双曼尼希碱型缓蚀剂的合成及性能评价

胡 韵

(中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司，湖北 武汉 430035)



双曼尼希碱型缓蚀剂的合成及性能评价

胡 韵

(中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司，湖北 武汉 430035)

采用苯乙酮、甲醛与芳香胺等原料合成出双曼尼希碱并以此作为主剂，通过添加丙炔醇进行复配，制备出一种具有协同效应的双曼尼希碱型缓蚀剂，缓蚀剂的质量配比为：双曼尼希碱∶丙炔醇=1∶0.4。采用静态挂片法评价该剂在不同条件下的缓蚀性能。试验结果表明，在常压、90 ℃及腐蚀时间为4 h条件下，质量分数为15%的盐酸对N80钢片的腐蚀速率随着缓蚀剂用量的增加呈减小的趋势;当缓蚀剂质量分数超过1.5%以后，腐蚀速率减小的趋势减慢；质量分数为15%的盐酸对N80钢片的腐蚀速率随着腐蚀温度的升高逐渐增大，当温度达到90 ℃时，腐蚀速率仅为1.652 3 g/(m2·h)，在盐酸、氢氟酸及土酸介质中对N80钢片腐蚀速率均可满足3～4 g/(m2·h)的缓蚀剂评价一级指标，可用于现场不同酸化环境中的腐蚀防护。

曼尼希碱 缓蚀剂 评价

目前油气田普遍使用的缓蚀剂有以下几种：(1)曼尼希碱类缓蚀剂；(2)咪唑啉类缓蚀剂；(3)季铵盐类缓蚀剂。其中由于曼尼希碱在高温、高浓度酸条件下缓蚀效果好而倍受重视[4-5]。

苯乙酮、甲醛与芳香胺等为原料合成出的双曼尼希碱作为主剂，并利用协同效应进行复配，制备出一种酸化缓蚀剂，采用静态挂片法评价了该剂在不同条件下的缓蚀性能。

1 试验部分

1.1 主要试剂和仪器

芳香胺、苯乙酮、甲醛、丙炔醇、无水乙醇、石油醚和盐酸，均为分析纯。

N80钢片、电热套、三口烧瓶、冷凝管、恒温磁力搅拌器和电子天平。

1.2 双曼尼希碱的合成

在装有温度计和回流冷凝管的三口烧瓶中加入一定量的芳香胺，以无水乙醇为溶剂，搅拌并滴加盐酸，控制溶液的pH值，按照反应物的比例加入一定量的苯乙酮与甲醛，加热至一定温度，搅拌回流数小时，得到棕黄色透明液体。反应方程式：

本文设计了一个基于机器学习模型和无线传感技术的高危人群在押人员生命体征监测系统，通过该监测系统可以连续采集在押人员的心率、心电、血压和血氧等多个生命体征参数，医护人员和值班民警可以通过监控中心远程实时监控在押人员的重要生命体征参数，当在押人员身体出现紧急情况或突发疾病时，系统能自动传输报警信息。同时基于机器学习算法搭建健康分析数据模型可以对在押人员的生理参数进行分析诊断，以此对在押人员进行疾病管控、健康干预和医护指导。该系统的总体设计架构如图3 所示。

1.3 缓蚀效果评价

缓蚀性能评价采用常压静态挂片法，腐蚀评价方法参照SY/T 5405—1996《酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标》进行。

2 结果与讨论

2.1 双曼尼希碱型缓蚀剂配方优化

依照SY/T 5405—1996方法，向酸液中添加上述合成的双曼尼希碱时腐蚀速率为4.679 5 g/(m2·h)，效果较好，但不能满足标准要求。研究表明，通过添加丙炔醇与之复配，利用协同效应可以增强双曼尼希碱型缓蚀剂的缓蚀效果[6-8]。

在常压、90 ℃和腐蚀时间4 h的条件下，评价在质量分数为1.5%双曼尼希碱中添加不同质量分数的丙炔醇对N80钢片腐蚀速率的影响，试验结果见图1。

图1 不同丙炔醇加量下的腐蚀速率

由图1看出，当丙炔醇的加量很少时即可使复配物腐蚀速率达到缓蚀剂评价一级指标3～4 g/(m2·h)。这是因为丙炔醇分子含有π键，能够与金属原子间形成π—d化学键，从而在金属表面形成配合物膜，与双曼尼希碱分子产生协同效应，从而增加了缓蚀效果。

随着丙炔醇质量分数增加，N80钢片腐蚀速率逐渐减小，当丙炔醇质量分数超过0.4%以后，腐蚀速率减小的趋势减慢。综合成本等因素，确定缓蚀剂的质量比为：双曼尼希碱∶丙炔醇=1∶0.4，并对复配物进行了性能评价。

2.2 缓蚀剂用量对缓蚀性能的影响

在常压、90 ℃和腐蚀时间4 h的条件下，评价缓蚀剂对质量分数为15%盐酸介质中N80钢片腐蚀速率的影响，试验结果见图2。由图2可知，当缓蚀剂加量很少时，钢片腐蚀速率即可达到3～4 g/(m2·h)的缓蚀剂评价一级指标。随着继续增加缓蚀剂的用量，腐蚀速率迅速减小；当缓蚀剂质量分数超过1.5%以后，腐蚀速率减小的趋势减慢，这是因为当缓蚀剂的质量分数达到某一值时，金属腐蚀速率最小，缓蚀剂的缓蚀效率达到极限值。因此选择质量分数为1.5%缓蚀剂开展钢片腐蚀评价试验。

图2 不同缓蚀剂加量下的腐蚀速率

2.3 反应温度对缓蚀性能的影响

在常压、腐蚀时间4 h条件下，评价质量分数为15%的盐酸介质和不同温度下缓蚀剂对N80钢片的缓蚀性能，试验结果见图3。

图3 不同腐蚀温度下的腐蚀速率

由图3可知，在质量分数为1.5%缓蚀剂用量条件下，逐渐升高盐酸介质的温度，钢片腐蚀速率逐渐增大，缓蚀效果降低。这是因为温度升高时，缓蚀剂分子与金属表面间的吸附作用明显降低，导致金属腐蚀加剧，缓蚀剂的缓蚀效率急剧下降。当温度达到90 ℃时，腐蚀速率增大到1.652 3 g/(m2·h)，满足缓蚀剂评价一级指标3～4 g/(m2·h)。

2.4 介质对缓蚀性能的影响

在常压、90 ℃和腐蚀时间4 h的条件下，评价不同介质下缓蚀剂对N80钢片的缓蚀性能，试验结果见表1。

表1 缓蚀剂在不同介质中的缓蚀性能

由表1可以看出：缓蚀剂不仅在盐酸中表现出了良好的缓蚀性能，在氢氟酸和土酸中同样表现出优异的缓蚀性能，在质量分数为1.5%缓蚀剂用量条件下，在不同介质中钢片腐蚀速率均可达到3～4 g/(m2·h)的缓蚀剂评价一级指标，可用于不同酸化环境中的腐蚀防护。

3 结论与建议

(1)利用苯乙酮、甲醛与芳香胺等为原料合成出双曼尼希碱作为主剂，添加丙炔醇与之复配，制备出一种双曼尼希碱型缓蚀剂，缓蚀剂的质量配比为：双曼尼希碱∶丙炔醇=1∶0.4。

(2)在常压、90 ℃和腐蚀时间为4 h条件下，质量分数为15%的盐酸对N80钢片的腐蚀速率随着缓蚀剂用量的增加呈减小的趋势，当缓蚀剂质量分数超过1.5%以后，腐蚀速率减小的趋势变缓。

(3)在常压、腐蚀时间4 h和缓蚀剂质量分数为1.5%条件下，质量分数为15%的盐酸对N80钢片的腐蚀速率随着腐蚀温度的升高逐渐增大，当温度达到90 ℃时，腐蚀速率增大到1.652 3 g/(m2·h)，满足缓蚀剂评价一级指标3～4 g/(m2·h)。

(4)在常压、90 ℃和腐蚀时间4 h的条件下，在盐酸、氢氟酸及土酸介质中添加质量分数为1.5%缓蚀剂，N80钢片腐蚀速率均可满足3～4

g/(m2·h)的缓蚀剂评价一级指标，可用于现场不同酸化环境中的腐蚀防护。

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[2] 曹怀山,张景华,任丽，等.BH961型酸化缓蚀剂[J].油田化学,2002,19(4):325-327.

[3] 田发国,李建波,颜紫霖，等.一种新型油井高温酸化缓蚀剂SYB的制备及性能评价[J].石油与天然气化工,2009,38(5):426-429.

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[5] 李善建,于洪江,王京光.一种曼尼希碱型盐酸酸化缓蚀剂的合成及缓蚀性能[J].油田化学,2008,25(2):118-121.

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(编辑 张向阳)

Synthesis and Performance Evaluation of Double Mannich Base Corrosion Inhibitor

HuYun

(SINOPECJianghanOilfieldBranch,Wuhan430035,China)

Double Mannich base was synthesized with acetophenone, formaldehyde and aromatic amines, and then corrosion inhibitor was prepared with the addition of propynol. Mass ratio of Double Mannich base to propynol was 1∶0.4. Inhibition performance of the agent under different conditions was evaluated by static coupon method. The results showed that during a corrosion time of 4 h, corrosion rate of 15% hydrochloric acid on N80 steel sheet decreased with the increase of corrosion inhibitor dosage at normal pressure and 90 ℃; when the amount of corrosion inhibitor increased to 1.5%, decreasing trend of corrosion rate slowed down; corrosion rate of 15% hydrochloric acid to N80 steel sheet rose with the increase of corrosion temperature, although corrosion rate was only 1.652 3 g/(m2·h) when temperature reached 90 ℃. The inhibitor can be used to protect N80 steel from different acid corrosion, because primary evaluation index for the corrosion of N80 steel sheet in hydrochloric acid, hydrofluoric acid and mud acid should not be higher than 3～4 g/(m2·h).

mannich base, corrosion inhibitor, evaluation

2017-01-12；修改稿收到日期：2017-04-21。

胡韵(1984—)，助理研究员，现在该公司石油工程技术研究院从事酸化压裂相关研究工作。E-mail：wili5535@163.com