油酸咪唑啉的合成及其缓蚀性能研究
刘华荣;徐立丹;陈武;梅平
【摘 要】以油酸、二乙烯三胺为原料合成了一种新型油酸咪唑啉缓蚀剂,采用静态挂片失重法评价了油酸咪唑啉及复配油酸咪唑啉在酸性介质中的缓蚀性能. 【期刊名称】《长江大学学报（自然版）理工卷》
【年(卷),期】2006(003)001
【总页数】3页(P22-24)
【关键词】油酸咪唑啉;静态挂片法;酸性介质;缓蚀性能
【作 者】刘华荣;徐立丹;陈武;梅平
【作者单位】长江大学化学与环境工程学院,湖北,荆州,434023;长江大学化学与环境工程学院,湖北,荆州,434023;长江大学化学与环境工程学院,湖北,荆州,434023;长江大学化学与环境工程学院,湖北,荆州,434023
【正文语种】希洛人中 文
【中图分类】TE988.2
东邪西毒2011酸化是油田广泛采用的解堵增产措施，但是在作业过程中酸化液体系会对设备管线造成严重腐蚀，腐蚀会导致重大的生产安全事故。为了避免酸化腐蚀的发生，必须解决酸化过程中的腐蚀问题。解决酸化腐蚀最有效的途径是，在酸化液体系中加入缓蚀剂[1]，减缓酸化液对设备管线的腐蚀，以达到行业标准规定的腐蚀速率(≤10g/( m2·h))的要求。咪唑啉类缓蚀剂是一类广泛使用的酸化液缓蚀剂[2～4]。笔者以油酸、二乙烯三胺为原料，合成了一种新型缓蚀剂油酸咪唑啉(OAC)，并采用静态挂片失重法评价了OAC及复配OAC在酸性介质中的缓蚀性能。 1 试验部分写眞
1.1 仪器与试剂
所用试验仪器有电动搅拌器、三口烧瓶、控热电热套、恒温水浴、恒温烘箱、分析天平及常规玻璃仪器。所用试剂有油酸、二乙烯三胺、表面活性剂SA-01等，均为工业品。
1.2 油酸咪唑啉的合成
在装有温度计、电动搅拌器和回流冷凝器的250ml三口烧瓶中，加入19.0g油酸，接通回流冷凝水，开动搅拌器，同时缓慢加入12.0g二乙烯三胺；加料完毕，接通电源加热升温至一定温度，反应数小时；停止加热，冷却后即得油酸咪唑啉(OAC)。
1.3 缓蚀性能评价
参照石油天然气行业标准SY/5273-1991中的静态挂片失重法[5]，对缓蚀剂OAC在不同酸性腐蚀介质中的缓蚀性能进行了评价。挂片材料为N80钢片。试验前钢片用细砂纸打磨光洁，再用石油醚、无水乙醇清洗干净后，干燥称重备用。试验温度70±1℃，挂片时间8h。取出挂片用水冲洗并用毛刷清除腐蚀产物。用滤纸擦干，将钢片置于干燥器中干燥12h，用分析天平称准至0.1mg[6]。
1.4 腐蚀速率及缓蚀率的计算
腐蚀速率=
缓蚀率= ×100%
2 结果与讨论
2.1 盐酸介质中的腐蚀与缓蚀试验
配制不同质量分数的盐酸(HCl)溶液，将N80钢片浸入溶液中，保持温度为70℃，反应时间为8h。比较不加和加入OAC的试验结果。将腐蚀前后的钢片进行失重分析，计算腐蚀速率，所得结果如表1所示。
表1 OAC在盐酸溶液中的腐蚀速率OAC加量/mg·L-1不同HCl加量时的腐蚀速率/g·m-2·h-13%HCl6%HCl9%HCl12%HCl098.0109.0119.0150.0508.311.514.819.01003.55.67.48.82002.64.76.97.62502.14.36.67.2
从表1可以看出，70℃时，加与不加OAC时，随着HCl浓度的增加，腐蚀速率均呈增大趋势。加入OAC后，随缓蚀剂加量的增加，腐蚀速率逐渐减小。当OAC浓度达到200mg/L后，腐蚀速率减小已经不太明显。表明OAC对N80钢片在HCl介质中的腐蚀具有较好的抑制作用。在HCl浓度≤12%，OAC加量≥100mg/L时，可满足腐蚀速率≤10g/(m2·h)的要求。
引力坍缩
2.2 介质中的腐蚀与缓蚀试验
表2 OAC在溶液中的腐蚀速率OAC加量/mg·L-1不同HF加量时的腐蚀速率/g·m-2·h-11%HF2%HF3%HF062.7120.0178.05046.5102.3175.210038.884.6125.220021.345.284.125020.241.681.3
配制不同质量分数的(HF)溶液，将N80钢片浸入溶液中，保持反应温度70℃，反应时间为8h。比较不加和加入OAC的试验结果。将腐蚀前后的钢片进行失重分析，计算腐蚀速率，所得结果如表2所示。
从表2可以看出，70℃时，加与不加OAC时，随着HF浓度的增加，腐蚀速率均呈增大趋势。加入OAC后，随缓蚀剂加量的增加，腐蚀速率逐渐减小。当OAC浓度达到200mg/L后，腐蚀速率减小已经不太明显。表明OAC对N80钢片在HF介质中的腐蚀具有一定的抑制作用，但不能达到腐蚀速率≤10g/(m2·h)的要求。
2.3 12%HCl+3%HF混合介质中的腐蚀与缓蚀试验
采用上述相同的方法测定了70℃，12%HCl+3%HF混合酸液介质中加入不同浓度OAC后的缓蚀效果，并与空白试验结果进行了对照，所得结果如表3所示。
表3 OAC在12%HCl+3%HF中的缓蚀效果OAC加量/mg·L-1腐蚀速率/g·m-2·h-1缓蚀率/%02
41.5-50173.528.2100126.147.815080.266.820038.684.025014.394.1
从表3可以看出，70℃时，在12%HCl+3%HF混合酸液中，N80钢的腐蚀速率达到241.5g/(m2·h)，比12%HCl对N80钢的腐蚀速率(150.0 g/(m2·h))和3%HF对N80钢的腐蚀速率(178.0g/(m2·h))之和(328.0 g/(m2·h))要小。加入OAC后，随着缓蚀剂加量的增加，腐蚀速率逐渐减小。当OAC加量达到250mg/L时，腐蚀速率为14.3 g/(m2·h)，还不能满足腐蚀速率≤10 g/(m2·h)的要求。
2.4 复配油酸咪唑啉缓蚀剂的缓蚀效果试验
文献[7]指出，在缓蚀剂中加入少量表面活性剂，可增加缓蚀剂的缓蚀效果。鉴于此，笔者在腐蚀介质中加入表面活性剂SA-01，测定了70℃时12%HCl+3%HF混合酸液介质中加入不同浓度OAC后的腐蚀速率，所得结果如表4所示。
由表4可以看出，随着表面活性剂SA-01加量的增加(0～20mg/L)，N80钢在12%HCl+3%HF混合酸液介质中的腐蚀速率呈下降趋势；当进一步增大SA-01的加量(>20mg/L)时，腐蚀速率反而还略有升高。这可能是由于在OAC中加入少量表面活性剂SA-
01时，可增加缓蚀剂在腐蚀介质中的分散性和渗透性，在金属表面形成有效的、完整的吸附膜，增强了缓蚀剂的缓蚀效果。当表面活性剂SA-01浓度进一步增大时，可能是由于表面活性剂SA-01在N80钢表面的吸附性较OAC要强，从而降低了OAC的缓蚀性能的缘故。在12%HCl+3%HF混合酸液中，加入200mg/L的OAC和20mg/L的SA-01后，可使N80钢的腐蚀速率降至7.2 g/(m2·h)，达到腐蚀速率≤10 g/(m2·h)的要求。
表4 加入SA-01后OAC在12%HCl+3%HF混合酸液中的腐蚀速率SA-01加量/mg·L-1不同OAC加量时的腐蚀速率/g·m-2·h-10/mg·L-150/mg·L-1100/mg·L-1150/mg·L-1200/mg·L-1250/mg·L-10241.5173.5126.180.238.614.35226.1136.3106.670.332.712.810187.6103.876.552.320.110.615132.687.558.719.610.88.920105.163.226.511.37.24.830116.472.132.218.512.38.450138.681.541.321.318.215.1
2.5 复配油酸咪唑啉缓蚀剂的缓蚀机理探讨
咪唑啉类缓蚀剂为吸附性缓蚀剂[8]。一方面，油酸咪唑啉分子中氮原子上的孤对电子与金属表面铁原子上的空d轨道配位成键，产生化学吸附；另一方面，分子中的双键也可以通过π键的作用在金属表面发生化学吸附；再一方面，在酸性水溶液中，具有含氮五元杂环的咪唑啉可生成带正电的季铵阳离子，被带负电的金属表面所吸附，阻止H+接近金属表面，
对H+放电具有较大的抑制作用。同时，当油酸咪唑啉(OAC)中加入少量表面活性剂(SA-01)后，可增加缓蚀剂在酸性介质中的分散性和渗透性，增强缓蚀剂的缓蚀效果。
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3 结 论
1)以油酸、二乙烯三胺为原料合成了一种新型油酸咪唑啉缓蚀剂。合成的油酸咪唑啉缓蚀剂在盐酸溶液中对N80钢具有较好的缓蚀作用，但在溶液中对N80钢的缓蚀作用较差。
2)在盐酸与的混合酸液体系中，油酸咪唑啉缓蚀剂对N80钢具有一定的缓蚀作用。加入表面活性剂(SA-01)后，可改善油酸咪唑啉缓蚀剂的缓蚀性能。在12%+3%HF混合酸液中，加入200mg/L OAC和20mg/L的SA-01后，可使N80钢的腐蚀速率降至7.2 g/(m2·h)，达到腐蚀速率≤10g/(m2·h)的要求。
3)复配油酸咪唑啉缓蚀剂的缓蚀机理主要是吸附成膜机制。少量表面活性剂的加入，其作用是改善了油酸咪唑啉在酸性介质中的分散性和渗透性。
[参考文献]
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