了 油溶性咪唑啉类缓蚀剂。吴宇峰等[ 5] 用粗环烷酸与 三乙烯四胺, 硫酸二甲酯合成了环烷基咪唑啉季铵 盐缓蚀剂。但 3 种方法各有利弊, 真空催化法的真 空度过高, 反应不完全; 真空度过低, 又有大量的副 产物产生。真空脱水法要使反应进行的完全, 反应 温度就高, 时间较长。潜溶剂法用作携水剂的苯、二 甲苯等除了有毒外, 它们的加入和回重复利用的过 程也较为复杂, 存在着严重的环境污染问题。因此, 环保型的咪唑啉衍生物合成工艺将成为缓蚀剂合成 的一个发展方向。
1 结构及特性
咪唑啉类缓蚀剂品种很多, 咪唑啉衍生物如咪 唑啉的季铵盐、咪唑啉的葵二酸盐、油酸盐以及油酸 盐和二聚酸盐的混合物, 通过四乙烯五胺同脲或硫 脲反应制备的咪唑啉酮和咪唑啉二硫脲以及咪唑啉 的多硫化合物都是有效的缓蚀剂。该类缓蚀剂是一 种两性表面活性剂, 最早是由 Hans1S1Mannheimer 在 50 年代开发的。一般由 3 部分组成, 具有一个含氮 的五元杂环( A) , 杂环上与 N 成键的含有官能团的
收稿日期: 2006- 03- 28 基金项目: 湖北省自然科学基金资助项目( 2005ABA308) 作者简介: 高秋英( 1982- ) , 女, 河南开封 人, 长江大 学在读硕 士研
究生, 主要从事油气田应用化学方面的研究工作。
支链 R1( B, 如酰胺官能团、胺基官能团、羟基等) 和 长的碳链支链 R2( C) 。
Sum 128 No15
化 学 工程 师 Chemical Engineer
2006 年 5 月
文章编号: 1002- 1124( 2006) 05- 0018- 04
综
咪唑啉类缓蚀剂的
述
合成及应用研究进展*
高秋英, 梅 平, 陈 武, 艾俊哲
( 长江大学 化学与环境工程学院, 湖北 荆州 434023) 摘 要: 本文综述了咪唑啉类缓蚀剂的合成方法、缓蚀性 能及其缓 蚀机理的研 究与应用 现状, 并探 讨 了咪唑啉类缓蚀 剂的发展方向。 关键词: 咪唑啉类缓蚀剂; 合成; 应用 中图分类号 :TQ05019 文 献标识码: A
极型, 提出了咪唑啉环上支链的长短以及官能团的 有无对咪唑啉缓蚀剂的性能影响规律, 这为其他工 作者在研究咪唑啉缓蚀剂的缓蚀性能方面提供了极 大的便利。宁朝辉[ 14] 等研究了新型油溶性和水溶
性咪唑啉酰胺缓蚀剂对 H2S 在炼油厂常减压蒸馏系 统腐蚀的缓蚀性能, 缓蚀率均达 95% 以上。
413 抑制酸化腐蚀
415 抑制油田污水腐蚀
油田污水主要包括采油废水、钻井废水及站内 其他类型的含油污水。水是石油的天然伴生物, 也 是造成石油化学工业中金属设备腐蚀过程中起主导 作用的, 唯一不可缺少的因素。油田污水水质复杂, 矿化度高( Cl- 浓度高) , 溶解有 H2S、CO2 等腐蚀气 体以及存有大量的硫酸盐还原菌等微生物, 这些因 素都会导致金属设备和管道的严重腐蚀。大量的研 究表明, 溶解有盐类、酸类的 CO2 和 H2S 水溶液往往 比单一的 CO2 和 H2S 水溶液腐蚀要严重得多, 腐蚀 速度高几十倍, 甚至几百倍。油田污水的腐蚀给油 田生产带来严重的影响, 因此, 必须对油田污水造成 的腐蚀进行防护。我国从二十世纪 60、70 年代开始 了这方面的工作, 经过几十年的努力, 已经研制出了 一系列油 田污水用缓蚀 剂。近期, 陈武等[ 19- 21] 针 对涠洲 12- 1 污水系统腐蚀结垢状况研制的一种新 型咪唑啉类缓蚀阻垢剂 NY- HGA, 在室内采用静态 挂片法和静态阻垢法对其缓蚀阻 垢性能进行了评 价, 同时还在 12- 1 油田现场对缓蚀阻垢 剂 NYHGA 的缓蚀性能进 行了快速评价。室内评价和现
于缓蚀剂溶解, 使缓蚀性能更好的分布在金属表面, 阻碍金属的腐蚀。梅平 等[ 8- 11] 投入大 量的工作采
用自制高温高压静态腐蚀实验装置, 利用失重法、X 射线光电子能谱及扫 描电镜分析较系统地研 究了
CO2 腐蚀的影 响因素、腐 蚀机理, 发现 温度、CO2 分 压以及 pH 值等是 CO2 腐蚀的主要影响因素, 并研 制出能抑制 CO2 腐蚀的缓蚀剂体系 JS, 能很好抑制 CO2 对 N80 钢的腐蚀。马涛[ 12] 等对咪唑啉进 行改
2 合成方法
目前常用的咪唑啉及其衍生物的合成方法有 3 种, 即真空催化法、真空脱水法、潜溶剂法。真空催 化法是在抽真空的条件下加入特定催化剂, 达到使 时间缩短、收率提高的方法; 真空脱水法是直接用真 空加热脱水的方法; 潜溶剂法是采用苯、二甲苯等溶 剂进行脱水的方法。咪唑啉及其衍生物缓蚀剂的合 成通常可分为两步进行: ( 1) 一般是以 C8 ~ C18的脂 肪酸与多胺缩合脱去 2mol 水, 形成环状咪唑啉中间 体, 多胺多为羟乙基二胺, 二乙烯三胺、三乙烯四胺 和四乙烯五胺等; ( 2) 咪唑啉中间体与可引入阴离子 官能团的季铵化试剂进行季铵化反应。张光华等[ 3]
近年来, 油气井酸化技术作为油气田增产回注 的一项技术措施, 在各个油田得到了广泛的应用, 然 而由于应用酸液的注入, 使油气井管材和井下金属 设备发生腐蚀。在国外由于合成咪唑啉缓蚀剂所用
的脂肪胺来源较广, 价格低廉且毒性较低, 因此, 应 用比较广泛。
上世纪 70 年代末, 四川石油管理局成功解决深 井酸化腐蚀问题, 标志我国开始了油气井酸化问题 的广泛研究。90 年Baidu Nhomakorabea后期, 国内胜利油田使用环烷 酸咪唑啉二酰胺聚氧乙烯醚, 经盐酸季铵化反应制 得水溶性好、缓蚀效率高( 大于 9919% ) 的环烷酸二 酰胺聚氧乙烯醚季铵盐阳离子酸化缓蚀剂, 取得了 良好的缓蚀效果。张玉英[ 15] 等采用棉籽油与二乙 烯三胺合成咪唑啉, 然后再经过聚合和复盐化制取 了咪唑啉类油田酸化缓蚀剂- CIDS- 1, 并利用静态
性合成了一种对 A3 钢在饱和 CO2 盐水体系中的腐 蚀缓蚀率达到 95% 以上的一种改性咪唑啉缓蚀剂。
412 抑制 H2S 腐蚀
H2S 的腐蚀与防护是石油天然气开采和石油炼 制过程中经常遇到和急需解决的问题。近年来, 随 着高含 S 原油的开采和炼制, H2S 的腐蚀问题日益 突出, 其中常减压蒸馏塔系统的腐蚀问题尤为突出。 曹楚南院士[ 13] 等工作者采用 EIS 和极 化曲线技术 系统的研究和分析了低碳钢在 H2S 的水溶液中的腐 蚀电化学行为和动力学规律, 从而发现了 H2S 离解 成 HS- 和 S2- , 吸附在设备表面, 生成硫化物的腐蚀 机理。同时合成了 14 种具有不同结构和官能团的 咪唑啉类缓蚀剂, 并对其缓蚀性能进行了评价, 发现 所合成的咪唑啉缓蚀剂中阳极型缓蚀剂性能优于阴
20
高秋英等: 咪唑啉类缓蚀剂的合成及应用研究进展*
2006 年第 5 期
失重法对其缓蚀性能进行了研究。结果发现, 该缓 蚀剂是无毒无味, 配伍性好, 无地层伤害的缓蚀剂。 适用于 150 e 以下油层酸化缓蚀, 在胜利、大港、华 北油田应用, 取得了良好的缓蚀效果, 同时该缓蚀剂 的合成工艺也填补了咪唑啉聚醚复盐型缓蚀剂的国 内空白。邱海燕等[ 16] 合成了三苯环咪唑啉季铵盐 阴极型的复合缓蚀剂, 对油气田酸化腐蚀的缓蚀率 能达到 99% 以上。
Development on synthesis and application of imidazoline corrosion inhibitor* GAO Qiu- ying, MEI Ping, CHEN Wu, AI Jun- zhe
( College of Chemical and Environmental Engineering, Yangtze U niversity, Jingzhou 434023, China) Abstract: This article summarized the research and the application of the synthetic methods, the inhibiting corrosion capability and its inhibiting corrosion mechanism of the imidazoline corrosion inhibitor1 Some development directions of imidazoline corrosion inhibitor were discussed in future1 Key words: imidazoline corrosion inhibitor ; synthesis; application
咪唑啉类缓蚀剂无特殊刺激性气味, 热稳定性 好, 毒性低, 突出特点是当金属与酸性介质接触时, 可 在金属表面形成单分子吸附膜, 以改变 H+ 的氧化还 原电位, 也可络合溶液中的某些氧化剂, 降低其电极 电位来达到缓蚀的目的。咪唑啉环上的 N 原子的化 合价变成五价形式的季铵盐之后, 季铵阳离子被带负 电的金属表面吸附, 对阳离子放电有很大影响, 从而 有效地抑制阳极反应; 另外, 季铵盐上的阴离子对阳 离子缓蚀剂的静电吸附也有很大的影响。
按照5油田采出水缓蚀剂评价方法6( SY52732000) 、5油田采出水用缓蚀剂 通用技术条件6( SY/ T6301- 1997) 和5 酸化用缓蚀剂性能实验方法及评 价指标6( SY5450- 1996) 等评价标准, 实验室评价缓 蚀剂的方法主要有失重法、电化学法和极化曲线法 等。另外还有一些新兴的方法, 如电子自旋共振技 术( ESR) 、电化 学发射谱法 ( EES) 以及穆 尔斯堡谱 法。对于缓蚀剂现场性能监测则主要采用挂片、电 阻探针和化学分析方法等监测方法。
在油气田开采和输送过程中, 金属设备和管道 遭受到剧烈的腐蚀。腐蚀不仅造 成巨大的经济损 失, 同时还会导致严重的安全事故, 成为困扰石油天 然气行业发展的难题, 在腐蚀介质中投加缓蚀剂是 一种经济有效且实用的防腐方法。目前在国内外油 气田所使用的缓蚀剂主要是丙炔醇类、有机胺类、咪 唑啉类、季铵盐等有机化合物[ 1, 2] , 其中丙炔醇类和 芳香胺类毒性较大, 现场较多使用的油气田缓蚀剂 主要是低毒、环保型的咪唑啉类缓蚀剂。本文就近 年来咪唑啉类缓蚀剂的研究及应用加以综述。
414 抑制电偶腐蚀
在油气田使用的管道中由于不同金属材料的管 道之间的耦合或是埋地管线周围土壤介质的不同, 都会导致严重电偶腐蚀, 这给油气田的安全生产带 来很大阻碍。添加缓蚀剂是一种切实可行的控制电 偶腐蚀的方法。王志龙等[ 17] 针对文昌油田套管钢 的电偶腐蚀作了大量研究, 筛选了一种与完井液、海 水配伍性良好的成膜型缓蚀剂 JCP - 6 来抑制其电 偶腐蚀, 在现场施工中取得很好的效果。艾俊哲[ 18] 等采用腐蚀失重和电偶腐蚀电流测量等电化学方法 对咪唑啉缓蚀剂 TDM 在饱和 CO2 的 1% NaCl 溶液 中碳钢与双相不锈钢 S31803 耦接后的电偶腐蚀行 为进行了研究。结果发现, 该缓蚀剂是一种阳极吸 附型缓蚀剂, 能显著地抑制 CO2 环境下 N80 钢因电 偶作用引起的腐蚀。上述这些缓蚀剂在抑制油气田 开发过程中的 CO2 腐蚀都具有很好缓蚀效果。
4 缓蚀性能
咪唑啉类缓蚀剂是近 30 年发展起来的一类性 能优异的新型缓蚀剂, 广泛应用于石油、天然气生产 中的有机缓蚀剂, 它对于 碳钢、合 金钢和铜等在含 CO2、H2S 等酸性腐蚀介质中的全面腐蚀、电偶腐蚀 有优良的缓蚀作用, 因而在石油化学工业中有着广 泛的应用。
411 抑制 CO2 腐蚀
CO2 作为石油与天然气的伴生气组分存在于油 气中, CO2 溶于水形成弱酸, 对油气管线产生腐蚀, 国外对此产生严重腐蚀破坏的主要影响因素和腐蚀 防护进行了范围广泛的研究。Chen 和 Wang 等[ 6, 7] 通过交流阻抗在直径为 016mm, 长 15m 的管线中对 多相流条件下的腐蚀进行了大量的研究, 结果表明, 向咪唑啉中加入油对缓蚀性能有很大提高。这主要 是因为咪唑啉是油溶性缓蚀剂, 向体系中加油有助
2006 年第 5 期
高秋英等: 咪唑啉类缓蚀剂的合成及应用研究进展*
19
以油酸、二乙烯三胺和油酸、羟乙基二胺为原料, 加 入二甲苯作为携水剂, 使其在合适的温度范围内发 生缩合反应生成了咪唑啉中间体进而制取了咪唑啉 季铵盐和烷基咪唑啉等咪唑啉缓蚀剂。Niu[ 4] 用油 脂三胺、油脂四胺与丙烯酸、甲基丙烯酸反应制备了 油溶性咪唑啉类缓蚀剂。吴宇峰等[ 5] 用粗环烷酸与 三乙烯四胺, 硫酸二甲酯合成了环烷基咪唑啉季铵 盐缓蚀剂。但 3 种方法各有利弊, 真空催化法的真 空度过高, 反应不完全; 真空度过低, 又有大量的副 产物产生。真空脱水法要使反应进行的完全, 反应 温度就高, 时间较长。潜溶剂法用作携水剂的苯、二 甲苯等除了有毒外, 它们的加入和回重复利用的过 程也较为复杂, 存在着严重的环境污染问题。因此, 环保型的咪唑啉衍生物合成工艺将成为缓蚀剂合成 的一个发展方向。
1 结构及特性
咪唑啉类缓蚀剂品种很多, 咪唑啉衍生物如咪 唑啉的季铵盐、咪唑啉的葵二酸盐、油酸盐以及油酸 盐和二聚酸盐的混合物, 通过四乙烯五胺同脲或硫 脲反应制备的咪唑啉酮和咪唑啉二硫脲以及咪唑啉 的多硫化合物都是有效的缓蚀剂。该类缓蚀剂是一 种两性表面活性剂, 最早是由 Hans1S1Mannheimer 在 50 年代开发的。一般由 3 部分组成, 具有一个含氮 的五元杂环( A) , 杂环上与 N 成键的含有官能团的
收稿日期: 2006- 03- 28 基金项目: 湖北省自然科学基金资助项目( 2005ABA308) 作者简介: 高秋英( 1982- ) , 女, 河南开封 人, 长江大 学在读硕 士研
究生, 主要从事油气田应用化学方面的研究工作。
支链 R1( B, 如酰胺官能团、胺基官能团、羟基等) 和 长的碳链支链 R2( C) 。
Sum 128 No15
化 学 工程 师 Chemical Engineer
2006 年 5 月
文章编号: 1002- 1124( 2006) 05- 0018- 04
综
咪唑啉类缓蚀剂的
述
合成及应用研究进展*
高秋英, 梅 平, 陈 武, 艾俊哲
( 长江大学 化学与环境工程学院, 湖北 荆州 434023) 摘 要: 本文综述了咪唑啉类缓蚀剂的合成方法、缓蚀性 能及其缓 蚀机理的研 究与应用 现状, 并探 讨 了咪唑啉类缓蚀 剂的发展方向。 关键词: 咪唑啉类缓蚀剂; 合成; 应用 中图分类号 :TQ05019 文 献标识码: A
极型, 提出了咪唑啉环上支链的长短以及官能团的 有无对咪唑啉缓蚀剂的性能影响规律, 这为其他工 作者在研究咪唑啉缓蚀剂的缓蚀性能方面提供了极 大的便利。宁朝辉[ 14] 等研究了新型油溶性和水溶
性咪唑啉酰胺缓蚀剂对 H2S 在炼油厂常减压蒸馏系 统腐蚀的缓蚀性能, 缓蚀率均达 95% 以上。
413 抑制酸化腐蚀
415 抑制油田污水腐蚀
油田污水主要包括采油废水、钻井废水及站内 其他类型的含油污水。水是石油的天然伴生物, 也 是造成石油化学工业中金属设备腐蚀过程中起主导 作用的, 唯一不可缺少的因素。油田污水水质复杂, 矿化度高( Cl- 浓度高) , 溶解有 H2S、CO2 等腐蚀气 体以及存有大量的硫酸盐还原菌等微生物, 这些因 素都会导致金属设备和管道的严重腐蚀。大量的研 究表明, 溶解有盐类、酸类的 CO2 和 H2S 水溶液往往 比单一的 CO2 和 H2S 水溶液腐蚀要严重得多, 腐蚀 速度高几十倍, 甚至几百倍。油田污水的腐蚀给油 田生产带来严重的影响, 因此, 必须对油田污水造成 的腐蚀进行防护。我国从二十世纪 60、70 年代开始 了这方面的工作, 经过几十年的努力, 已经研制出了 一系列油 田污水用缓蚀 剂。近期, 陈武等[ 19- 21] 针 对涠洲 12- 1 污水系统腐蚀结垢状况研制的一种新 型咪唑啉类缓蚀阻垢剂 NY- HGA, 在室内采用静态 挂片法和静态阻垢法对其缓蚀阻 垢性能进行了评 价, 同时还在 12- 1 油田现场对缓蚀阻垢 剂 NYHGA 的缓蚀性能进 行了快速评价。室内评价和现
于缓蚀剂溶解, 使缓蚀性能更好的分布在金属表面, 阻碍金属的腐蚀。梅平 等[ 8- 11] 投入大 量的工作采
用自制高温高压静态腐蚀实验装置, 利用失重法、X 射线光电子能谱及扫 描电镜分析较系统地研 究了
CO2 腐蚀的影 响因素、腐 蚀机理, 发现 温度、CO2 分 压以及 pH 值等是 CO2 腐蚀的主要影响因素, 并研 制出能抑制 CO2 腐蚀的缓蚀剂体系 JS, 能很好抑制 CO2 对 N80 钢的腐蚀。马涛[ 12] 等对咪唑啉进 行改
2 合成方法
目前常用的咪唑啉及其衍生物的合成方法有 3 种, 即真空催化法、真空脱水法、潜溶剂法。真空催 化法是在抽真空的条件下加入特定催化剂, 达到使 时间缩短、收率提高的方法; 真空脱水法是直接用真 空加热脱水的方法; 潜溶剂法是采用苯、二甲苯等溶 剂进行脱水的方法。咪唑啉及其衍生物缓蚀剂的合 成通常可分为两步进行: ( 1) 一般是以 C8 ~ C18的脂 肪酸与多胺缩合脱去 2mol 水, 形成环状咪唑啉中间 体, 多胺多为羟乙基二胺, 二乙烯三胺、三乙烯四胺 和四乙烯五胺等; ( 2) 咪唑啉中间体与可引入阴离子 官能团的季铵化试剂进行季铵化反应。张光华等[ 3]
近年来, 油气井酸化技术作为油气田增产回注 的一项技术措施, 在各个油田得到了广泛的应用, 然 而由于应用酸液的注入, 使油气井管材和井下金属 设备发生腐蚀。在国外由于合成咪唑啉缓蚀剂所用
的脂肪胺来源较广, 价格低廉且毒性较低, 因此, 应 用比较广泛。
上世纪 70 年代末, 四川石油管理局成功解决深 井酸化腐蚀问题, 标志我国开始了油气井酸化问题 的广泛研究。90 年Baidu Nhomakorabea后期, 国内胜利油田使用环烷 酸咪唑啉二酰胺聚氧乙烯醚, 经盐酸季铵化反应制 得水溶性好、缓蚀效率高( 大于 9919% ) 的环烷酸二 酰胺聚氧乙烯醚季铵盐阳离子酸化缓蚀剂, 取得了 良好的缓蚀效果。张玉英[ 15] 等采用棉籽油与二乙 烯三胺合成咪唑啉, 然后再经过聚合和复盐化制取 了咪唑啉类油田酸化缓蚀剂- CIDS- 1, 并利用静态
性合成了一种对 A3 钢在饱和 CO2 盐水体系中的腐 蚀缓蚀率达到 95% 以上的一种改性咪唑啉缓蚀剂。
412 抑制 H2S 腐蚀
H2S 的腐蚀与防护是石油天然气开采和石油炼 制过程中经常遇到和急需解决的问题。近年来, 随 着高含 S 原油的开采和炼制, H2S 的腐蚀问题日益 突出, 其中常减压蒸馏塔系统的腐蚀问题尤为突出。 曹楚南院士[ 13] 等工作者采用 EIS 和极 化曲线技术 系统的研究和分析了低碳钢在 H2S 的水溶液中的腐 蚀电化学行为和动力学规律, 从而发现了 H2S 离解 成 HS- 和 S2- , 吸附在设备表面, 生成硫化物的腐蚀 机理。同时合成了 14 种具有不同结构和官能团的 咪唑啉类缓蚀剂, 并对其缓蚀性能进行了评价, 发现 所合成的咪唑啉缓蚀剂中阳极型缓蚀剂性能优于阴
20
高秋英等: 咪唑啉类缓蚀剂的合成及应用研究进展*
2006 年第 5 期
失重法对其缓蚀性能进行了研究。结果发现, 该缓 蚀剂是无毒无味, 配伍性好, 无地层伤害的缓蚀剂。 适用于 150 e 以下油层酸化缓蚀, 在胜利、大港、华 北油田应用, 取得了良好的缓蚀效果, 同时该缓蚀剂 的合成工艺也填补了咪唑啉聚醚复盐型缓蚀剂的国 内空白。邱海燕等[ 16] 合成了三苯环咪唑啉季铵盐 阴极型的复合缓蚀剂, 对油气田酸化腐蚀的缓蚀率 能达到 99% 以上。
Development on synthesis and application of imidazoline corrosion inhibitor* GAO Qiu- ying, MEI Ping, CHEN Wu, AI Jun- zhe
( College of Chemical and Environmental Engineering, Yangtze U niversity, Jingzhou 434023, China) Abstract: This article summarized the research and the application of the synthetic methods, the inhibiting corrosion capability and its inhibiting corrosion mechanism of the imidazoline corrosion inhibitor1 Some development directions of imidazoline corrosion inhibitor were discussed in future1 Key words: imidazoline corrosion inhibitor ; synthesis; application
咪唑啉类缓蚀剂无特殊刺激性气味, 热稳定性 好, 毒性低, 突出特点是当金属与酸性介质接触时, 可 在金属表面形成单分子吸附膜, 以改变 H+ 的氧化还 原电位, 也可络合溶液中的某些氧化剂, 降低其电极 电位来达到缓蚀的目的。咪唑啉环上的 N 原子的化 合价变成五价形式的季铵盐之后, 季铵阳离子被带负 电的金属表面吸附, 对阳离子放电有很大影响, 从而 有效地抑制阳极反应; 另外, 季铵盐上的阴离子对阳 离子缓蚀剂的静电吸附也有很大的影响。