專利名稱：：用于油氣田鋼鐵設(shè)備防腐的緩蝕劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于油氣田鋼鐵設(shè)備防腐的緩蝕劑及其制備方法，屬于石油工業(yè)防腐技術(shù)。
背景技術(shù)：
：統(tǒng)計(jì)資料表明，腐蝕損失是各種自然災(zāi)害之首。控制與防治腐蝕一方面可以大量節(jié)約資源，同時(shí)也節(jié)約了生產(chǎn)原材料和設(shè)備的能源、人力，意義深遠(yuǎn)。石油工業(yè)中，石油、天然氣的開采、提煉、運(yùn)輸?shù)群芏喹h(huán)節(jié)都存在著鋼鐵設(shè)備面臨腐蝕的問題，且隨著油氣田開采時(shí)間的延長(zhǎng)，油氣井中的腐蝕成分越來越多，使設(shè)備腐蝕的情況更加嚴(yán)重。嚴(yán)重的腐蝕一方面造成設(shè)備的失效，更換設(shè)備增加了開采成本，另一方面，運(yùn)輸管道的腐蝕導(dǎo)致壓力的不穩(wěn)定帶來了安全隱患。解決油氣田設(shè)備的腐蝕問題，已成為當(dāng)今油田工程中的重要關(guān)鍵技術(shù)。油氣田主要面對(duì)的是硫腐蝕，通常采用的防腐手段主要有前段脫硫法、內(nèi)壁涂層法和添加緩蝕劑等方法，其中添加緩蝕劑以其成本低廉、操作簡(jiǎn)便、效果明顯而得到廣泛的應(yīng)用。目前我國(guó)油氣田應(yīng)用的緩蝕劑主要是混合型緩蝕劑，從化學(xué)成分上講，它的組成以有機(jī)物為主，和金屬表面相互作用形成防腐層，抑制腐蝕的發(fā)生；從電化學(xué)的角度講，它能同時(shí)降低腐蝕陰陽兩級(jí)的電位，從而給腐蝕的發(fā)生帶來能量障礙。但是隨著鋼鐵等金屬材料防腐層增厚，又會(huì)出現(xiàn)沉積附著物的情況，附著物進(jìn)入壓縮機(jī)等設(shè)備造成流道的堵塞，又會(huì)給生產(chǎn)和檢修帶來很大的困難。以某油氣田的壓氣站情況為例，該壓氣站自1990年開始應(yīng)用了某種氣相緩蝕劑，開始幾年運(yùn)行平穩(wěn)，隨著時(shí)間增長(zhǎng)，出現(xiàn)問題。緩釋劑有一定的效果，如果不加注或少加注，則會(huì)在壓縮機(jī)葉輪、軸及擴(kuò)壓器上析出堅(jiān)硬的物質(zhì)，如果繼續(xù)加注則形成大量的附著物，同樣在梳齒密封產(chǎn)生積聚，磨損轉(zhuǎn)子。壓氣站不得不增加停車檢修頻率以保證設(shè)備正常運(yùn)行。在保證緩蝕率的前提下抑制附著物的形成量是緩蝕劑研發(fā)的關(guān)鍵點(diǎn)之一。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種用于油氣田鋼鐵設(shè)備防腐的緩蝕劑及其制備方法，本發(fā)明成本低廉、操作簡(jiǎn)便，具有效高的緩蝕率及其他良好實(shí)驗(yàn)效果。本發(fā)明提供的一種用于油氣田鋼鐵設(shè)備防腐的緩蝕劑的原料的質(zhì)量組成無機(jī)酸鐵銨鹽30%40%妣啶10%20%緩蝕助劑1%5%溶劑10%50%。其中所述的無機(jī)酸鐵銨鹽是硫酸鐵與低碳數(shù)脂肪胺反應(yīng)生成的銨鹽；硫酸鐵與低碳數(shù)脂肪胺的質(zhì)量比約i:ii:4;緩蝕助劑是鉬酸鈉、硝酸鈉、碘化鉀和硫脲中的至少一種；溶劑是乙醇、丙酮、石油醚中的至少一種。所述的硫酸鐵可用硫酸鋅替代，低碳數(shù)脂肪胺的碳數(shù)為18。本發(fā)明提供的一種用于油氣田鋼鐵設(shè)備防腐的緩蝕劑的原料的質(zhì)量組成無機(jī)酸鐵銨鹽40%所述的無機(jī)酸鐵銨鹽是由硫酸鐵與正丁胺或硫酸鐵與叔丁胺反應(yīng)生成的銨鹽。所述的緩蝕助劑為鉬酸鈉、碘化鉀。所述的溶劑是95%的乙醇。本發(fā)明提供的一種用于油氣田鋼鐵設(shè)備防腐的緩蝕劑的制備方法包括的步驟1)向無機(jī)鹽中加入蒸餾水，直到無機(jī)鹽完全溶解，再向其中加入脂肪胺，直到形成均一穩(wěn)定的溶液，硫酸鐵與低碳數(shù)脂肪胺的質(zhì)量比約1:1。2)吡啶的除雜，將工業(yè)級(jí)的吡啶置于精餾裝置，調(diào)節(jié)溫度，該溫度范圍為250280攝氏度，收取吡啶餾分備用。3)按計(jì)量將上述過程制備好的無機(jī)酸鐵銨鹽、吡啶、緩蝕助劑和溶劑混合均勻。按上述計(jì)量配制成緩蝕劑，即可加入到腐蝕環(huán)境中使用。本發(fā)明適用范圍pH=5.08.0介質(zhì)中的金屬材質(zhì)均的緩蝕效果，且具有良好的金屬表面成膜性能。本發(fā)明具有成本低廉、操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，采用該緩蝕劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室內(nèi)掛片試驗(yàn)，試驗(yàn)后鋼片表面光亮如新，得到了較高的緩蝕率。通過電化學(xué)測(cè)量，其極化阻力較空白狀態(tài)有了極大程度的提高。圖1為本發(fā)明實(shí)例4中空白試樣極化曲線。圖2為本發(fā)明實(shí)例4中添加緩蝕劑試樣極化曲線。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但這些實(shí)施例并不限制本發(fā)明的范圍。實(shí)例1-3為緩蝕劑的合成與配制以及掛片法對(duì)緩蝕劑的緩蝕性能評(píng)價(jià)。掛片法是實(shí)驗(yàn)室配制腐蝕溶液模擬實(shí)際腐蝕環(huán)境進(jìn)行腐蝕掛片實(shí)驗(yàn)。選用A3鋼(碳素結(jié)構(gòu)鋼)試片進(jìn)行腐蝕實(shí)驗(yàn)，采用空白與加緩蝕劑進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)試片的腐蝕失重及腐蝕狀況，計(jì)算緩蝕率。使用的吡啶是純度為50%60%的工業(yè)級(jí)吡啶。實(shí)例4為電化學(xué)法對(duì)緩蝕劑的緩蝕性能評(píng)價(jià)。采用A3鋼試樣-鉑電極-飽和氯化鉀電擊的三電極體系分別測(cè)定其在飽和硫化氫水溶液中添加與為添加緩蝕劑的電化學(xué)行為。工業(yè)級(jí)吡啶的純度50%60%，并將其精餾，其主要成分是吡啶和吡啶、喹啉的衍生物。實(shí)例1:向硫酸鐵中加入蒸餾水，直到完全溶解，再向其中緩慢滴加正丁胺，直到形成均一、穩(wěn)定的溶液，硫酸鐵與正丁銨的質(zhì)量比1:1;將工業(yè)級(jí)吡啶(純度約55%)置于精餾吡啶緩蝕助劑溶劑裝置，調(diào)節(jié)溫度250攝氏度，收取吡啶餾分備用。將正丁銨鹽、吡啶、鉬酸鈉和95%的乙醇按照40%:10%:5%:45%配成緩蝕劑。試驗(yàn)在試管中進(jìn)行，內(nèi)裝H2S飽和水溶液10mL，用A3鋼制備的10X10X3的鋼片試樣在每支試管中放一片，共10支，其中5支添加緩蝕劑(每支610滴)，5支為空白試樣。試管密封后放在5(TC的恒溫水浴裝置內(nèi)，試驗(yàn)在靜止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行5d，取出后采用失重法稱量計(jì)算液相緩蝕效率。實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中，該緩蝕劑的液相緩蝕率達(dá)到98%。失重?cái)?shù)據(jù)見表l。實(shí)例2:向硫酸鐵中加入蒸餾水，直到完全溶解，再向其中緩慢滴加正丁胺，直到形成均一、穩(wěn)定的溶液，硫酸鐵與正丁銨的質(zhì)量比1:1;將工業(yè)級(jí)吡啶(純度約55%)置于精餾裝置，調(diào)節(jié)溫度250攝氏度，收取吡啶餾分備用。將正丁銨鹽、吡啶、鉬酸鈉和95%的乙醇按照30%:20%:5%:45%配成緩蝕劑。試驗(yàn)在1L廣口瓶中進(jìn)行，內(nèi)裝H2S水溶液400mL，用A3鋼制備的10X10X3的鋼片試樣掛在支架上至于瓶?jī)?nèi)液面以上。共兩個(gè)瓶子，每個(gè)掛5片，其中一個(gè)加緩蝕劑(緩蝕劑盛放在小燒杯中，約3ml，再置于廣口瓶中)，一個(gè)為空白。將密封后的瓶子放在50°C的恒溫水浴裝置內(nèi)，試驗(yàn)在靜止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行5d，取出后采用增重法稱量計(jì)算氣相緩蝕效率。實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中，該緩蝕劑的氣相緩蝕率67%。失重?cái)?shù)據(jù)見表2。實(shí)例3:向硫酸鐵中加入蒸餾水，直到完全溶解，再向其中緩慢滴加叔丁胺，直到形成均一、穩(wěn)定的溶液，硫酸鐵與叔丁銨的質(zhì)量比1:1;將工業(yè)級(jí)吡啶(純度約55%)置于精餾裝置，調(diào)節(jié)溫度260攝氏度，收取吡啶餾分備用。將叔丁銨鹽、吡啶、碘化鉀和95%的乙醇按照40%:10%:5%:45%配成緩蝕劑。試驗(yàn)在試管中進(jìn)行，內(nèi)裝不同濃度H2S04水溶液10mL，用A3鋼制備的10X10X3的鋼片試樣在每支試管中放一片，共10支，其中5支添加緩蝕劑(每支610滴)，5支為空白試樣。試管密封后放在5(TC的恒溫水浴裝置內(nèi)，試驗(yàn)在靜止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行5d，取出后采用失重法稱量計(jì)算液相緩蝕效率。實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中，該緩蝕劑的在O.lmol/L和25X的硫酸水溶液中的液相緩蝕率達(dá)到96%和59%。失重?cái)?shù)據(jù)見表3和表4。實(shí)例4:向硫酸鐵中加入蒸餾水，直到完全溶解，再向其中緩慢滴加正丁胺，直到形成均一、穩(wěn)定的溶液，硫酸鐵與叔丁銨的質(zhì)量比1:1;將工業(yè)級(jí)吡啶(純度約55%)置于精餾裝置，調(diào)節(jié)溫度260攝氏度，收取吡啶餾分備用。將正丁銨鹽、吡啶、鉬酸鈉和95%的乙醇按照40%:10%:5%:45%配成緩蝕劑。試驗(yàn)采用A3鋼試樣-鉑電極-飽和氯化鉀電擊的三電極體系分別測(cè)定其在飽和硫化氫水溶液中添加與為添加緩蝕劑的電化學(xué)行為?？瞻自囼?yàn)和加緩蝕劑試驗(yàn)的極化阻力和其他電化學(xué)參數(shù)如表5所示?？梢钥闯鎏砑泳徫g劑(濃度1%vol)后，腐蝕電流密度降低，極化阻力有了較大的提高。空白試驗(yàn)和加緩蝕劑試驗(yàn)的極化曲線如附圖1和圖2所示?？梢钥闯觯砑泳徫g劑后金屬表面發(fā)生了鈍化現(xiàn)象。緩蝕率/7=——=w=97.3%，和失重法得到的數(shù)據(jù)很接近。表1實(shí)例1的失重?cái)?shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2實(shí)例2的失重?cái)?shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表3實(shí)例3的失重?cái)?shù)據(jù)(硫酸濃度0.lmol/L)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表4實(shí)例3的失重?cái)?shù)據(jù)(硫酸濃度25%)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表5實(shí)例4的電化學(xué)數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求一種用于油氣田鋼鐵設(shè)備防腐的緩蝕劑，其特征在于它的原料的質(zhì)量組成為無機(jī)酸鐵銨鹽30％～40％吡啶10％～20％緩蝕助劑1％～5％溶劑10％～50％所述的無機(jī)酸鐵銨鹽是無機(jī)鹽硫酸鐵與脂肪胺反應(yīng)生成的銨鹽；硫酸鐵與低碳數(shù)脂肪胺的質(zhì)量比約1∶1～1∶4；緩蝕助劑是鉬酸鈉、硝酸鈉、碘化鉀、硫脲中的至少一種；所述的溶劑是乙醇、丙酮、石油醚中的至少一種；所述的脂肪胺的碳數(shù)為1～8。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩蝕劑，其特征在于硫酸鐵可用硫酸鋅替代。3.—種用于油氣田鋼鐵設(shè)備防腐的緩蝕劑，其特征在于它的原料的質(zhì)量組成為無機(jī)酸鐵銨鹽40%妣啶10%緩蝕助劑5%乙醇45%。所述的無機(jī)酸鐵銨鹽是由硫酸鐵與正丁胺或硫酸鐵與叔丁胺反應(yīng)生成的銨鹽；所述的緩蝕助劑為鉬酸鈉或碘化鉀。4.一種權(quán)利要求1所述的用于油氣田鋼鐵設(shè)備防腐的緩蝕劑的制備方法，其特征在于包括的步驟1)向無機(jī)鹽硫酸鐵中加入蒸餾水，直到完全溶解，再向其中加入脂肪胺，直到形成均一穩(wěn)定的溶液，硫酸鐵與低碳數(shù)脂肪胺的質(zhì)量比約i:ii:4;2)吡啶的除雜，將工業(yè)吡啶置于精餾裝置，調(diào)節(jié)溫度，該溫度范圍為250280攝氏度，收取吡啶餾分備用；3)按計(jì)量將上述過程制備好的無機(jī)酸鐵銨鹽、吡啶、緩蝕助劑和溶劑混合均勻。無機(jī)酸鐵銨鹽吡啶緩蝕助劑溶劑30%40%全文摘要本發(fā)明涉及一種用于油氣田鋼鐵設(shè)備防腐的緩蝕劑及其制備方法。它是由無機(jī)酸銨鹽30％～40％、吡啶10％～20％、緩蝕助劑1％～5％、溶劑10％～50％(質(zhì)量)組成。經(jīng)氣液雙相試驗(yàn)和電化學(xué)測(cè)試均表明該緩試劑在含硫的介質(zhì)中具有緩蝕效果。本發(fā)明成本低廉、操作簡(jiǎn)便，具有效高的緩蝕率及其他良好實(shí)驗(yàn)效果。文檔編號(hào)C23F11/16GK101717941SQ20091024483公開日2010年6月2日申請(qǐng)日期2009年12月17日優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日發(fā)明者崔振鐸,韓燁申請(qǐng)人:天津大學(xué)