专利名称：用于油气田钢铁设备防腐的缓蚀剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于油气田钢铁设备防腐的缓蚀剂及其制备方法，属于石油工业 防腐技术。
背景技术：
统计资料表明，腐蚀损失是各种自然灾害之首。控制与防治腐蚀一方面可以大量 节约资源，同时也节约了生产原材料和设备的能源、人力，意义深远。
石油工业中，石油、天然气的开采、提炼、运输等很多环节都存在着钢铁设备面临 腐蚀的问题，且随着油气田开采时间的延长，油气井中的腐蚀成分越来越多，使设备腐蚀的 情况更加严重。严重的腐蚀一方面造成设备的失效，更换设备增加了开采成本，另一方面， 运输管道的腐蚀导致压力的不稳定带来了安全隐患。解决油气田设备的腐蚀问题，已成为 当今油田工程中的重要关键技术。
油气田主要面对的是硫腐蚀，通常采用的防腐手段主要有前段脱硫法、内壁涂层 法和添加缓蚀剂等方法，其中添加缓蚀剂以其成本低廉、操作简便、效果明显而得到广泛的 应用。目前我国油气田应用的缓蚀剂主要是混合型缓蚀剂，从化学成分上讲，它的组成以有 机物为主，和金属表面相互作用形成防腐层，抑制腐蚀的发生；从电化学的角度讲，它能同 时降低腐蚀阴阳两级的电位，从而给腐蚀的发生带来能量障碍。
但是随着钢铁等金属材料防腐层增厚，又会出现沉积附着物的情况，附着物进入 压缩机等设备造成流道的堵塞，又会给生产和检修带来很大的困难。
以某油气田的压气站情况为例，该压气站自1990年开始应用了一种气相缓蚀剂， 开始几年运行平稳，随着时间增长就出现问题。尽管缓释剂有一定的效果，但是后来如果不 加注或少加注，则会在压缩机叶轮、轴及扩压器上析出坚硬的物质，如果继续加注则形成大 量的附着物，同样在梳齿密封产生积聚，磨损转子。压气站不得不增加停车检修频率以保证 设备正常运行。在保证缓蚀率的前提下抑制附着物的形成量是缓蚀剂研发的关键点之一。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于油气田钢铁设备防腐的缓蚀剂及其制备方法，本发 明成本低廉、易于合成，具有效高的实践效果。
本发明提供的用于油气田钢铁设备防腐的缓蚀剂组成原料的质量份数
粗喹啉盐基混合物1 1. 2
氨基碱金属化合物0.2 0.4
氯代烷烃化合物 0. 4 0. 6
乙醇(95%)4 5
其中所述的粗喹啉盐基混合物是生产煤焦油过程中，粗喹啉提取出喹啉和异喹啉 之后的废料，其主要成分是甲基喹啉(约40%)、乙基喹啉和甲基-乙基喹啉(约60%)等 同系物；氨基碱金属化合物是氨基钠和氨基钾的至少一种；氯代烷烃化合物的分子通式为CnH2n+1Cl，其中 η = 6,7,8,9,10.
本发明提供的一种用于油气田钢铁设备防腐的缓蚀剂组成原料的质量份数
粗喹啉盐基混合物1
氨基钾0.2
一氯辛烷0.5
乙醇(95% )4
本发明提供的一种用于油气田钢铁设备防腐缓蚀剂的制备方法包括的步骤
1)向粗喹啉盐基混合物中加入氨基钾，不断搅拌至完全溶解，形成均一稳定的混 合物；
2)将1)所述混合物与氨基碱金属化合物共混，搅拌加热至250°C反应4小时，反 应结束后产物冷却过滤取掉残渣，得到液相混合物。
3)将2)所述液相混合物与乙醇按照1 4质量比混合均勻。
按上述计量配制成缓蚀剂，即可加入到腐蚀环境中使用。本发明适用范围pH = 5. 0 8. 0介质中的金属材质均的缓蚀效果，且具有良好的金属表面成膜性能。
本发明具有成本低廉、易于合成的特点，采用该缓蚀剂进行实验室内挂片试验，试 验后钢片表面呈光亮黑色，得到了较高的缓蚀率。通过电化学测量，其极化阻力较空白状态 有了极大程度的提高，现场挂片试验结果也表明缓蚀剂通过覆盖成膜效应对金属起到了保 护作用。
图1为本发明实例2中空白试样极化曲线。
图2为本发明实例2中添加缓蚀剂试样极化曲线。
图3为本发明实例3中现场挂片试验装置示意图。
图4为本发明实例3中实验试片的扫描电镜照片。a为实验前；b为空白试验清洗 前；c为空白试验清洗后；d为加药试验清洗前；e为加药试验清洗后.
具体实施例方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但这些实施例并不限制本发明 的范围。
实例1为缓蚀剂的合成与配制以及实验室挂片法对缓蚀剂的缓蚀性能评价。实验 室挂片法是实验室配制腐蚀溶液模拟实际腐蚀环境进行腐蚀挂片实验。选用A3钢(碳素 结构钢)试片进行腐蚀实验，采用空白与加缓蚀剂进行对比，根据试片的腐蚀失重及腐蚀 状况，计算缓蚀率。
实例2为电化学法对缓蚀剂的缓蚀性能评价。采用A3钢试样-钼电极-饱和氯 化钾电击的三电极体系分别测定其在饱和硫化氢水溶液中添加与为添加缓蚀剂的电化学 行为。
实例3为缓蚀剂的合成与配制以及现场挂片法对缓蚀剂的缓蚀性能评价。现场挂 片法是在与天然气离心机并联的旁路装置内进行的腐蚀挂片试验。选用A3钢(碳素结构 钢)试片进行腐蚀实验，采用空白与加缓蚀剂进行对比，根据试片的腐蚀失重及腐蚀状况，计算缓蚀率，并通过扫描电镜观察挂片表面微观形貌。
实例1
配比粗喹啉盐基混合物Ikg
氨基钾0. 2kg
一氯辛烷0. 5kg
乙醇4kg
向粗喹啉盐基混合物[其主要成分是甲基喹啉(约40% )、乙基喹啉和甲基-乙 基喹啉(约60%)等同系物]中加入氨基钾，不断搅拌至完全溶解，形成均一稳定的混合 物，再与一氯辛烷共混，搅拌加热至250°C反应4小时，反应结束后产物冷却过滤取掉残渣， 得到液相混合物。液相混合物与乙醇(95%)按照1 4质量比混合均勻，得到缓蚀剂。
试验在IL广口瓶中进行，内装H2S水溶液400mL，用A3钢制备的10X10X3的钢 片试样挂在支架上至于瓶内液面以上。共两个瓶子，每个挂5片，其中一个加缓蚀剂(缓蚀 剂盛放在小烧杯中，约:3ml，再置于广口瓶中)，一个为空白。将密封后的瓶子放在50°C的恒 温水浴装置内，试验在静止状态下进行5d，取出后采用增重法称量计算气相缓蚀效率。实验 室实验中，该缓蚀剂的气相缓蚀率63%。失重数据见表1。
实例2
配比同实例1
向粗喹啉盐基混合物中加入氨基钾，不断搅拌至完全溶解，形成均一稳定的混合 物，再与一氯辛烷共混，搅拌加热至250°C反应4小时，反应结束后产物冷却过滤取掉残渣， 得到液相混合物。液相混合物与乙醇按照1 4质量比混合均勻，得到缓蚀剂。
试验采用A3钢试样-钼电极-饱和氯化钾电极的三电极体系分别测定其在饱和 硫化氢水溶液中添加与为添加缓蚀剂的电化学行为。
空白试验和加缓蚀剂试验的极化阻力和其他电化学参数如表2所示。可以看出添 加缓蚀剂(浓度vol)后，腐蚀电流密度降低，极化阻力有了较大的提高。
空白试验和加缓蚀剂试验的极化曲线如附图1和图2所示。可以看出，缓蚀剂同 时抑制了腐蚀的阴极和阳极过程，是混合型缓蚀剂。
实例3
配比同实例1
向粗喹啉盐基混合物中加入氨基钾，不断搅拌至完全溶解，形成均一稳定的混合 物，再与一氯辛烷共混，搅拌加热至250°C反应4小时，反应结束后产物冷却过滤取掉残渣， 得到液相混合物。液相混合物与乙醇按照1 4质量比混合均勻，得到缓蚀剂。
实验进行的场所是与天然气离心机并联的旁路装置的冷却器，如图3所示。将A3 钢试片通过螺栓连接固定在冷却器内的挂架上，封闭冷却器后和天然气流程连通，进行20 天的现场腐蚀试验。
试验结束后看到试片表面呈光亮黑色，扫描电镜照片表明其表面形成了缓蚀剂覆 盖膜，对试片起到了保护作用，见图4。失重试验的数据表明试片在试验前后无明显质量变 化，见表3，说明缓蚀效果良好。
表1实例1的失重数据
权利要求
1.一种用于油气田钢铁设备防腐的缓蚀剂，其特征在于它的组成原料的质量份数 粗喹啉盐基混合物1 1. 2氨基碱金属化合物0. 2 0. 4氯代烷烃化合物0. 4 0. 6乙醇4 5其中所述的粗喹啉盐基混合物的主要成分是甲基喹啉、乙基喹啉和甲基-乙基喹啉的 同系物；氨基碱金属化合物是氨基钠和氨基钾的至少一种；氯代烷烃化合物的分子通式为 CnH2n+1Cl，其中 η = 6，7，8，9，10。
2.一种用于油气田钢铁设备防腐的缓蚀剂，其特征在于它的组成原料的质量份数粗喹啉盐基混合物1氨基钾0. 2一氯辛烷0. 5乙醇4所述的粗喹啉盐基混合物是生产煤焦油过程中，粗喹啉提取出喹啉和异喹啉之后的废 料，其主要成分是质量40 %的甲基喹啉与质量60 %的乙基喹啉和甲基-乙基喹啉的同系 物。
3. —种权利要求1所述的用于油气田钢铁设备防腐的缓蚀剂的制备方法，其特征在于 包括的步骤1)按配比向粗喹啉盐基混合物中加入氨基碱金属化合物，不断搅拌至完全溶解，形成 均一稳定的混合物；2)将1)所述混合物与氯代烷烃化合物共混，搅拌加热至250°C反应4小时，反应结束 后产物冷却过滤取掉残渣，得到液相混合物。3)将幻所述液相混合物与乙醇按照1 4质量比混合均勻。
全文摘要
本发明涉及一种用于油气田钢铁设备防腐的缓蚀剂及其制备方法。它是由粗喹啉盐基混合物、氨基碱金属化合物、氯代烷烃化合物经反应合成后与乙醇，组成原料的质量份数为粗喹啉盐基混合物1～1.2，氨基碱金属化合物0.2～0.4，氯代烷烃化合物0.4～0.6；乙醇4～5。经实验室和现场的挂片试验以及电化学测试均表明该缓试剂在含硫的介质中具有缓蚀效果。本发明成本低廉、易于合成，具有效高的实践效果。
文档编号C09K8/54GK102031528SQ201010600828
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者崔振铎, 朱胜利, 杨贤金, 韩烨, 魏强 申请人:天津大学