有關(guān)污水緩蝕劑的相關(guān)研究

[摘 要]緩蝕劑是一種以適當(dāng)?shù)臐舛群托问酱嬖谟诃h(huán)境（介質(zhì)）中的，可以防止或減緩腐蝕的化學(xué)物質(zhì)或幾種化學(xué)物質(zhì)的混合物。一般來(lái)說(shuō)，加入微量或少量這類化學(xué)物質(zhì)就可使金屬材料在該介質(zhì)中的腐蝕速率明顯降低，同時(shí)還能保持金屬材料原來(lái)的物理機(jī)械性能不變。緩蝕劑技術(shù)由于具有良好的防腐蝕效果和較高的經(jīng)濟(jì)效益，已成為防腐蝕技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的方法之一，它具有操作簡(jiǎn)單、見(jiàn)效快、適用性強(qiáng)、能保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞]緩蝕劑

一、污水緩蝕劑的合成的意義

在實(shí)際應(yīng)用中為了抑制和減緩酸液對(duì)金屬設(shè)備及金屬管線的腐蝕， 在進(jìn)行酸化作業(yè)時(shí)， 最常用且有效的方法就是在酸液中添加緩蝕劑。酸化是強(qiáng)化采油過(guò)程中油氣井增產(chǎn)、注入井增注的一項(xiàng)有效技術(shù)措施。常用的酸液為15%或28%鹽酸，高濃度的酸液在提高原油采收率的同時(shí)也會(huì)對(duì)設(shè)備及地下管線造成嚴(yán)重腐蝕。解決此問(wèn)題最經(jīng)濟(jì)的方法就是添加酸化緩蝕劑。國(guó)內(nèi)投入生產(chǎn)的酸洗和酸化緩蝕劑可以分為七大類：（1）硫脲系列，主要有天津若丁，仿若丁-31A等;（2）苯胺類，主要有7801，Lan-5等;（3）酰胺類，主要有川天1-2，仿NorustPS-31等;（4）咪唑啉類，主要有BH-2，SH-707等;（5）吡啶類，主要有80-1，7701等;（6）季胺鹽類，主要有SH-501，IMC-4等;（7）有機(jī)胺及雜環(huán)酮胺類，主要有CT1-4，SH-9020等。曼尼希緩蝕劑以其耐高溫、緩蝕效果優(yōu)異的特點(diǎn)在酸化緩蝕劑里占據(jù)了重要的地位。曼尼希堿緩蝕效果明顯、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、酸溶性強(qiáng)、抗溫抗酸性能好， 作為酸性介質(zhì)的緩蝕劑具有良好的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用價(jià)值。

而曼尼希緩蝕劑有多種合成種類和途徑，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的酸化緩蝕劑多為咪唑啉季胺鹽及喹啉季胺鹽類，存在著緩蝕效果差、酸溶性不好、毒性大等缺陷。因此，迫切需要研制高效、低毒、耐高溫以及無(wú)污染的酸化緩蝕劑。

二、緩蝕劑國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)50年代初期，天津市重工局化工實(shí)驗(yàn)室成功研制以鄰甲苯硫脲為有效組分的酸洗緩蝕劑，并以“五四牌若丁”牌號(hào)投放市場(chǎng)，在天津鋼廠硫酸酸洗應(yīng)用中獲得成功。1958年，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所以苯胺與烏洛托品進(jìn)行縮合反應(yīng)，制成仿蘇酸洗緩蝕劑。

60年代至70年代，我國(guó)油井較淺，一般在1000～2000 m之間，井下溫度不高，油氣井酸化緩蝕劑主要是根據(jù)原蘇聯(lián)使用的一些油氣井酸化緩蝕劑如甲醛、烏洛托品、亞砷酸（砒霜）等化合物。由于溫度較低及酸濃度不高，用復(fù)合緩蝕劑配方，可以使碳鋼腐蝕速率能在施工允許條件范圍內(nèi)，這期間的酸化作業(yè)量并不多，酸化緩蝕劑研究剛開(kāi)始起步。70年代以后，我國(guó)石油工業(yè)迅猛發(fā)展。我國(guó)石油工業(yè)學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)的鉆探和采油工藝新技術(shù)，采用大酸量高濃度鹽酸溶液對(duì)灰?guī)r油氣田進(jìn)行壓裂酸化，使油井穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)效果十分顯著，生產(chǎn)發(fā)展很快。在油氣井使用高濃度的鹽酸溶液施工中，由于井下溫度較高，油管及采油設(shè)備的腐蝕問(wèn)題成為深井酸化技術(shù)的關(guān)鍵之一，即必須要有高溫油井酸化緩蝕劑與該新工藝技術(shù)配套，否則油井腐蝕不堪設(shè)想。因此，我國(guó)的油井酸化緩蝕劑研究和發(fā)展在石油工業(yè)生產(chǎn)高速發(fā)展下迅速發(fā)展擴(kuò)大。四川石油管理局天然氣研究所、華中理工大學(xué)等許多單位先后開(kāi)展油井酸化緩蝕劑研究工作，研究出一大批以7461-102、7701、CT1-2、CT1-3、7801、7812、IMC為代表的酸化緩蝕劑。

80年代中期90年代初，華中理工大學(xué)鄭家燊等又研究出高溫180 ℃濃鹽酸酸化緩蝕劑8601-G（季銨鹽復(fù)合物）和150℃鹽酸酸化低點(diǎn)蝕緩蝕劑8401-T及8703-A（季銨鹽化合物），同期中科院金屬腐蝕與防護(hù)研究所陳家堅(jiān)等研究成功IMC-30-G、IMC-80-ZS 油井及集輸油線緩蝕劑，另外CT1-8、SD1-3、CFR、XA-139等油井酸化緩蝕劑也相繼研制成功，基本滿足了我國(guó)石油工業(yè)油井酸化施工技術(shù)要求，對(duì)石油天然氣增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)起到了重要作用。90年代后，緩蝕劑的發(fā)展經(jīng)歷了從鋼鐵、銅等傳統(tǒng)金屬材料到鋁、鎂等新型輕合金材料以及多金屬?gòu)?fù)合構(gòu)件的防護(hù)，從單一祖分到復(fù)合配方，從水介質(zhì)到油介質(zhì)、氣相、涂層以及混凝土，從抑制均勻腐蝕到抑制點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕、電偶腐蝕等的變化，緩蝕劑技術(shù)已經(jīng)成為一類成熟的應(yīng)用技術(shù)。

80年代國(guó)外開(kāi)發(fā)的酸化緩蝕劑品種主要有以下幾類：烷苯吡啶類化合物、炔醇類、胺類、脂肪酸類、醛酮胺縮合物、硫脲及其衍生物和無(wú)機(jī)物等。90年代，國(guó)外油田應(yīng)用的緩蝕劑仍以80年代開(kāi)發(fā)應(yīng)用的緩蝕劑為主，國(guó)外九大公司應(yīng)用的緩蝕劑產(chǎn)品有50種，目前采用的緩蝕劑分低溫（Tlt;104℃）和高溫（Tlt;178℃或更高）兩類。低溫緩蝕劑通常為有機(jī)物，包括含氮化合物、含硫化合物、炔屬化合物和醛類、酮類、醇類等親油化合物及表面活性劑等。高溫緩蝕劑在成份上與低溫緩蝕劑差別不大，只是加入了增強(qiáng)劑。增強(qiáng)劑有甲酸及其衍生物、酸溶性碘鹽及酸溶性酮鹽、銻鹽、鉍鹽和汞鹽。含苯基酮及喹啉類（如喹啉）等復(fù)合緩蝕劑適用于20 ℃～204 ℃，緩蝕效果好。90年代后，國(guó)外開(kāi)發(fā)的緩蝕劑主要有：苯乙烯-馬來(lái)酸酐共聚物的多胺縮合物、苯乙烯-丙烯酸樹(shù)脂的共聚物與多胺縮合物、胺衍生物緩蝕劑、復(fù)合緩蝕劑、增效緩蝕劑、苯烯酮緩蝕劑、工業(yè)廢物作緩蝕劑。

三、緩蝕劑發(fā)展趨勢(shì)與研究的主攻方向

我國(guó)酸化緩蝕劑大多在鹽酸和土酸溶液中應(yīng)用，在乳化液、泡沫酸、稠化（膠凝）酸、超（微）乳化酸、固體酸和有機(jī)酸方面應(yīng)用的品種很少。高溫酸化緩蝕劑中大多數(shù)含有炔醇化合物，但我國(guó)生產(chǎn)炔醇的工廠僅東北一家，嚴(yán)重影響國(guó)產(chǎn)高溫酸化緩蝕劑的發(fā)展。因此增加炔醇生產(chǎn)能力，同時(shí)研究比炔醇性能更好的化合物，是今后酸化緩蝕劑研究的一個(gè)重要內(nèi)容。國(guó)外松香胺衍生物和咪唑啉化合物作為酸化緩蝕劑廣泛應(yīng)用，我國(guó)這方面品種較少。中國(guó)盛產(chǎn)松香，出口很多，今后如何在開(kāi)發(fā)松香衍生物為開(kāi)發(fā)新的緩蝕劑所用，也是一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容。積極開(kāi)展200 ℃～250 ℃的酸化緩蝕劑和緩蝕增強(qiáng)劑的研究，繼續(xù)利用量子化學(xué)理論深入研究緩蝕劑作用機(jī)理，利用協(xié)同效應(yīng)研究出耐溫性能高，價(jià)廉的新型多效且對(duì)地層低傷害的酸化緩蝕劑，以適應(yīng)日益發(fā)展的石油工業(yè)酸化施工需要，是我國(guó)今后酸化緩蝕劑研究的主要工作。

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