一种含陈皮提取物的缓蚀剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及缓蚀剂生产
技术领域：
，特别是涉及一种适用于石油管道防腐蚀的含陈皮提取物的缓蚀剂及其制备方法和应用。
背景技术：
：二氧化碳(co2)是油气田开发过程中最主要的腐蚀媒介之一，因为人们在石油开采的时候，为了增加石油的采收率，经常需要向地层中注入co2气体。干燥的co2是不具有腐蚀性的，但当在湿润的情况下时，co2会反应产生碳酸，从而导致钢材的腐蚀，有资料显示，在相同ph下的hcl和h2co3溶液中，h2co3对钢铁材料的腐蚀性更大(高洪斌.二氧化碳对油田集油管线腐蚀的预测[j].石油天然气学报,2006,28(4):410-413)。碳钢因资源丰富，价格低廉，成为了目前常用的工程材料，但是碳钢的耐蚀性较差，因此碳钢的防腐蚀成为了油气田开发过程中一个急需解决的难题。为了减少腐蚀带来的损失，人们尝试了各种各样的防腐蚀技术，如:合理的防腐设计、电化学保护、耐蚀材料防腐、金属表面覆盖层或涂镀层防腐、在腐蚀介质中添加缓蚀剂等方法。其中，缓蚀剂防腐是一种常用的防腐方法，其优点是设备简单，使用方便、成本低、收效大、来源广。因此，缓蚀剂防腐技术在各个领域中都得到了普遍的应用。许多缓蚀剂虽然效果很好，但是有一定的毒性。如传统的无机缓蚀剂铬酸盐、汞盐等，随着环境保护要求日趋严格，这类缓蚀剂的应用已受到很大程度的限制，有的甚至已不被采用。随着社会的发展，人类的环境保护意识逐渐增强，绿色化学越来越受到人们的关注，陆续出现了植物型缓蚀剂、绿色技术等一系列的新名词。利用植物来提取缓蚀剂具有原料广泛，成本低、资源可再生的优点，而且一般是低毒或无毒的，因此具有广阔的研究前景，是未来缓蚀剂发展的一个重要方向。专利cn103060826b公开了一种黄瓜种提取物碳钢酸洗缓蚀剂及其应用，但黄瓜种子的来源非常有限，无法进行大规模工业生产。我国柑橘属植物资源十分丰富，2009年时，我国柑橘产量高达2351万吨，柑橘的栽种面积和产量均跃居世界第一。目前，我国的柑橘主要是鲜销，部分柑橘加工为橙汁或罐头，而占柑橘重量20％～25％左右的柑橘皮没有得到好的利用，大部分的柑橘皮常被当作废弃物进行处理，只有一小部分的柑橘皮被当作中药入药，没有较好的利用橘皮中丰富的黄酮类化合物、果胶、多糖、色素等功能性成分。而被丢弃的柑橘皮不仅浪费资源，而且易发霉，污染环境，加工成动物饲料则消耗量大，转化率比较低。因此，如何综合利用我国丰富的柑橘资源，是目前应该急需解决的一个重要问题。本发明利用陈皮为原料，通过简单的提取工艺制备出了陈皮提取物，然后将其溶于水搅拌均匀即可制得含陈皮提取物的缓蚀剂，这将具有很好的应用前景和社会经济价值。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种含陈皮提取物的缓蚀剂及其制备方法和用途。该缓蚀剂具有良好的缓蚀性能，在碳钢缓蚀领域具有很大的应用前景。另外，本发明的制备方法具有工艺简单、成本低廉、条件易控、制备周期短、无需特殊设备、适合规模化生产等优点。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种含陈皮提取物的缓蚀剂，其特征在于：原料为陈皮提取物，溶剂为水，其中陈皮提取物的质量百分比浓度为7％。优选地，所述的陈皮提取物为有机酮类、有机酯类、有机酸类及纤维素的混合物。所述的制备含陈皮提取物的缓蚀剂的方法包括如下步骤：将陈皮粉末在乙醇中浸泡48h，然后在75℃回流2h，冷却后滤除不溶物，蒸发掉多余的乙醇即得到陈皮提取物；将陈皮提取物加入到水中形成质量百分比浓度为7％的溶液，搅拌均匀制得含陈皮提取物的缓蚀剂。所述的含陈皮提取物的缓蚀剂在石油管道防腐蚀中的应用。本发明的原理在于：陈皮提取物中的有机酮类、有机酯类、有机酸类及纤维素含有以原子o、n、s为中心的极性基团，能与金属表面结合从而有效地起到缓蚀作用。采用陈皮来提取缓蚀剂并应用到实际生产当中，不仅会使缓蚀剂的造价成本降低，还能解决柑橘皮废弃量较大、污染环境、难以处理等问题，而且这与绿色化学理念是相符合的。本发明含陈皮提取物的缓蚀剂对n80钢和j55钢在co2环境中的缓蚀效果明显一方面，可以合理利用陈皮资源，为陈皮的利用开发提供借鉴另一方面，可以促进环境友好型缓蚀剂的发展，还可以有效地减少碳钢在co2环境中的腐蚀，具有重要的价值。本发明的有益效果在于：本发明1)利用天然可再生的陈皮为原料来制备陈皮提取物，该原料简单易得，价格低廉，制备方法简单；2)本发明的缓蚀剂无毒无污染，制备过程中不使用任何有毒的化学药剂，不会给环境带来任何负担，符合绿色缓蚀剂的发展趋势所用的溶剂为水；3)本发明的制备方法简单方便，无需大型、精密仪器，生产周期短；4)本发明的缓蚀剂具有优良的缓蚀性能，缓蚀效率最高可达87％，在石油管道的防腐蚀领域应用前景广阔。附图说明图1为陈皮提取物的傅里叶红外光谱图。图2为n80钢的扫描电镜(sem)照片：a为不添加陈皮提取物缓蚀后的n80钢的扫描电镜(sem)照片，b为添加600mg/l陈皮提取物缓蚀后n80钢的扫描电镜(sem)照片。图3为j55钢的扫描电镜(sem)照片：a为不添加陈皮提取物缓蚀后的j55钢的扫描电镜(sem)照片，b为添加600mg/l陈皮提取物缓蚀后j55钢的扫描电镜(sem)照片。具体实施方式下面进一步结合附图和实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，示例中具体的质量、反应时间和温度、工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，本领域的技术人员根据本发明的上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。实施例1：将20g的陈皮粉末在200ml乙醇中浸泡48h以上，然后在75℃下回流2h以上，冷却后抽滤除去不溶物，蒸发掉多余的乙醇即可得到陈皮提取物。然后将过滤出来的固体不溶物放入干燥箱中干燥，称重得到固体不溶物13g，那么陈皮提取物的重量为7g。采用kbr压片法对陈皮提取物进行红外光谱表征(光谱测试范围为4000～400cm-1)，所得光谱如图1所示：3415cm-1和3297cm-1处的强吸收宽峰为n-h、o-h、和不饱和的c-h伸缩振动峰的重合，1637cm-1处的吸收峰为c＝c，c＝o的伸缩振动峰和n-h弯曲振动峰的重合，1617cm-1处的吸收峰为c＝o伸缩振动峰和n-h弯曲振动峰的重合，1400cm-1处的吸收峰为c-n伸缩振动峰，1255cm-1和1054cm-1处的吸收峰为分别由c-n和c-o伸缩振动产生，低于1000cm-1的921cm-1、815cm-1、779cm-1、609cm-1处的吸收峰为取代指纹区。由此可知，陈皮提取物中含有以n和o为中心的极性基团，如n-h，o-h，c＝o，c-n，和c-o等，因此陈皮提取物具有作为缓蚀剂发挥缓蚀作用的潜能。因为这些极性基团中的n和o原子电负性比较大，又有孤对电子，所以能够向碳钢表面的fe原子的空d轨道提供电子，在金属表面发生吸附；其次，含有极性基团的物质可以通过静电吸引吸附在金属表面；此外，提取物中含有的双键，可以在金属表面发生沉积。实施例2：根据实施例1中制得的陈皮提取物7g定容到100ml即可得到陈皮提取物的质量百分比浓度为7％的缓蚀剂。实施例3：实验选取油气管道常用的n80钢和j55钢为试样，试样尺寸为70mm×10mm×3mm。将钢片的一个工作面用砂纸依次进行打磨，然后用丙酮擦拭脱脂，再用乙醇清洗除油，最后吹干。再对试样进行封样，保留10mm×10mm的工作面，完全凝固后，再将工作面用砂纸打磨一遍，清洗吹干，并用试样袋装好备用。用蒸馏水和氯化钠配制质量浓度为3.5％的nacl溶液，然后再向nacl溶液中通2h的co2气体，得到电化学实验所用的腐蚀溶液—饱和co2的3.5wt.％的nacl溶液。依据gb10124-88《金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》进行失重试验，根据以上2个实施例制备的含陈皮提取物的缓蚀剂在nacl质量百分比浓度为3.5％的饱和co2腐蚀溶液中对n80钢和j55钢的缓蚀率如下表：表1缓蚀剂浓度(mg/l)n80钢缓蚀率(％)j55钢缓蚀率(％)0--10047.144.620065.055.140075.270.660086.987.380086.487.5由表1可以看出缓蚀剂的最佳浓度应为600mg/l。此外，我们还对进行失重试验的n80钢和j55钢进行了表面的腐蚀形貌图表征，从图2和图3中的扫描电镜(sem)图可看出：在没有添加陈皮提取物时，n80钢和j55钢表面非常粗糙，腐蚀产物较厚，几乎看不到n80钢和j55钢的原始表面。但添加缓蚀剂后，n80钢和j55钢表面变得光滑，仅有极少量的腐蚀产物附着于表面，说明陈皮提取物中的缓蚀剂分子在n80钢和j55钢表面发生了吸附，从而减缓了n80钢和j55钢在饱和co2的3.5wt.％的nacl溶液中的腐蚀。当前第1页12