一种抑制碳钢CO2腐蚀的水溶性缓蚀剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种抑制碳钢ＣＯ＃－［２］腐蚀的水溶性缓蚀剂及其制备方法。所述的缓蚀剂包括：（Ａ）１０－４０％（重量）松香胺（Ｂ）５－３０％（重量）单元酸（Ｃ）５－３０％（重量）硫脲及硫脲衍生物（Ｄ）１０－５０％（重量）溶剂。该缓蚀剂利用分子设计方法采用大分子化合物和小分子化合物及特性吸附的阴离子相复配，可在较宽的温度范围较好地抑制管道碳钢材料在油田含ＣＯ＃－［２］环境中的ＣＯ＃－［２］腐蚀，无论对干净的或覆盖有腐蚀产物膜的管道材料表面均有较强的缓蚀作用，对油套管和集输管线提供了有效保护，比其它缓蚀剂产品更适用于油田含ＣＯ＃－［２］油井实际工况。本发明专利技术的缓蚀剂产品具有适用范围广、用量少效率高、生产简便、无毒无异味、完全水溶等特点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于金属材料的防腐技术，具体涉及一种抑制碳钢CO2腐蚀的水溶性缓蚀剂及其制备方法，它特别适用于油田的CO2腐蚀的缓蚀。加注缓蚀剂是油气田系统常常采用的抑制CO2腐蚀的主要防护措施之一，具有操作方便、成本不高和安全有效等特点。我国油田目前所使用的抑制CO2腐蚀的缓蚀剂大多以咪唑啉为主要成分，复配其它有机物和溶剂所组成。如十七烯基咪唑啉(CN1052151A)，这种缓蚀剂主要用于集输管线和污水处理站，但其使用量大，效率低，成本高。咪唑啉复配乙基硫代磷酸酯制得的ID-1缓蚀剂(CN1043534A)，但该缓蚀剂只能使用在温度较低的情况下，且产物气味较大。咪唑啉与炔醇相复配的抑制CO2腐蚀效果较好，可用于较高温度下，如CN1277240A和CN1277241A，炔醇化合物的成本较高，同时有很高的毒性，对操作人员有很大的危害性。在CO2腐蚀环境中，尤其是在高温情况下，管道碳钢材料表面常常伴随生成有腐蚀产物碳酸亚铁膜，这种腐蚀产物膜对所加注缓蚀剂的缓蚀性能影响很大，而以前的缓蚀剂均没有考虑这一点，无论是现场还是实验室的缓蚀剂性能评价试验通常都使用表面洁净的钢试样。事实上材料表面所生成的腐蚀产物膜对咪唑啉缓蚀剂的缓蚀性能影响很大，在覆盖有碳酸亚铁膜的金属材料表面，咪唑啉缓蚀剂的缓蚀率大大下降，甚至完全失效。这也是为什么油田用了咪唑啉类缓蚀剂但油田的CO2腐蚀问题一直没有解决的主要原因。为实现上述目的，一种抑制碳钢CO2腐蚀的水溶性缓蚀剂，其组分包括(A)10-40％(重量)松香胺(B)5-30％(重量)单元酸(C)5-30％(重量)硫脲或硫脲衍生物(D)10-50％(重量)溶剂其中单元酸为醋酸、丙烯酸和氯乙酸，溶剂为水、乙醇、乙二醇或异丙醇；硫脲衍生物的结构通式为NH2CSNH-R，其中，R可以为H、NH2或CH3。将上述各组分按配比混合搅拌均匀即可制得上述水溶性缓蚀剂。本专利技术提供的缓蚀剂属于水溶性，利用分子设计方法采用大分子化合物和小分子化合物及特性吸附的阴离子相复配，无论在干净或覆盖有腐蚀产物膜的材料表面均有较强的缓蚀作用。该缓蚀剂产品在20℃-120℃，高压CO2环境的油水环境中，只须50-100mg/L即可有效控制CO2对油井油套管和集输管线的腐蚀，缓蚀率在80％以上。为了检验本缓蚀剂抑制CO2腐蚀的缓蚀效果，本专利技术采用了高温静态和高温动态两种方法模拟现场环境对其缓蚀效果进行了评价。试验所用的介质总矿化度为3.42×105mg/L油田油层水，材料为油田常用的J55钢。表1给出了不同浓度下的该缓蚀剂在90℃、CO2分压为2.0MPa介质溶液中的评定结果，试验时间为72小时。表1不同浓度下缓蚀剂的缓蚀效率 表2为不同温度下该缓蚀剂在CO2分压为2.0MPa，流速为0.5m/s的介质溶液中的动态评定结果。试验时间为72小时，缓蚀剂浓度为100mg/L。表2不同温度下缓蚀剂缓蚀效率试验结果 表3为该缓蚀剂材料预先在90℃，CO2分压为2.0MPa，流速为0.5m/s的介质溶液中预腐蚀48小时，材料表面覆盖有腐蚀产物膜后再在体系中加入缓蚀剂试验结果。缓蚀剂浓度为100mg/L。表3预腐蚀48小时后缓蚀剂缓蚀效率试验结果 实施例2将重量比为15％松香胺、20％醋酸、30％硫脲和35％的乙醇相互混合，搅拌均匀，制得完全水溶性的抑制管道钢CO2腐蚀缓蚀剂。采用与实施1相同的实验方法模拟现场环境对其缓蚀效果进行了评价。试验所用的介质为3％NaCl水溶液，材料为油田用的N80管道钢。表3为不同温度下该缓蚀剂在CO2分压为2.0MPa，流速为0.5m/s的介质溶液中的动态评定结果。试验时间为72小时，缓蚀剂浓度为100mg/L。表4不同温度下缓蚀剂对N80钢缓蚀效率试验结果 表5为该管道钢材料预先在90℃，CO2分压为2.0MPa，流速为0.5m/s的介质溶液中预腐蚀48小时，材料表面覆盖有腐蚀产物膜后再在体系中加入缓蚀剂试验结果。缓蚀剂浓度为100mg/L。表3预腐蚀48小时后缓蚀剂缓蚀效率试验结果 总之，本专利技术的缓蚀剂产品是一种完全水溶性的化学品，这种缓蚀剂适用范围广，能作用于干净的材料表面，也可作用于覆盖有腐蚀产物碳酸亚铁膜材料表面，因此本专利技术缓蚀剂比其它缓蚀剂产品更适用于油田含CO2油井实际工况。本专利技术的缓蚀剂还具有生产简单、无毒无异味、用量少等特点。向含有CO2的油井或集输管线中注入本专利技术的缓蚀剂，可大大抑制油套管和集输管线的腐蚀，降低生产成本。权利要求1.一种抑制碳钢CO2腐蚀的水溶性缓蚀剂，该缓蚀剂包括(A)10-40％(重量)松香胺(B)5-30％(重量)单元酸(C)5-30％(重量)硫脲或硫脲衍生物(D)10-50％(重量)溶剂其中单元酸为醋酸、丙烯酸或氯乙酸中的一种或二种所组成，溶剂为水、乙醇、乙二醇或异丙醇中的一种或二种所组成，硫脲衍生物的结构通式为NH2CSNH-R 其中，R可以为H，NH2或CH3。2.根据权利要求1所述的缓蚀剂，其中所述的单元酸为醋酸或丙烯酸。3.根据权利要求1所述的缓蚀剂，其中所述的溶剂为水或乙醇。4.一种制备权利要求1所述缓蚀剂的方法，按下列配比将各组分混合，搅拌均匀即可(A)10-40％(重量)松香胺(B)5-30％(重量)单元酸(C)5-30％(重量)硫脲及硫脲衍生物(D)10-50％(重量)溶剂其中单元酸为醋酸、丙烯酸或氯乙酸中的一种或二种所组成，溶剂为水、乙醇、乙二醇或异丙醇中的一种或二种所组成，硫脲衍生物的结构通式为NH2CSNH-R 其中，R可以为H，NH2或CH3。全文摘要本专利技术提供了一种抑制碳钢CO文档编号C23F11/14GK1410595SQ0213920公开日2003年4月16日 申请日期2002年10月24日 优先权日2002年10月24日专利技术者李国敏, 郑家燊, 郭兴蓬 申请人:华中科技大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制碳钢ＣＯ↓［２］腐蚀的水溶性缓蚀剂，该缓蚀剂包括：（Ａ）１０－４０％（重量）松香胺（Ｂ）５－３０％（重量）单元酸（Ｃ）５－３０％（重量）硫脲或硫脲衍生物（Ｄ）１０－５０％（重量）溶剂其中： 单元酸为醋酸、丙烯酸或 氯乙酸中的一种或二种所组成，溶剂为水、乙醇、乙二醇或异丙醇中的一种或二种所组成，硫脲衍生物的结构通式为：ＮＨ↓［２］ＣＳＮＨ－Ｒ 其中，Ｒ可以为Ｈ，ＮＨ↓［２］或ＣＨ↓［３］。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：李国敏，郑家燊，郭兴蓬，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]