The Synthesis and Evaluation of a Novel Inhibitor DN for Carbon Dioxide Corrosion

During the oil and gas wells exploitation and transportation, carbon dioxide corrosion is one of main reasons for the corrosion of metallic materials. So the methods of preventing and reducing carbon dioxide corrosion have become a widely focused problem. The foreign and domestic practices and experiences show that as an economic, effective and versatile metal corrosion control method, corrosion inhibitor protection technology is suitable for application in oil and gas transportation system. This paper, through the indoor experiment with benzyl chloride, using quinoline as raw materials, synthesizes a kind of quinoline quaternary ammonium salt. The obtained product benzyl chloride quinoline compounded with OP-10 and ethanol to get a novel inhibitor DN for carbon dioxide corrosion, and to evaluate its performance.

基于量子化学计算优化的氮掺杂碳量子点缓蚀剂制备及其缓蚀性能

[目的]氮掺杂碳量子点(N-CQDs)作为一种绿色高效的新型缓蚀剂,在腐蚀控制领域具有巨大的应用潜力。但由于其结构无法精确调控,很难对制备N-CQDs的众多前驱体进行筛选。[方法]依据密度泛函理论(DFT),通过Fukui指数计算各前驱体分子的优先反应活性位点,确定前驱体分子间一步脱水缩合反应产物的分子结构,并进行全局参量和局部参量的计算,分析了采用柠檬酸分别与乙二胺、尿素和氨基胍盐酸盐作为前驱体所合成的3种N-CQDs的缓蚀性能,再通过称重法对水热法合成的3种N-CQDs的缓蚀性能进行验证,优选出缓蚀性能最佳的缓蚀剂。采用紫外可见吸收光谱、荧光光谱和高分辨率场发射透射电镜表征优选缓蚀剂的荧光性能和表面形貌,并以电化学方法和表面分析方法研究此缓蚀剂对Q235碳钢在0.5 mol/L硫酸溶液中的缓蚀机理。[结果]以柠檬酸和氨基胍盐酸盐为前驱体制备的N-CQDs-3缓蚀性能最佳,且试验结果和理论计算结果一致。N-CQDs-3在紫外激发光下显示蓝绿光,平均粒径为(2.5±0.8)nm。该缓蚀剂是一种混合型缓蚀剂,主要通过物理和化学吸附同时抑制金属在酸溶液中腐蚀反应的发生,其对Q235碳钢在0.5 mol/L硫酸溶液中的缓蚀效率最高可达95.3%。[结论]通过量子化学计算方法对制备N-CQDs所用的前驱体进行筛选,提前预测其缓蚀性能,可提高试验效率。

二硫代氨基甲酸盐改性香兰素对铜的缓蚀行为

针对铜在NaCl溶液中腐蚀的特点,以二硫化碳、乙二胺、香兰素为原料合成了DTCV(二硫代氨基甲酸盐改性香兰素),采用电化学方法、SEM(扫描电子显微镜)和EDS(能量色散谱)评价DTCV在质量分数为3%的NaCl溶液中对铜的缓蚀性能,并探讨其在铜表面的吸附行为。结果表明:DTCV同时抑制铜电极的阳极反应过程和阴极反应过程。当添加0.30 mmol/L的DTCV时,其缓蚀效率可以达到98.34%。DTCV的吸附方式为化学吸附,且符合Langmuir吸附等温模型。DTCV可以认为是铜在氯化钠溶液中的良好缓蚀剂。

炼化装置腐蚀防护用新型抗高温缓蚀剂的制备及性能评价

为了降低炼化厂换热器等装置的腐蚀速率,延长其使用寿命,以有机胺单体、甲醛和苯丙酮为原料,通过室内实验制备了一种适合炼化装置腐蚀防护用的新型抗高温缓蚀剂HTS-2,对缓蚀剂的合成工艺条件进行了优化,并考察了其腐蚀防护效果。结果表明:当各原料配比中醛、酮、胺的物质的量比为1∶1∶1、合成反应温度为80℃、反应时间为12 h、盐酸用量为8 mL时,新型抗高温缓蚀剂HTS-2的收率最高,可以达到96.7%。随着抗高温缓蚀剂HTS-2质量分数的逐渐增大,腐蚀速率逐渐减小;随着腐蚀实验温度的逐渐升高,腐蚀速率逐渐增大。当新型抗高温缓蚀剂HTS-2的质量分数为2%、腐蚀实验温度为150℃时,目标炼化厂换热器装置钢材的腐蚀速率低至0.097 mm·a^(-1)。研究结果,表明缓蚀剂HTS-2的耐温性能较好,能够满足炼化装置在高温条件下的腐蚀防护需求。

天然气输送管道用新型缓蚀剂的制备及性能研究

为有效降低天然气输送管道的腐蚀速率,提高管道的运行效率,以植物油酸、多乙烯多胺和尿素为原料,通过两步法制备了一种天然气集输管道用新型缓蚀剂XHT-1。以合成产物产率为评价指标,对中间产物X和最终产物XHT-1的合成工艺进行了优化,并以缓蚀率为评价指标,对新型缓蚀剂XHT-1的腐蚀防护效果进行了评价。结果表明,当植物油酸和多乙烯多胺的单体摩尔比为1∶1.2、反应温度为130℃、反应时间为3h时,中间产物X的产率最大(90.6%);当中间产物X和尿素单体摩尔比为1∶0.8、反应温度为140℃、反应时间为4h时,新型缓蚀剂XHT-1的产率最大(98.2%)。新型缓蚀剂XHT-1的浓度越大,缓蚀率相对就越大,当XHT-1的浓度为300mg·L^(-1)时,缓蚀率可达到95.8%,缓蚀效果较好。研究结果认为,新型缓蚀剂XHT-1能够用于目标天然气输送管道的腐蚀防护中。

环保型缓蚀剂在油气管道腐蚀防护中的应用

为了延缓油气集输管道的腐蚀速率,延长管道的使用寿命,室内以丙烯酸(AA)、顺丁烯二酸酐(MA)以及丙烯酸酯(AE)为原料,制备了一种环保型缓蚀剂HBY-2,优化了合成工艺条件,并评价了其防腐蚀效果。实验结果表明:在单体的质量分数为20%、单体配比n(AA)∶n(MA)∶n(AE)=1.2∶1.2∶1.0、引发剂加量为0.5%、反应温度为80℃、反应时间为5 h的合成条件下,制备的环保型缓蚀剂HBY-2的缓蚀效果最好。当HBY-2的加量为0.3%时,缓蚀率可以达到98.7%,腐蚀防护效果较好。在相同的实验条件下,环保型缓蚀剂HBY-2的缓蚀效果明显优于钨酸钠、钼酸钠、硫脲和咪唑啉。现场应用结果表明,油井集输管道中添加缓蚀剂HBY-2后,挂片的腐蚀速率均明显降低。研究结果认为,制备的环保型缓蚀剂HBY-2能够满足油气集输管道的腐蚀防护需求,降低管道的腐蚀速率,延长其使用寿命。

环保型缓蚀剂在油气管道腐蚀防护中的应用

为了延缓油气集输管道的腐蚀速率,延长管道的使用寿命,实验室以丙烯酸(AA)、顺丁烯二酸酐(MA)以及丙烯酸乙酯(EA)为原料,制备了一种环保型缓蚀剂HBY-2,优化了合成工艺条件,并评价了其防腐蚀效果。实验结果表明:在单体的质量分数为20%,单体配比为AA∶MA∶EA=1.2∶1.2∶1.0,引发剂加量为0.5%,反应温度为80℃,反应时间为5 h的合成条件下,制备的环保型缓蚀剂HBY-2的缓蚀效果最好。当HBY-2的加量为0.3%,腐蚀时间为30天时,缓蚀率仍可以达到97.5%,长效腐蚀防护效果较好。在相同的实验条件下,环保型缓蚀剂HBY-2的缓蚀效果明显优于钨酸钠、钼酸钠、硫脲和咪唑啉。现场应用结果表明,油井集输管道中添加缓蚀剂HBY-2后,挂片的腐蚀速率均明显降低。研究结果认为,制备的环保型缓蚀剂HBY-2能够满足油气集输管道的腐蚀防护需求,降低管道的腐蚀速率,延长其使用寿命。

N,N'-二(4,6-二氨基酸基-1,3,5-三嗪基)-己二胺的合成及缓蚀性能

以三聚氯氰为母体,接入氨基酸(2-氨基乙酸、3-氨基丙酸、4-氨基丁酸、6-氨基己酸)和1,6-己二胺,设计、合成了N,N’-二[4,6-二(2-氨基乙酸基)-1,3,5-三嗪基]-己二胺(TFYJ)、N,N’-二[4,6-二(3-氨基丙酸基)-1,3,5-三嗪基]-己二胺(TFBJ)、N,N’-二[4,6-二(4-氨基丁酸基)-1,3,5-三嗪基]-己二胺(TFDJ)、N,N’-二[4,6-二(6-氨基己酸基)-1,3,5-三嗪基]-己二胺(TFJJ)4个缓蚀剂。利用FTIR、1HNMR、MS对其结构进行了表征。通过静态失重法、电化学法测试了45#碳钢在1mol/L盐酸中的缓蚀性能,量化计算了TFJJ的最高占据分子轨道能量值、最低未占据分子轨道能量值、Fukui指数,分析了缓蚀机理。结果表明,4个目标缓蚀剂在1 mol/L盐酸中对45#碳钢表现出优异的缓蚀效果。20℃下,质量浓度为100 mg/L的TFJJ缓蚀率达到了98.37%(失重法)。制备的缓蚀剂是以阴极为主的混合型缓蚀剂。TFJJ符合Langmuir等温吸附方程,是以化学吸附为主的自发过程,其缓蚀作用发生在三嗪环和氨基上的N原子及羧酸基团上的C、O原子上。与市售缓蚀剂NEUF485相比,合成的产品缓蚀率提高了5.90%~10.62%,TFJJ在质量浓度为600 mg/L的硬水下仍具有良好的耐硬水性。

大分子有机磷多氨基多醚基亚甲基膦酸(PAPEMP)的合成与性能研究

介绍了以端氨基聚醚DIA、三氯化磷、盐酸为原料,合成新型水处理药剂大分子有机磷PAPEMP的方法[1],并用常规的水处理药剂评价方法对HEDP、ATMP、DTPMP、PBTCA等药剂进行了阻碳酸垢试验、阻磷酸垢试验、极限碳酸盐试验及缓蚀性能试验的对比。试验结果表明,在同等条件下,大分子有机磷PAPEMP具有优良的阻垢性能,在极限水质条件下,碳酸钙垢阻垢率达到95%以上。并且与阳极型缓蚀剂复配,具有良好的协同作用、缓蚀性能,阻垢性能及协同性能随使用剂量增加而性能提高。同时,大分子有机磷PAPEMP在油田水处理、海水淡化、纺织印染、建筑材料、生物医药等众多领域具有广泛的应用。

聚天冬氨酸的合成

Polyaspartic acid(PASP) was prepared by hydrolysis of the polysuccinimide, which was mechanochemically synthesized from maleic anhydride and ammonium hydroxide in nitrogen atmosphere protection. The scale and corrosion inhibitions of PASP was evaluated and compared with 2-phosphonobutane-1,2,4-tricar- boxylic acid(PBTCA), 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid(HEDP) and hydrolyzed polymaleic anhydride(HPMA). The results revealed that the inhibition of the PASP is close to that of PBTCA and HEDP, but much better than that of HPMA.

咪唑啉季铵盐缓蚀剂的合成与复配研究

以油酸、二乙烯三胺及硫酸二甲酯为主要原料,二甲苯为携水剂,合成咪唑啉季铵盐。结果表明,咪唑啉季铵盐的最佳合成条件为:二乙烯三胺与油酸摩尔比为1.2∶1,二甲苯10 mL,酰胺化温度160℃,反应时间2 h,环化温度200℃,环化时间6 h,季铵化试剂为硫酸二甲酯,季铵化反应温度50℃,季铵化反应时间2.5 h。4 mg/L加量的咪唑啉缓蚀剂在模拟盐水介质中的缓蚀率可达到90.1%。当其与丙炔醇、碘化钾、十二烷基硫酸钠(SDS)单独复配时,在合适的复配比例下,均具有良好的协同效应。

咪唑啉衍生物缓蚀剂的研究

叙述了咪唑啉衍生物药剂的合成过程 ,对单一、复合咪唑啉衍生物药剂的缓蚀、阻垢性能进行了试验 ,与其它缓蚀剂作性能对比试验。合成的咪唑啉衍生物缓蚀剂将用于解决吉林油田污水腐蚀问题 ,讨论了该缓蚀剂在试验水中的作用机理。

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。

硫酸介质中二硫代氨基甲酸钠对碳钢的缓蚀机理

为探讨二硫代氨基甲酸钠缓蚀剂在硫酸中对碳钢的缓蚀机理,以胺和CS2为起始反应物,制备出一系列二硫代氨基甲酸盐类缓蚀剂,进行了红外光谱分析.采用失重法和电化学方法对该缓蚀剂在硫酸中对碳钢的缓蚀作用进行实验.结果表明:二硫代氨基甲酸钠在浓度为0.5mol/L的H2SO4中对碳钢表现出较好的缓蚀性能;在硫酸溶液中,随二硫代氨基甲酸钠缓蚀剂浓度的增加,缓蚀效率相应提高;在H2SO4介质中,二硫代氨基甲酸钠是一个混合型缓蚀剂,氮原子上取代基不同对二硫代氨基甲酸盐类缓蚀剂的缓蚀效率影响较大.

盐水完井液缓蚀剂的合成及性能评价

针对高温高盐的油气开发工程防腐的需要,以乙二胺、甲醛和亚磷酸为主要原料,讨论了反应条件对产物的影响并优选了实验,合成出一种在盐水完井液中使用的缓蚀剂。利用室内挂片失量法对该缓蚀剂体系性能进行了评价。研究结果表明:该缓蚀剂加量小、性能稳定、效果明显、抗温能力强、有较好的抗盐能力。在pH值为5～7,温度低于120℃,加量为0.2g/L时,能使腐蚀速度控制在0.0700mm/a以下,能有效阻止盐水介质的腐蚀。

酸性介质缓蚀剂KA-01的合成与评价

以甲醛、丙酮、苄胺为原料合成了酸性介质缓蚀剂ＫＡ０１，用失重法和电化学方法评价了该剂在盐酸中的缓蚀性能，探讨了该剂的缓蚀机理及该剂与丙炔醇在缓蚀中的协同效应。

新型咪唑啉类缓蚀剂的合成、结构表征及缓蚀性能研究

用我国富产的天然油料与多胺反应制取了咪唑啉类缓蚀剂，使用红外光谱、紫外光谱、１３Ｃ核磁共振谱、质谱方法对合成产物进行了结构表征，对此类缓蚀剂在盐酸和ＣＯ２饱和盐水中对碳钢的缓蚀效果进行了研究。

芳香酮曼尼希碱系列酸化缓蚀剂研究

以芳香酮、甲醛和四种有机胺为原料,在实验室合成了四种曼尼希碱酸化缓蚀剂MNX,复配以四种增效剂,制备出了YSH系列高温酸化缓蚀剂。用静态失重法对合成出的MNX系列母体缓蚀剂和YSH系列高温酸化缓蚀剂进行了性能评价与对比,并对其缓蚀机理进行了探讨。结果表明,YSH系列高温酸化缓蚀剂耐温可达150℃,在盐酸、氢氟酸和土酸中均具有良好的缓蚀性能。

咪唑啉型缓蚀剂的合成及其缓蚀行为

以椰油酸和二乙烯三胺为反应物、二甲苯为携水剂,制备了烷基咪唑啉类缓蚀剂,研究了该缓蚀剂的制备工艺、分子结构与在锅炉水系统的缓蚀性能的关系。结果表明,温度、反应时间和反应物比例是合成产率的关键因素,烷基咪唑啉衍生物在锅炉水中对碳钢的缓蚀率可达80%以上,缓蚀剂强烈地抑制了腐蚀的阳极溶解过程,对阴极去极化过程也有一定的抑制作用,可认为是碳钢的以阳极为主的混合性缓蚀剂。该缓蚀剂抑制腐蚀的原因是在碳钢表面缓蚀剂吸附成膜,有效阻挡了钢表面与水的接触。

油酸基咪唑啉缓蚀剂的合成与缓蚀性能

以油酸和二乙烯三胺为主要原料,合成了一种咪唑啉缓蚀剂。采用傅立叶红外变换光谱仪(FTIR)测量产品的红外光谱,分析官能团,推断分子结构;采用失重法、Tafel曲线外延法、电化学阻抗技术等对合成的缓蚀剂在模拟气田水环境中的缓蚀性能及缓蚀机理进行了研究。结果表明,合成缓蚀剂的红外光谱中含有较强的咪唑啉特征吸收峰,其氮原子上存在孤对电子,可与金属原子配位结合形成牢固的化学吸附层。缓蚀剂对Q235试样在模拟气田水环境中具有较强的缓蚀作用,当浓度仅为100mg·L^(-1)时缓蚀率即可达到85%左右,并随缓蚀剂浓度增大而增大。缓蚀剂分子在金属表面吸附并成膜,阻止侵蚀性的离子在金属表面吸附和氧原子的扩散,从而起到保护金属的作用,缓蚀剂为阳极型缓蚀剂。