含羟基双子表面活性剂的合成及其缓蚀性能的研究

摘要

在油气田开采和运输过程中，碳钢材料的腐蚀问题给油气田的正常生产带来严峻考验。H2S和CO2等腐蚀性气体作为油气田开采的伴生组分，溶于水后形成H2S-CO2-H2O的腐蚀体系，对金属材料（油管、套管、原油集输管道及设备）具有很强的腐蚀性。因此，对于H2S和CO2体系的腐蚀控制技术的研究具有重要意义。控制金属腐蚀的方法有很多种，其中添加缓蚀剂由于具有经济高效的特点而成为抑制油气田金属腐蚀使用最广泛的方法之一。近年来，双子表面活性剂用作金属缓蚀剂的研究逐渐增多。双子表面活性剂分子因其特殊的结构，而在缓蚀方面具有潜在的研究价值。
　　 本课题合成了四种含羟基的阳离子季铵盐型双子表面活性剂n-3OH-n(n=12，14，16，18)，通过模拟H2S和CO2共存的环境和单独CO2腐蚀环境，采用失重法、电化学方法研究了各种影响因素对缓蚀效果的影响，并探讨了双子表面活性剂的缓蚀机理。
　　 主要结论有:
　　 1.60℃时，四种含羟基双子表面活性剂在H2S/CO2腐蚀环境中的缓蚀性能:疏水基碳链长度的影响为14-3OH-14＞12-3OH-12＞16-3OH-16＞18-3OH-18;浓度的影响为35mg/L＞50mg/L＞100mg/L＞20mg/L＞10mg/L;双子表面活性剂n-3OH-n(n=12，14，16)在金属表面的吸附行为符合Langmuir吸附等温式。
　　 2.在H2S和CO2共存的腐蚀环境中，双子表面活性剂与缓蚀剂BQ-1复配的最佳复配比为20％BQ-1＋5％12-3OH-12，复配缓蚀剂的最佳添加浓度为200mg/L。
　　 3.在CO2腐蚀环境中，疏水基碳链长度的影响规律和添加浓度的影响规律与在H2S/CO2腐蚀环境得到的规律一致;随温度的升高，腐蚀速率随之增大，缓蚀效果略有升高。
　　 4.在CO2腐蚀环境中，双子表面活性剂12-3OH-12与硫脲之间具有协同作用。双子和硫脲复配规律为1∶2＞1∶1＞2∶1＞双子＞硫脲;二者最佳复配比例为1∶2。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 金属腐蚀概况

1．2．1 金属的腐蚀与防护

1．2．2 金属腐蚀的影响

1．3 金属腐蚀类型

1．3．1 H2S腐蚀

1．3．2 CO2腐蚀

1．3．3 H2S／CO2共存条件下的腐蚀机理

1．4 双子表面活性剂的研究概况

1．4．1 双子表面活性剂的研究现状

1．4．2 双子表面活性剂的结构和特性

1．4．3 双子表面活性剂的合成概况

1．5 双子表面活性剂的缓蚀特点

1．5．1 疏水基结构对缓蚀效果的影响

1．5．2 亲水基结构对缓蚀效果的影响

1．6 双子表面活性剂在不同腐蚀环境中缓蚀性能的研究

1．6．1 在盐酸环境中缓蚀性能的研究

1．6．2 在硫酸环境中缓蚀性能的研究

1．6．3 在H2S／CO2环境中缓蚀性能的研究

1．7 本课题的研究目的和意义

第二章 实验部分

2．1 实验材料与仪器

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验仪器

2．2 缓蚀剂的合成与评价路线图

2．3 评价方法

2．3．1 静态失重法

2．3．2 电化学测试

第三章 双子表面活性剂的合成和表征

3．1 双子表面活性剂的合成

3．1．1 合成方法

3．2 双子表面活性剂的表征

3．2．1 红外光谱分析(IR)

3．3 本章小结

第四章 含羟基双子表面活性剂在H2S／CO2体系中的缓蚀性能

4．1 含羟基双子表面活性剂在H2S／CO2体系中对L360钢腐蚀行为的影响规律

4．1．1 静态失重评价

4．1．2 极化曲线测试

4．1．3 交流阻抗测试

4．2 含羟基双子表面活性剂在L360钢表面的吸附模型

4．3 缓蚀机理探讨

4．4 本章小结

第五章 含羟基双子表面活性剂在CO2体系中缓蚀性能

5．1 含羟基双子表面活性剂在CO2体系中对A3钢腐蚀行为的影响规律

5．1．1 静态失重评价

5．1．2 极化曲线测试

5．2 本章小结

第六章 含羟基双子表面活性剂与其他药剂之间的协同效应

6．1 H2S／CO2体系中双子表面活性剂与缓蚀剂的复配

6．1．1 含羟基双子表面活性剂与三种缓蚀剂复配

6．1．2 含羟基双子表面活性剂与BQ-1复配

6．2 CO2体系中双子表面活性剂与硫脲的复配

6．2．1 静态失重评价

6．2．2 极化曲线测试

6．2．3 交流阻抗测试

6．3 本章小结

第七章 结论

参考文献

致谢

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