耐高温缓蚀剂的缓蚀性能和机制研究
发布时间：2021-09-22 17:16
采用挂片失重法、扫描电镜、电化学法等研究了有机咪唑啉季铵盐型缓蚀剂IN6及其与缓蚀增效剂复配体系HTCI在130～200℃下含CO2模拟油田矿化水中对Q235钢等钢材的缓蚀性能,分析了缓蚀剂在钢片表面的吸附行为,探讨了缓蚀剂对腐蚀反应动力学的影响和缓蚀机制。结果表明,缓蚀剂IN6和HTCI在高温条件下均表现出良好的缓蚀效果,缓蚀剂IN6在高温170℃和质量浓度100 mg/L时的缓蚀率为83.5%,缓蚀剂HTCI在200℃下和质量浓度575 mg/L时的缓蚀率可达到85.5%。缓蚀剂在钢片表面的吸附符合Langmuir吸附等温式,吉布斯吸附自由能小于-40 kJ/mol,这使得缓蚀剂分子膜能够在高温条件下将腐蚀介质与钢材表面隔离,提高了腐蚀反应的活化能,并同时抑制阳极反应和阴极反应的进行,表现出优异的高温缓蚀效果。
【文章来源】：西安石油大学学报(自然科学版). 2020,35(06)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
密封后的电解池示意图
实验研究了170 ℃下不同加量下缓蚀剂IN6对Q235钢片的缓蚀性能(图2)。可以看出,当缓蚀剂质量浓度为50 mg/L时,缓蚀率仅为20.4%;当质量浓度上升到75 mg/L时,缓蚀率增大到73.9%;当质量浓度继续增加到100 mg/L时,缓蚀率可达到83.5%;此后随着质量浓度增加,缓蚀率趋于稳定。这可能是由于浓度过低时缓蚀剂分子在钢片表面无法成膜,保护作用较弱;随着浓度增大,形成的保护膜逐渐完整,因而缓蚀率上升;当浓度增大到一定程度后,由于吸附达到饱和,故缓蚀率变化较小,趋于稳定。图2的实验结果也表明缓蚀剂IN6具有良好的耐温性能,在高温170 ℃和浓度100 mg/L时能够达到缓蚀率83.5%的良好缓蚀效果。另一方面,无法通过继续增大浓度进一步提高缓蚀剂IN6的缓蚀性能。选择碘化钾(KI)和甲基丁炔醇(MB)作为缓蚀增效剂,并通过正交实验确定缓蚀剂IN6、KI、MB的质量比为8∶5∶10时缓蚀性能最佳,此时的缓蚀剂体系命名为HTCI。图3为170 ℃下不同加量下HTCI对Q235钢片的缓蚀性能。从图3中可以看出,当缓蚀剂HTCI质量浓度为345 mg/L时,缓蚀率为83.9%;当质量浓度上升到575 mg/L时,缓蚀率增大到89.6%;当浓度继续增加到690 mg/L时,缓蚀率可达到90.1%。图4为不同温度下缓蚀剂HTCI的缓蚀效果。可以看出,当缓蚀剂HTCI质量浓度分别为460 mg/L和575 mg/L时,在130 ℃下缓蚀率可达到95%以上,在150 ℃下缓蚀率可达到90%以上;在170 ℃下HTCI质量浓度为460 mg/L和575 mg/L 时的缓蚀率分别为87.7%和89.6%; 在200 ℃下575 mg/L的HTCI缓蚀率可达到85.5%,460 mg/L的缓蚀率仍然能达到82.1%。上述结果表明,通过在耐高温缓蚀剂IN6的基础上,加入缓蚀增效剂碘化钾和甲基丁炔醇,可以进一步增强体系的缓蚀效果,获得的缓蚀剂体系HTCI表现出优异的耐温性能,能够满足高温达200 ℃的防腐需求。
选择碘化钾(KI)和甲基丁炔醇(MB)作为缓蚀增效剂,并通过正交实验确定缓蚀剂IN6、KI、MB的质量比为8∶5∶10时缓蚀性能最佳,此时的缓蚀剂体系命名为HTCI。图3为170 ℃下不同加量下HTCI对Q235钢片的缓蚀性能。从图3中可以看出,当缓蚀剂HTCI质量浓度为345 mg/L时,缓蚀率为83.9%;当质量浓度上升到575 mg/L时,缓蚀率增大到89.6%;当浓度继续增加到690 mg/L时,缓蚀率可达到90.1%。图4为不同温度下缓蚀剂HTCI的缓蚀效果。可以看出,当缓蚀剂HTCI质量浓度分别为460 mg/L和575 mg/L时,在130 ℃下缓蚀率可达到95%以上,在150 ℃下缓蚀率可达到90%以上;在170 ℃下HTCI质量浓度为460 mg/L和575 mg/L 时的缓蚀率分别为87.7%和89.6%; 在200 ℃下575 mg/L的HTCI缓蚀率可达到85.5%,460 mg/L的缓蚀率仍然能达到82.1%。上述结果表明,通过在耐高温缓蚀剂IN6的基础上,加入缓蚀增效剂碘化钾和甲基丁炔醇,可以进一步增强体系的缓蚀效果,获得的缓蚀剂体系HTCI表现出优异的耐温性能,能够满足高温达200 ℃的防腐需求。图4 不同温度下缓蚀剂HTCI的缓蚀效果
【参考文献】：
期刊论文
[1]适用于H2S、CO2、Cl-较高浓度环境下的咪唑啉衍生物缓蚀剂的制备与性能评价[J]. 赵海洋,石鑫,曾文广,刘冬梅,魏晓静. 油田化学. 2020(02)
[2]耐高温抗H2S/CO2缓蚀剂的合成及评价[J]. 张宇,郭继香,杨矞琦,吴艳华,赵清,高秋英. 精细化工. 2019(11)
[3]二氧化碳驱采出井缓蚀剂筛选与评价流程研究[J]. 赵海燕,丁艳艳,石善志,蔡乐乐,董宝军,曾德智. 石油与天然气化工. 2018(01)
[4]CO2环境中咪唑啉缓蚀剂ZC-1对N80钢的缓蚀性能评价[J]. 万家瑰. 全面腐蚀控制. 2017(06)
[5]油气田高温高压条件下CO2腐蚀缓蚀剂的研究进展[J]. 程远鹏,李自力,刘倩倩,毕海胜,白羽. 腐蚀科学与防护技术. 2015(03)
[6]胺甲基化改性的苯并咪唑对盐酸中N80钢的缓蚀作用[J]. 苏铁军,李克华,石东坡,罗运柏,习伟. 西安石油大学学报(自然科学版). 2014(06)
[7]CO2体系中咪唑啉季铵盐与十二烷基磺酸钠之间的缓蚀协同效应[J]. 张晨,赵景茂. 物理化学学报. 2014(04)
[8]高温高压二氧化碳介质中改性咪唑啉的缓蚀行为[J]. 王观军,何金杯,刘晶姝,付朝阳. 腐蚀与防护. 2012(01)
[9]国内外油气井抗CO2腐蚀缓蚀剂的研究进展[J]. 张燕芬,刘鹤鸣. 石油和化工设备. 2007(04)
[10]油气田开发中的CO2腐蚀及防护技术[J]. 李国敏,李爱魁,郭兴蓬,郑家燊. 材料保护. 2003(06)
博士论文
[1]二氧化碳腐蚀体系缓蚀剂的缓蚀机理及缓蚀协同效应研究[D]. 陈国浩.北京化工大学 2012
本文编号：3404102
【文章来源】：西安石油大学学报(自然科学版). 2020,35(06)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
密封后的电解池示意图
实验研究了170 ℃下不同加量下缓蚀剂IN6对Q235钢片的缓蚀性能(图2)。可以看出,当缓蚀剂质量浓度为50 mg/L时,缓蚀率仅为20.4%;当质量浓度上升到75 mg/L时,缓蚀率增大到73.9%;当质量浓度继续增加到100 mg/L时,缓蚀率可达到83.5%;此后随着质量浓度增加,缓蚀率趋于稳定。这可能是由于浓度过低时缓蚀剂分子在钢片表面无法成膜,保护作用较弱;随着浓度增大,形成的保护膜逐渐完整,因而缓蚀率上升;当浓度增大到一定程度后,由于吸附达到饱和,故缓蚀率变化较小,趋于稳定。图2的实验结果也表明缓蚀剂IN6具有良好的耐温性能,在高温170 ℃和浓度100 mg/L时能够达到缓蚀率83.5%的良好缓蚀效果。另一方面,无法通过继续增大浓度进一步提高缓蚀剂IN6的缓蚀性能。选择碘化钾(KI)和甲基丁炔醇(MB)作为缓蚀增效剂,并通过正交实验确定缓蚀剂IN6、KI、MB的质量比为8∶5∶10时缓蚀性能最佳,此时的缓蚀剂体系命名为HTCI。图3为170 ℃下不同加量下HTCI对Q235钢片的缓蚀性能。从图3中可以看出,当缓蚀剂HTCI质量浓度为345 mg/L时,缓蚀率为83.9%;当质量浓度上升到575 mg/L时,缓蚀率增大到89.6%;当浓度继续增加到690 mg/L时,缓蚀率可达到90.1%。图4为不同温度下缓蚀剂HTCI的缓蚀效果。可以看出,当缓蚀剂HTCI质量浓度分别为460 mg/L和575 mg/L时,在130 ℃下缓蚀率可达到95%以上,在150 ℃下缓蚀率可达到90%以上;在170 ℃下HTCI质量浓度为460 mg/L和575 mg/L 时的缓蚀率分别为87.7%和89.6%; 在200 ℃下575 mg/L的HTCI缓蚀率可达到85.5%,460 mg/L的缓蚀率仍然能达到82.1%。上述结果表明,通过在耐高温缓蚀剂IN6的基础上,加入缓蚀增效剂碘化钾和甲基丁炔醇,可以进一步增强体系的缓蚀效果,获得的缓蚀剂体系HTCI表现出优异的耐温性能,能够满足高温达200 ℃的防腐需求。
选择碘化钾(KI)和甲基丁炔醇(MB)作为缓蚀增效剂,并通过正交实验确定缓蚀剂IN6、KI、MB的质量比为8∶5∶10时缓蚀性能最佳,此时的缓蚀剂体系命名为HTCI。图3为170 ℃下不同加量下HTCI对Q235钢片的缓蚀性能。从图3中可以看出,当缓蚀剂HTCI质量浓度为345 mg/L时,缓蚀率为83.9%;当质量浓度上升到575 mg/L时,缓蚀率增大到89.6%;当浓度继续增加到690 mg/L时,缓蚀率可达到90.1%。图4为不同温度下缓蚀剂HTCI的缓蚀效果。可以看出,当缓蚀剂HTCI质量浓度分别为460 mg/L和575 mg/L时,在130 ℃下缓蚀率可达到95%以上,在150 ℃下缓蚀率可达到90%以上;在170 ℃下HTCI质量浓度为460 mg/L和575 mg/L 时的缓蚀率分别为87.7%和89.6%; 在200 ℃下575 mg/L的HTCI缓蚀率可达到85.5%,460 mg/L的缓蚀率仍然能达到82.1%。上述结果表明,通过在耐高温缓蚀剂IN6的基础上,加入缓蚀增效剂碘化钾和甲基丁炔醇,可以进一步增强体系的缓蚀效果,获得的缓蚀剂体系HTCI表现出优异的耐温性能,能够满足高温达200 ℃的防腐需求。图4 不同温度下缓蚀剂HTCI的缓蚀效果
【参考文献】：
期刊论文
[1]适用于H2S、CO2、Cl-较高浓度环境下的咪唑啉衍生物缓蚀剂的制备与性能评价[J]. 赵海洋,石鑫,曾文广,刘冬梅,魏晓静. 油田化学. 2020(02)
[2]耐高温抗H2S/CO2缓蚀剂的合成及评价[J]. 张宇,郭继香,杨矞琦,吴艳华,赵清,高秋英. 精细化工. 2019(11)
[3]二氧化碳驱采出井缓蚀剂筛选与评价流程研究[J]. 赵海燕,丁艳艳,石善志,蔡乐乐,董宝军,曾德智. 石油与天然气化工. 2018(01)
[4]CO2环境中咪唑啉缓蚀剂ZC-1对N80钢的缓蚀性能评价[J]. 万家瑰. 全面腐蚀控制. 2017(06)
[5]油气田高温高压条件下CO2腐蚀缓蚀剂的研究进展[J]. 程远鹏,李自力,刘倩倩,毕海胜,白羽. 腐蚀科学与防护技术. 2015(03)
[6]胺甲基化改性的苯并咪唑对盐酸中N80钢的缓蚀作用[J]. 苏铁军,李克华,石东坡,罗运柏,习伟. 西安石油大学学报(自然科学版). 2014(06)
[7]CO2体系中咪唑啉季铵盐与十二烷基磺酸钠之间的缓蚀协同效应[J]. 张晨,赵景茂. 物理化学学报. 2014(04)
[8]高温高压二氧化碳介质中改性咪唑啉的缓蚀行为[J]. 王观军,何金杯,刘晶姝,付朝阳. 腐蚀与防护. 2012(01)
[9]国内外油气井抗CO2腐蚀缓蚀剂的研究进展[J]. 张燕芬,刘鹤鸣. 石油和化工设备. 2007(04)
[10]油气田开发中的CO2腐蚀及防护技术[J]. 李国敏,李爱魁,郭兴蓬,郑家燊. 材料保护. 2003(06)
博士论文
[1]二氧化碳腐蚀体系缓蚀剂的缓蚀机理及缓蚀协同效应研究[D]. 陈国浩.北京化工大学 2012
本文编号：3404102
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shiyounenyuanlunwen/3404102.html
