高温盐酸缓蚀剂合成及应用研究

论文摘要

本论文针对缓蚀剂在高温条件下存在易结焦、分层和性能不够稳定等缺点,在室内合成了三类酸化缓蚀剂主剂,考察了主剂的最佳合成条件,并利用红外光谱对主剂进行结构表征。以腐蚀速率为考察指标,通过复配实验和筛选,最终制得一种高效、溶解分散性能优良的新型高温酸化缓蚀剂。利用静态失重法对三种缓蚀剂样品分别进行了性能评价,考察了影响其缓蚀性能的因素。结国表明,三种主剂在酸液中均具有良好的缓蚀性能和溶解分散性能。其中三种缓蚀剂样品缓蚀效果的优劣顺序为喹啉季铵盐缓蚀剂最好、其次是曼尼希碱缓蚀剂、最后是咪唑啉季铵盐缓蚀剂。通过大量实验确定主剂加量及复配的比例,最终得到高温酸化缓蚀剂配方,即主剂B：主剂C：丙炔醇：碘化钾：氯化亚铜的百分比为15：15：8.5：0.5：1.0。采用高温高压动态腐蚀评价方法,考察了缓蚀剂加量、腐蚀温度、盐酸浓度对腐蚀速率的影响；按照石油天然气行业标准SY/T5405-1996中溶解分散性的要求,对高温酸化缓蚀剂的稳定性和配伍性进行测试。结果表明,该高温酸化缓蚀剂具有高效、耐温、耐酸、稳定性好等优点,不但适用于油田盐酸酸化作业,同样适合于稠化酸和土酸酸化作业;与其它添加剂混合使用时配伍性好，未出现分层、沉淀等现象,满足标准中规定的商品缓蚀剂的要求。利用电化学极化曲线法、交流阻抗法、电镜扫描法、电子能谱等多种手段对一系列缓蚀剂的作用机理进行了初步探讨；分析可知缓蚀剂主剂和高温酸化缓蚀剂均可在：N80钢片表面形成较为完整致密的疏水性吸附膜,达到防护金属腐蚀的目的。曼尼希碱缓蚀剂主要是以抑制阴极腐蚀过程为主的混合型缓蚀剂;咪唑啉季铵盐缓蚀剂、喹啉季铵盐缓蚀剂和高温酸化缓蚀剂均是以抑制阳极过程为主的缓蚀剂,同时高温缓蚀剂还满足Langmuir吸附等温式,主要以几何覆盖效应起缓蚀作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 缓蚀剂发展与现状
• 1.1.1 国内缓蚀剂发展与现状
• 1.1.2 国外缓蚀剂发展与现状
• 1.1.3 缓蚀剂的发展趋势
• 1.2 缓蚀剂的分类
• 1.2.1 按化学组成分类
• 1.2.2 按电化学机理分类
• 1.2.3 按生成保护膜的类型分类
• 1.2.4 按应用介质分类
• 1.2.5 按使用形式分类
• 1.3 缓蚀剂的作用机理
• 1.3.1 电化学理论
• 1.3.2 成膜理论
• 1.3.3 吸附理论
• 1.4 缓蚀剂评价方法
• 1.4.1 腐蚀产物分析法
• 1.4.2 电化学方法
• 1.4.3 表面分析技术
• 1.5 研究意义及内容
• 1.5.1 研究意义
• 1.5.2 研究内容
• 第二章 实验仪器与测试方法
• 2.1 实验药品与仪器
• 2.1.1 主要药品
• 2.1.2 主要仪器
• 2.1.3 实验材料
• 2.1.4 评价用酸液
• 2.2 酸化缓蚀剂评价方法
• 2.2.1 静态腐蚀评价
• 2.2.2 高温高压动态腐蚀评价
• 2.2.3 电化学测试
• 2.2.4 电子显微镜扫描法
• 2.2.5 电子能谱研究
• 2.2.6 溶解分散性测定
• 第三章 主剂合成与表征
• 3.1 Mannich主剂的合成
• 3.1.1 合成原理
• 3.1.2 合成方法
• 3.1.3 主剂物理性能参数
• 3.1.4 合成条件的优选
• 3.1.5 母体缓蚀剂缓蚀效果比较
• 3.2 咪唑啉季铵盐主剂的合成
• 3.2.1 合成原理
• 3.2.2 合成路线
• 3.2.3 合成方法
• 3.2.4 主剂物理性能参数
• 3.2.5 合成条件的优化
• 3.3 喹啉季铵盐主剂的合成
• 3.3.1 合成原理
• 3.3.2 合成路线
• 3.3.3 合成方法
• 3.3.4 主剂物理性能参数
• 3.4 主剂结构表征
• 3.5 小结
• 第四章 缓蚀剂的复配与性能评价
• 4.1 Mannich缓蚀剂的复配与评价
• 4.1.1 表面活性剂的选择
• 4.1.2 表面活性剂加量的确定
• 4.1.3 缓蚀剂缓蚀效果评价
• 4.2 咪唑啉季铵盐缓蚀剂的复配与性能评价
• 4.2.1 表面活性剂的选择
• 4.2.2 表面活性剂加量的确定
• 4.2.3 咪唑啉季铵盐母体缓蚀效果评价
• 4.3 喹啉季铵盐缓蚀剂的复配及性能评价
• 4.3.1 主剂用量的确定
• 4.3.2 表面活性剂的选择
• 4.3.3 表面活性剂加量的确定
• 4.3.4 喹啉季铵盐缓蚀剂缓蚀性能评价
• 4.4 高温酸化缓蚀剂复配及性能评价
• 4.4.1 主剂用量的确定
• 4.4.2 复配比例的研究
• 4.4.3 增效剂的研究
• 4.4.4 高温缓蚀剂的性能评价
• 4.4.5 不同酸液中缓蚀性能比较
• 4.4.6 高温酸化缓蚀剂的稳定性实验
• 4.4.7 高温酸化缓蚀剂的配伍性试验
• 4.5 小结
• 第五章 高温酸化缓蚀剂缓蚀机理研究
• 5.1 极化曲线研究
• 5.1.1 曼尼希缓蚀剂的极化曲线
• 5.1.2 咪唑啉季铵盐缓蚀剂的极化曲线
• 5.1.3 喹啉季铵盐缓蚀剂的极化曲线
• 5.1.4 高温酸化缓蚀剂的极化曲线
• 5.2 交流阻抗研究
• 5.2.1 曼尼希碱缓蚀剂的交流阻抗谱
• 5.2.2 咪唑啉季铵盐缓蚀剂的交流阻抗谱
• 5.2.3 喹啉季铵盐缓蚀剂的交流阻抗谱
• 5.2.4 高温酸化缓蚀剂的交流阻抗谱
• 5.3 电镜扫描研究
• 5.4 电子能谱研究
• 5.5 高温酸化缓蚀剂的吸附等温式
• 5.6 缓蚀机理探讨
• 5.6.1 曼尼希碱缓蚀剂缓蚀机理
• 5.6.2 咪唑啉季铵盐缓蚀剂缓蚀机理
• 5.6.3 喹啉季铵盐缓蚀剂缓蚀机理
• 5.6.4 高温酸化缓蚀剂的缓蚀机理
• 5.7 小结
• 第六章 结论与认识
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 详细摘要