咪唑啉型缓蚀剂的合成及性能评价

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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%。
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