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阻垢缓蚀剂主要有哪些成分阻垢缓蚀剂是由有机膦、优良共聚物及铜缓蚀剂等组成，对碳钢、铜及铜合金都具有优良缓蚀性能，对碳酸钙、磷酸钙有卓越的阻垢分散性能。本品主要用于敞开式循环冷却水处理系统，对含铜设备的系统特别适合。本品可用于高pH、高碱度、高硬度的水质，是目前较理想的不调pH碱性运行的水处理剂之一。阻垢缓蚀剂种类繁多，通常是一些结构特别化合物的复配，且要根据金属表面状况、腐蚀介质组成及运行情况等因素进行种类选择。在水处理中常用的阻垢剂有无机聚磷酸盐、有机膦酸、膦羧酸、有机膦酸脂、聚羧酸等。阻垢缓蚀剂的类别有很多，兼具缓蚀与阻垢功能的产品主要有：有机磷类阻垢缓蚀剂：如ATMP、HEDP、DTPMPA、EDTMPS、HPAA等；另外少量的聚合物也含有一定的阻垢缓蚀功能，如膦酰基羧酸共聚物、绿色阻垢缓蚀剂PESA、PASP等。阻垢缓蚀剂主要应用于工业循环水系统如电厂、钢铁厂、化肥厂、油田注水系统等等。一般的终端用户使用单一药剂作为阻垢缓蚀剂的不多，要根据系统情况设定方案，投加专用的缓蚀阻垢剂。另外还有很多专用的缓蚀剂，如MBT(铜缓蚀剂）、BTA(苯骈三氮唑)、TTA（甲基苯骈三氮唑）、以及盐酸酸洗缓蚀剂等。

阻垢缓蚀剂的成分根据类别不同，故其阻垢缓蚀剂的成分也相差较大，根据含磷的情况分为无磷阻垢缓蚀剂、低磷阻垢缓蚀剂等，根据投加环境又分为4倍阻垢缓蚀剂，8倍阻垢缓蚀剂等浓缩倍数阻垢缓蚀剂。

低磷型阻垢缓蚀剂SGR-0804：本系列产品主成分为膦羧酸、改性聚环氧琥珀酸、磺酸共聚物等。主要利用膦羧酸—PESA—缓蚀剂的快速成膜作用，独具优良的补膜防点蚀的性能，有效防止金属的腐蚀。

无磷型阻垢缓蚀剂SGR-0805主成分为改性聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、磺酸共聚物、环保高效缓蚀剂等组成。

高浓缩倍数阻垢缓蚀剂SGR-0806：此系列产品主成分为多元醇膦酸酯、膦羧酸、磺酸盐共聚物、高效缓蚀剂等，以膦酰基羧酸化合物为主剂，能保证系统在循环水浓缩倍数4～6倍下安全稳定运行。

全球淡水资源短缺问题的日趋严重，水资源循环利用已成为解决水资源不足问题的最有效的途径之一。近年来，伴随着工业建设的超常规发展，作为用水大户的工业已把自己循环冷却水的用水眼光瞄准了城市中水回用和循环水系统中。

270第18卷第2期 断块油气田FAULT-BLOCK OIL &GAS 断块油气FIELD 田 2011年3月 文章编号：1005-8907（2011）02-270-03 一种高效酸化缓蚀剂的合成及评价 伍 摘 要 嘉1蒲万芬1贾虎1金发扬1汪嘉兴2 （1. 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都610500；2. 吉林油田公司新民采油厂，吉林松原138000） 根据曼尼希（Mannich ）反应机理选用苯乙酮、甲醛、乙二胺为原料合成了一种适用于盐酸介质的高效酸化缓蚀剂， 通过对反应物的摩尔比、反应时间、反应温度、pH 值等进行实验分析，评价了产物的缓蚀性能。确定最有利的反应条件为：苯乙酮、甲醛、乙二胺摩尔比2∶2∶1，pH 值2～3，反应温度80℃，反应时间8h 。合成出的缓蚀剂与铁原子（离子）形成稳定的环状络合物吸附在金属表面，通过覆盖效应起到缓蚀作用。80℃条件下，质量分数为的缓蚀剂在15%盐酸溶液中对·N-80钢片的腐蚀速率仅为 ·m -2h -1，达到SY/T5405—1996标准中的一级标准，是一种溶解分散性良好、用量少、缓蚀效率高的酸化缓蚀剂。关键词 酸化；曼尼希碱；缓蚀剂；腐蚀速率；性能评价 文献标志码：A 中图分类号：TE39 Synthesis and evaluation of high-efficiency acidizing inhibitor Wu Jia 1Pu Wanfen 1Jia Hu 1Jin Fayang 1Wang Jiaxing 2 ( Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, China; Oil Production Plant, Jilin Oilfield Company, PetroChina, Songyuan 138000, China) Abstract:Based on the Mannich reaction mechanism, a high-efficiency acidizing inhibitor which is suitable for the hydrochloric acid medium is synthetised through choosing acetophenone, formaldehyde and ethylene diamine as material in this paper. By analyzing the mole ratio, reaction time, reaction temperature and the pH value of reactant, the corrosion retarding performance of the product is evaluated. The optimum reaction conditions are defined, namely the mole ratio of acetophenone, formaldehyde and ethylene diamine is 2∶2∶1, with pH value 2-3, reaction temperature 80℃, reaction time 8h. The stable circular complex compound, formed by the corrosion inhibitor and ferrum atom, is adsorbed on the surface of the metal, which plays a corrosion inhibition with coating effect. The corrosion rate of against N-80steel plate is per square meter and per hour in HCL solution at 80℃, which reaches the primary standard of SY/T5405-1996evaluation criterion. It is an acidizing inhibitor with good dissolving and dispersing capacity, low use concentration and high corrosion mitigation effectiveness. Corrosion mitigation effect is able to satisfy the demand of carbonate acidizing. Key words:acidizing; Mannich base; inhibitor; corrosion rate; performance evaluation 随着石油、天然气勘探开发的进行，尤其是低渗储层油气田开发的需要，酸处理工艺得到迅速发展。然而在酸化过程中，酸液会对油气井设备和管线造成严重腐蚀，向酸液中加入缓蚀剂，能够有效抑制酸液对设备的腐蚀。曼尼希碱缓蚀剂由于缓蚀性能良好，作为高温条件下适用于浓盐酸介质的缓蚀剂倍受重视，是当前缓蚀剂的研究热点。根据曼尼希反应（Mannich 1 实验部分 药品和仪器 药品：盐酸，苯乙酮，甲醛，乙二胺，无水乙醇（均为 分析纯，成都科龙化工厂生产）。仪器：电动搅拌器，恒温水浴锅，真空干燥箱，三颈烧瓶，冷凝管，腐蚀评价装置，恒压滴加漏斗，游标卡尺。 Reaction ）原理，用醛、酮、胺为原料合成了一种曼尼希 碱（Mannich base ），该产物具有耐高温、酸溶性好、低 毒、高效等特点，作为酸性介质缓蚀剂具有良好的开发和应用价值［1］。 缓蚀剂的合成 根据曼尼希反应机理进行，选用乙二胺作为碱性 组分，苯乙酮作为含活泼氢的酸性组份与甲醛发生缩聚反应生成曼尼希碱。 引用格式：伍嘉，蒲万芬，贾虎，等. 一种高效酸化缓蚀剂的合成及评价［J ］. 断块油气田，2011，18（2）：270-272. Wu Jia ，Pu Wanfen ，Jia Hu ，et al. Synthesis and evaluation of high-efficiency acidizing inhibitor ［J ］. Fault-Block Oil &Gas Field ，2011，18（2）：270-272. 第18卷第2期伍嘉，等. 一种高效酸化缓蚀剂的合成及评价271 反应方程式为 a b 图1曼尼希碱分子中的环状结构 值 实验条件：苯乙酮、甲醛、乙二胺摩尔比为2∶2∶1， pH 值定为1，2，3，4，5，6，7，8，在80℃条件下加热回流反应6h 。 分析实验结果可知：pH 值为2～3时，缓蚀率为 在三颈烧瓶中加入一定量的乙二胺，缓慢滴加 15%盐酸溶液调节溶液pH 值，然后按一定的摩尔比加 入苯乙酮和甲醛，边搅拌边加热回流反应一定时间，得到红棕色黏稠液体，用减压蒸馏的方法去除未反应的物质，再在无水乙醇和丙酮的混合溶液中重结晶，真空干燥后即得产品［2］。 98%；而pH 值为7时，缓蚀率只有；随着体系pH 值增大，缓蚀剂缓蚀率降低，pH 值为2～3时合成 产物的缓蚀性能最佳。反应体系中适宜的酸碱度有利于醛和胺先反应生成曼尼希反应的中间体———亚甲胺碳正离子，然后与酮生成曼尼希碱［6］。 反应时间 苯乙酮、甲醛、乙二胺摩尔比为2∶2∶1，pH 值为2～ 缓蚀率测定 参照SY/T5405—1996《酸化用缓蚀剂性能实验 3，分别在80℃下反应5，6，7，8，9h 。结果见图2。 方法及评价指标》进行静态腐蚀速率评价。将缓蚀剂添加于15%的盐酸溶液中，高温反应4h 。实验材料为 N-80钢片。 2 缓蚀剂合成影响因素 合成单体不同摩尔比 将苯乙酮、甲醛、乙二胺以不同摩尔比进行5组合 成实验，摩尔比分别为2∶2∶1，2∶1∶1，1∶1∶1，1∶1∶2，1∶2∶2。调节pH 值为2～3，80℃加热回流反应6h 。 实验结果表明：苯乙酮、甲醛和乙二胺以2∶2∶1的摩尔比合成的曼尼希碱缓蚀效果最佳，腐蚀速率为·· m -2h -1，均小于其他实验组。原因有2个方 面：1）用苯乙酮合成的曼尼希碱在与金属吸附时，分子中的氧原子和氮原子同时与铁原子（或离子）发生络合作用，形成稳定的环状络合物吸附在金属表面［3］；2）分子中存在苯环，在苯环中虽不含配位原子，但具有离域大π键, 它的π键电子云能与金属络合，以化学吸附的形式吸附在金属表面上，覆盖面积大，形成完整致密的保护膜［4］。苯乙酮与乙二胺以2∶1摩尔比合成的曼尼希碱分子中含有4个配位原子，能和铁原子（离子）形成1个五元环和2个六元环，生成稳定性更强的螯合物吸附在金属表面上，表现出较好的缓蚀性能［5］（见图1b ）。 图2 反应时间对缓蚀剂缓蚀性能影响 由图2可知：一定范围内，随着反应时间的延长，缓蚀剂缓蚀性能提高。但是反应9h 时，钢片的腐蚀速率提高，缓蚀剂的缓蚀性能下降，故8h 最佳。由于参与反应的反应物活性较弱，要求反应时间不能过短，否则反应进行不完全；如果反应时间太长，副产物过多，将影响产品的缓蚀性能［7］。 反应温度 实验条件：苯乙酮、甲醛、乙二胺摩尔比为2∶2∶1， pH 值为2～3，反应8h ，反应温度控制在70，75，80，85，90℃。 实验结果表明：随着反应温度升高，缓蚀率增大，而达到80℃以后，缓蚀率基本保持在左右， 不 272断块油气田2011年3月 随温度升高而继续增大。综合考虑80℃为最佳反应温度。温度较低时大分子胺与甲醛缩合极易生成Schiff 碱，碳碳双键不能打开，无法与苯乙酮继续发生亲电加成反应［8］；同时由于曼尼希反应极为复杂，温度过高容易产生副反应，影响产物缓蚀性能。 ［1］ 参考文献 杨永飞，赵修太，邱广敏，等. 国内酸化缓蚀剂的现状［J ］. 石油化工腐蚀与防护，2007，24（5）：6-9. Yang Yongfei ，Zhao Xiutai ，Qiu Guangmin ，et al. Development status of acidizaion corrosion inhibitor in China ［J ］. Petrochemical Corrosion and Protection ，2007，24（5）：6-9. ［2］ 段文猛，全红平，张太亮，等. 酸化缓蚀剂HSJ-2的合成及缓蚀性能评价［J ］. 天然气勘探与开发，2006，32（2）：49-51. 3 缓蚀性能评价 缓蚀剂质量分数的影响 实验条件：90℃恒温水浴，缓蚀剂质量分数定为 Duan Wenmeng ，Quan Hongping ，Zhang Tailiang ，et al. Synthesis of acidizing inhibitor HSJ-2and evaluation of its corrosion inhibition ［J ］. Natural Gas Exploration and Development ，2006，32（2）：49-51．［3］ 杨文治，黄魁元. 缓蚀剂［M ］. 北京:化学工业出版社，1989：100-102． ，，，，，。结果见图3。 Yang Wenzhi ，Huang Kuiyuan. Inhibitor ［M ］. Beijing ：Chemical Industry Press ，1989：100-102．［4］ 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． Li Shanjian ，Yu Hongjiang ，Wang Jingguang. Synthesis and performance properties of compounded Mannich base corrosion inhibitor for hydrochloric acidizing fluids ［J ］. Oilfield Chemistry ，2008，25（2）：118-121. ［5］ 王江，张卫. 曼尼希碱的缓蚀行为和缓蚀机理［J ］. 精细石油化工， 2001，27（4）：19-22． 图3缓蚀剂质量分数不同的缓蚀效果 Wang Jiang ，Zhang Wei. Inhibitory behavior and corrosion inhibition mechanismof Mannich base ［J ］. Speciality Petrochemicals ，2001，27（4）：19-22．［6］ 王京光，于洪江，李谦定. 一种曼尼希碱型盐酸酸化缓蚀剂的研制［J ］. 西安石油大学学报：自然科学版，2007，22（3）：77-79． 当缓蚀剂质量分数增加时，钢片的腐蚀速率由··· m -2h -1下降为 ·m -2h -1，缓蚀率由 增加为，缓蚀性能增强，质量分数为 时，曲线趋于平缓。因此，缓蚀剂质量分数 选择～。 Wang Jingguang ，Yu Hongjiang ，Li Qianding. Study and development of a Mannich based corrosion inhibitor for hydrochloric acid acidifying ［J ］. Journal of Xi ′an Shiyou University ：Natural Science Edition ， 温度的影响 实验条件：缓蚀剂质量分数为，不同温度条 2007，22（3）：77-79．［7］ 唐浩，李建波，刘莉，等. 酸化用缓蚀剂制备及其性能［J ］. 精细石油化工进展，2008，3（9）：4-6. 件下恒温水浴反应4h 。 实验结果表明：80℃时钢片的腐蚀速率为····g m -2h -1；90℃时钢片的腐蚀速率为 m -2h -1。随着温度升高，钢片的腐蚀速率升高，在90℃后增幅明显，这是因为缓蚀剂分子在金属表面的吸附是一个放热过程，温度升高对吸附不利，并且温度升高，腐蚀反应速率加快［9］。100℃以下缓蚀效果非常好，有很好的抗温性能，达到评价标准一级指标。 ［9］［8］ Tang Hao ，Li Jianbo ，Liu Li ，et al. Preparation and performance of corrosion inhibitor for acidification ［J ］.Advances in Fine Petrochemicals ，2008，3（9）：4-6. 王宝峰，胡恩安. 低伤害高温酸化缓蚀剂AI-811的开发及机理［J ］. 腐蚀科学与防护技术，2001，19（5）：296-299. Wang Baofeng ，Hu En ′an. Performance of inhibitor AI -811for high temperature acidification of oil well ［J ］. Corrsion Science and Technology Protection ，2001，19（5）：296-299. 张玉英，宋全喜. 油田酸化缓蚀剂CIDS-1的研制［J ］. 山东化工，1996， 13（4）：14-16. Zhang Yuying ，Song Quanxi. Research of the oilfiled acid inhibitor CIDS-1［J ］. Shandong Chemical Industry ，1996，13（4）：14-16. 4结论 1）合成此曼尼希碱缓蚀剂最佳反应条件：苯乙酮、甲醛、乙二胺摩尔比为2∶2∶1，体系pH 值2～3，80℃反应8h 。 2）此曼尼希碱缓蚀剂是一种高效酸化缓蚀剂，缓 蚀效果能够满足碳酸盐岩酸化施工要求。 收稿日期：2010-06-03；改回日期：2011-01-14。 作者简介：伍嘉，男，1985年生，2009年毕业于西南石油大学应 用化学专业，在读硕士研究生，研究方向为提高采收率技术。E-mail ： 。 （编辑孙薇）