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吡啶类季铵盐型缓蚀剂的合成及其缓蚀性能的研究

孙浩  
【摘要】:缓蚀剂的使用是一种重要的金属防腐蚀方法,其中石油开采用酸化缓蚀剂和污水缓蚀剂的研究和应用一直受到人们的关注。本文利用醛(酮)—氨工艺生产吡啶及烷基吡啶过程中的釜残料(3#吡啶碱)进行缓蚀剂的合成,并对其缓蚀性能进行评价。用3#P吡啶碱分别与氯化苄、环氧氯丙烷和氯丙烯进行季铵化反应,合成出三种吡啶类单季铵盐型物质(分别记作3#PyBC、3#PyE和3#PyAC);再与浓盐酸、环氧氯丙烷、十二叔胺合成出两种吡啶类双季铵盐型物(分别记作3#2PyE和3#PyEDMA12)。在温度为60℃℃的15%HCl中,利用失重法测试了上述五种吡啶类季铵盐型物质对N80钢片的缓蚀性能。结果表明,产品3#PyBC的缓蚀性能明显优于其他四种吡啶类季铵盐型物质,这与缓蚀剂在钢铁表面上的吸附能力和形成的疏水薄膜有关。进一步评价了优选产品3#PyBC在90℃C酸化腐蚀介质中的缓蚀性能,30% 3#PyBC在15%HCl中的加入量为0.9%时,N80钢片腐蚀速率为2.60g/(m2·h),满足相关评价标准上的一级要求。针对油田有机氯问题,对实验思路做了改进和拓展。在3#吡啶碱上分别先接入一段环氧丙烷或环氧丁烷的疏水链段,这有利于缓蚀剂在钢铁表面上形成疏水薄膜以阻止相关物质或电荷的移动,然后再进行乙氧基化以改善其水溶性,这样合成出两类产品(3#PyPE和3#PyBE类产品)。在15%HC1中加入质量分数为30%的产品溶液,利用失重法进行酸化缓蚀性能的评价。在3#PyPE类产品中,原料3##吡啶碱、环氧丙烷和环氧乙烷的质量比为1:1.6:2.4时所合成的产品3#PyPE 136的缓蚀性能较好;60℃C腐蚀介质中加药量为0.5%,N80钢片腐蚀速率为2.57g/(m2·h)。在3#PyBE类产品中,原料3#吡啶碱、环氧丁烷和环氧乙烷的质量比为1:1.5:2时所合成的产品3#PyBE125的缓蚀效果较好:60℃C腐蚀介质中加药量为0.1%时,N80钢片腐蚀速率为2.35g/(m2·h);90℃C腐蚀介质中加药量为1.0%时,N80钢片腐蚀速率为3.89g/(m2·h),均达到相关评价的一级标准,即在酸化腐蚀介质中具有良好的缓蚀效果。同时评价了30%浓度的3#PyPE136和3#PyBE125对胜利油田坨六站采出污水的缓蚀性能。加入量为30mg/L时,3#PyPE136缓蚀效果不佳,可能是由于污水中含有其他腐蚀因素的影响;而3#PyBE125在55℃采出污水中,A3钢片缓腐蚀速率为0.0108mm/a,缓蚀效率为84.83%,说明3#PyBE125对该站污水有良好的缓蚀性能。


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