一种用于含硫湿气输送管道的缓蚀剂及其制备方法与流程

本发明属于天然气井地面管道内腐蚀环境中的金属材料腐蚀与防护领域，具体涉及一种用于含硫湿气输送管道的缓蚀剂及其制备方法。

背景技术：

长庆气田地面输气管线的腐蚀特点是微含H₂S、低含二氧化碳，产出水中有不同浓度的HCO₃^-、Cl^-离子等，且腐蚀介质的pH值变化大。服役于该腐蚀环境的地面管线均采用20#普通碳钢，部分管线腐蚀相对严重，生产过程中需要加注缓蚀剂来控制管道内腐蚀。

目前抗天然气地面管线腐蚀的缓蚀剂研究相对较少，针对天然气输送管道内壁防腐缓蚀剂主要以油溶缓蚀剂为主，该类缓蚀剂吸附成膜性较好，比重一般为0.85～0.98g/cm³，适用于单纯高含CO₂腐蚀的腐蚀环境，在管线积液含水量和液面都较高的情况下缓蚀效果差，对于高含水高矿化度管线积液处腐蚀环境保护效果有限。所以，有针对性的研制适用于含硫湿气输送管到的缓蚀剂有着重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于含硫湿气输送管道的缓蚀剂及其制备方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明制备的缓蚀剂具有用量小，有效期长，成本低等优点，应用在实际生产中可有效控制管线腐蚀，保证安全生产。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于含硫湿气输送管道的缓蚀剂，以质量份数计，其制备原料包括：35～50份中间产物，3.2～4.8份硫脲，1.2～2.4份磷酸三乙醇胺，1.2～2.4份亚硫酸以及40～60份水，所述中间产物的制备原料包括月桂酸和四乙烯五胺，且月桂酸和四乙烯五胺的质量比为1：(1～2)。

进一步地，以质量份数计，其制备原料包括：42份中间产物，4份硫脲，2份磷酸三乙醇胺，2份亚硫酸以及50份水，所述中间产物的制备原料包括月桂酸和四乙烯五胺，且月桂酸和四乙烯五胺的质量比为1：1.1。

进一步地，所述中间产物的制备方法为：将月桂酸、四乙烯五胺加入反应器后进行蒸馏反应，再以氯乙酸钠/碱作为催化剂进行催化反应，冷却至室温即得中间产物。

进一步地，所述的蒸馏反应具体为：在150±5℃下反应3h，然后升温至230℃反应2h。

进一步地，所述的催化反应具体为：在180±5℃条件下搅拌反应1～1.5h。

进一步地，所述缓蚀剂适用于pH值为3.5-6.5，H₂S含量≦100mg/m³、CO₂含量≦1％、矿化度在50～100g/L的腐蚀环境。

一种用于含硫湿气输送管道的缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将月桂酸和四乙烯五胺按照1：(1～2)的质量比加入反应器后进行蒸馏反应，再以氯乙酸钠/碱作为催化剂进行催化反应，然后冷却至室温即得中间产物；

步骤二：将35～50份中间产物与3.2～4.8份硫脲在150±5℃温度下反应，再加入1.2～2.4份磷酸三乙醇胺和1.2～2.4份亚硫酸磷化1-2h，然后降温至50±5℃，加入40～60份水溶解并冷却到室温即得到用于含硫湿气输送管道的缓蚀剂。

进一步地，步骤一中蒸馏反应具体为：在150±5℃下反应3h，然后升温至230℃反应2h。

进一步地，步骤一中催化反应具体为：在180±5℃条件下搅拌反应1～1.5h。

进一步地，所制备的缓蚀剂适用于pH值为3.5-6.5，H₂S含量≦100mg/m³、CO₂含量≦1％、矿化度在50～100g/L的腐蚀环境。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明的缓蚀剂是一种水溶性的化学药剂，比重为1.02g/cm³左右，在高矿化度产水量和液面都较高的情况下缓蚀效果良好。在湿气输送管道低含H₂S(﹤100mg/m³)，低含CO₂(﹤1％)、高矿化度水(50～100g/L)的腐蚀环境下，加药量为30～50ppm，电化学缓蚀率均在85％以上，失重缓蚀率在80％以上或绝对腐蚀速率小于行业标准值0.076mm/a，该缓蚀剂具有用量小，有效期长，成本低等优点，应用在实际生产中可有效控制管线腐蚀，保证安全生产。

本发明方法通过引入杂化原子硫和含磷的极性基团，使其与Fe²⁺络合转化成不溶性的硫化铁保护膜；利用环烷基空间排列整体，金属表面吸附性好的特点，设计有多吸附中心的咪唑啉衍生物缓蚀剂主体化合物，使其保护面积增大，减少缓蚀剂用量；同时加入亚磷酸，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，进一步加强醇胺基团和磷酸根之间的协同作用，由于其支链非常多，在膜破损时具有自修复的能力，最后利用天然气管线本身含有的凝析油/原油的协同作用，来实现缓蚀剂的宽适应性和高效的要求。

附图说明

图1为加入本发明缓蚀剂前腐蚀挂片微观形貌；

图2为加入本发明缓蚀剂后腐蚀挂片微观形貌。

具体实施方式

下面对本发明的实施方式做进一步详细描述：

一种用于含硫湿气输送管道的缓蚀剂，以质量份数计，其制备原料包括：35～50份中间产物，3.2～4.8份硫脲，1.2～2.4份磷酸三乙醇胺，1.2～2.4份亚硫酸以及40～60份水，所述中间产物的制备原料包括月桂酸和四乙烯五胺，且月桂酸和四乙烯五胺的质量比为1：(1～2)，更优化的，其制备原料包括：42份中间产物，4份硫脲，2份磷酸三乙醇胺，2份亚硫酸以及50份水，所述中间产物的制备原料包括月桂酸和四乙烯五胺，且月桂酸和四乙烯五胺的质量比为1：1.1。

中间产物的制备方法为：将月桂酸、四乙烯五胺反应物料加入反应器后在150±5℃下反应3h，然后升温至230℃反应2h，再以氯乙酸钠/碱作为催化剂，在180±5℃条件下搅拌进行催化反应1～1.5h，冷却至室温即得中间产物。

一种用于含硫湿气输送管道的缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将月桂酸和四乙烯五胺按照1：(1～2)的质量比加入反应器后在150±5℃下反应3h，然后升温至230℃反应2h，再以氯乙酸钠/碱作为催化剂，在180±5℃条件下搅拌进行催化反应1～1.5h，然后冷却至室温即得中间产物；

步骤二：将35～50份中间产物与3.2～4.8份硫脲在150±5℃温度下反应，再加入1.2～2.4份磷酸三乙醇胺和1.2～2.4份亚硫酸磷化1-2h，然后降温至50±5℃，加入40～60份水溶解并冷却到室温即得到用于含硫湿气输送管道的缓蚀剂。

本发明提供的缓蚀剂适用于pH值为3.5-6.5，H₂S含量≦100mg/m³、CO₂含量≦1％、矿化度在50～100g/L的腐蚀环境。

下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：

实施例1

在安装分水器、回流冷凝管和搅拌器的三口烧瓶上，按1：1.05的质量比将月桂酸、四乙烯五胺反应物料加入反应器后，在(150±5)℃下反应3h，迅速升温至230℃进行反应2h，反应过程中不断有水馏出，高温脱水后，再以氯乙酸钠/碱作为催化剂，在180±5℃条件下搅拌进行催化反应1h，冷却至室温得中间产物。

将质量份分别为35份中间产物与4.8份硫脲在(150±5)℃反应3h，此后加入2.4份磷酸三乙醇胺及1.2份亚磷酸磷化1h，后降温至(50±5)℃加入60份的水中充分溶解，冷却到常温得到咪唑啉硫磷缓蚀剂。利用正辛烷模拟凝析油的影响，在腐蚀介质(50mg/m³H₂S、0.5％CO₂、60g/L的CaCl₂)中加入30ppm咪唑啉硫磷缓蚀剂，再加入溶液质量分数1％正辛烷，加入正辛烷前后，电化学缓蚀率由76.9％提高到87.8％，复配1％正辛烷缓蚀效果的提升，表明该缓蚀剂与气井凝析油可产生良好的协同效应。

实施例2

在安装分水器、回流冷凝管和搅拌器的三口烧瓶上，按1：1.2的质量比例将月桂酸、四乙烯五胺反应物料加入反应器后，在(150±5)℃下反应4h，迅速升温至230℃进行反应2h，反应过程中不断有水馏出，高温脱水后，再以氯乙酸钠/碱作为催化剂，在180±5℃条件下搅拌进行催化反应1.5h，冷却至室温得中间产物。

将质量份分别为50份中间产物与3.2份硫脲在(150±5)℃反应4h，此后加入1.2份磷酸三乙醇胺及2.4份亚磷酸磷化2h，后降温至(50±5)℃加入40份的水中充分溶解，降温至(50±5)℃后加入50份的水中充分溶解，冷却到常温得到咪唑啉硫磷缓蚀剂。利用正辛烷模拟凝析油的影响，在腐蚀介质(50mg/m³H₂S、0.5％CO₂、60g/L的CaCl₂)中加入30ppm咪唑啉硫磷缓蚀剂，再加入溶液质量分数1％正辛烷，加入正辛烷前后，电化学缓蚀率由79.2％提高到89.8％，复配1％正辛烷缓蚀效果的提升，表明该缓蚀剂与气井凝析油可产生良好的协同效应。

实施例3

在安装分水器、回流冷凝管和搅拌器的三口烧瓶上，按1：1.1的质量比例将月桂酸、四乙烯五胺反应物料加入反应器后，在(150±5)℃下反应5h，迅速升温至230℃进行反应2h，反应过程中不断有水馏出，高温脱水后，再以氯乙酸钠/碱作为催化剂，在180±5℃条件下搅拌进行催化反应1.2h，冷却至室温得中间产物。

将质量份分别为42份中间产物与4份硫脲在(150±5)℃反应2h，此后加入2份磷酸三乙醇胺及2份亚磷酸磷化1.5h，后降温至(50±5)℃加入50份的水中充分溶解，冷却到常温得到咪唑啉硫磷缓蚀剂。利用正辛烷模拟凝析油的影响，在腐蚀介质(50mg/m³H₂S、0.5％CO₂、60g/L的CaCl₂)中加入30ppm咪唑啉硫磷缓蚀剂，再加入溶液质量分数1％正辛烷，加入正辛烷前后，电化学缓蚀率由80.2％提高到91.6％，复配1％正辛烷缓蚀效果的提升，表明该缓蚀剂与气井凝析油可产生良好的协同效应。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。