咪唑啉型缓蚀剂的合成及性能评价

发布时间：2017-08-31 19:44

  本文关键词：咪唑啉型缓蚀剂的合成及性能评价

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【摘要】：油气田采出液中常含有CO2等腐蚀性气体,对设备造成严重的腐蚀和危害,根据CO2腐蚀及油气田采出液中高矿化度的特点,本文合成一种有效抑制CO2腐蚀的咪唑啉型缓蚀剂,通过实验发现该咪唑啉中间体能够直接用于抑制碳钢在原油中的腐蚀,其咪唑啉季铵盐可用于盐水介质中CO2的腐蚀。本文完成的主要工作如下：以棕榈酸和四乙烯五胺为原料,通过溶剂法合成咪哗啉中间体,采用正交实验和电化学极化曲线初步筛选出中间体的反应条件为：酰化温度为165℃,酰化反应时间为3h,酸胺摩尔配比为1：1.2,环化温度为220℃。采用单因素变量法和静态失重法筛选出中间体的最优反应条件为：酰化温度为165℃,酰化反应时间为4h,酸胺摩尔配比为1：1.3,环化温度为220。C。采用最优反应条件,将正癸酸、硬脂酸、肉桂酸、芥酸与四乙烯五胺反应合成四种咪唑啉中间体,进行红外表征。采用电化学极化曲线法考察不同有机酸对中间体缓蚀性能的影响,得出棕榈酸型中间体的缓蚀效果最好,并进行核磁表征。选择四种季铵化试剂与该中间体进行季铵化反应,确定最优的季铵化试剂为氯化苄,季铵化反应的最优条件为：中间体与季铵化试剂的摩尔配比为1：1.1,反应温度为90℃,反应时间为4h。对该咪唑啉季铵盐进行红外和核磁表征,得出为目标产物。通过实验发现咪唑啉中间体能够溶解在原油中,并通过失重法得出中间体在原油中的缓蚀率为80.94%。然后对咪唑啉季铵盐在50℃下饱和CO2环境下模拟气田水中进行性能评价：pH值为7.86；开口闪点≥80℃；水分散性较好和乳化倾向较小；当缓蚀剂的加量为0.1%时,缓蚀剂率达到86.13%；在碳钢表面的吸附符合Langmuir等温吸附方程；通过SEM观察碳钢表面形貌,发现缓蚀剂分子不均匀的吸附在碳钢表面,Cl-浓度的增加会减弱缓蚀剂分子的吸附作用,使缓蚀剂的缓蚀性能降低；并且随着温度的升高,缓蚀剂缓蚀性能降低。将咪哗啉季铵盐与硫脲、无水亚硫酸钠、磷酸二氢钾、六次甲基四胺、溴代十六烷基吡啶、异丙醇、OP-10、CPI-W进行复配,在饱和CO2环境下模拟气田水中的静态失重结果得出缓蚀剂与CPI-W的复配性能最好,在复配比为1：1时,复配体系的加量为0.2%时,缓蚀率达到96.35%。
【关键词】：咪唑啉 缓蚀剂 CO_2腐蚀 电化学腐蚀 协同效应
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.42;TE983
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 CO_2腐蚀8-10
• 1.1.1 腐蚀的危害8
• 1.1.2 腐蚀机理8-9
• 1.1.3 腐蚀的影响因素9
• 1.1.4 腐蚀的控制和防护9-10
• 1.2 缓蚀剂10-13
• 1.2.1 咪唑啉缓蚀剂10-11
• 1.2.2 作用机理11-12
• 1.2.3 协同效应12-13
• 1.3 缓蚀剂评价方法13-15
• 1.4 该论文的研究背景、意义和研究内容15-16
• 第2章 咪唑啉中间体的合成与表征16-32
• 2.1 实验仪器和药品16-18
• 2.2 实验方案18
• 2.3 评价方法18-21
• 2.3.1 静态均匀缓蚀率的测定18-20
• 2.3.2 电化学缓蚀率的测定20-21
• 2.4 反应原理21
• 2.5 合成步骤21
• 2.6 中间体合成的正交实验21-23
• 2.7 中间体合成的单因素实验23-27
• 2.7.1 原料配比的影响24
• 2.7.2 酰化温度的影响24-25
• 2.7.3 酰化时间的影响25-26
• 2.7.4 环化温度的影响26-27
• 2.8 具有不同疏水基咪唑啉中间体的合成与表征27-31
• 2.8.1 具有不同疏水基中间体的合成27-29
• 2.8.2 具有不同疏水基中间体的红外表征29-30
• 2.8.3 棕榈酸和四乙烯五胺合成的咪唑啉中间体的核磁表征30-31
• 2.9 本章小结31-32
• 第3章 咪唑啉季铵盐的合成与表征32-38
• 3.1 反应原理32
• 3.2 季铵化试剂的筛选32-33
• 3.3 原料配比的影响33-34
• 3.4 反应温度的影响34-35
• 3.5 反应时间的影响35
• 3.6 咪唑啉季铵盐的红外表征和核磁表征35-37
• 3.7 本章小结37-38
• 第4章 咪唑啉缓蚀剂的性能评价38-49
• 4.1 咪唑啉中间体的油溶性实验38
• 4.2 中间体在原油中的缓蚀性能评价38-40
• 4.3 pH测定和开口闪点测定40
• 4.4 咪唑啉季铵盐水溶性实验40
• 4.5 乳化倾向测定40-41
• 4.6 缓蚀剂加量对缓蚀性能的影响41-45
• 4.6.1 缓蚀剂的吸附规律研究42-44
• 4.6.2 SEM分析44-45
• 4.7 Cl~-含量对咪唑啉季铵盐缓蚀剂的缓蚀性能的影响45-46
• 4.8 温度对咪唑啉季铵盐缓蚀剂的缓蚀性能影响46-48
• 4.9 本章小结48-49
• 第5章 咪唑啉季铵盐缓蚀剂的复配性能研究49-60
• 5.1 实验药品49
• 5.2 与硫脲的复配49-50
• 5.3 与无水亚硫酸钠的复配50-51
• 5.4 与磷酸二氢钾的复配51-52
• 5.5 与六次甲基四胺的复配52-53
• 5.6 与溴代十六烷基吡啶的复配53-54
• 5.7 与异丙醇的复配54-55
• 5.8 与OP-10的复配55-56
• 5.9 与CPI-W的复配56-57
• 5.10 复配体系在模拟气田水中的缓蚀性能57-59
• 5.10.1 与CPI-W的复配体系加量的确定57-58
• 5.10.2 与硫脲的复配体系加量的确定58-59
• 5.11 本章小结59-60
• 第6章 结论及建议60-62
• 6.1 结论60-61
• 6.2 后续工作建议61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-68
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果68

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本文编号：767556