咪唑基硫脲衍生物、緩蝕劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬腐蝕防護(hù)領(lǐng)域，特別涉及一種咪唑基硫脲衍生物、緩蝕劑及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在石油及天然氣的開(kāi)采過(guò)程中，由于金屬集輸管線中極易存在醋酸、H2S、C02或 者Cl'將會(huì)使金屬集輸管線或者相關(guān)金屬設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，嚴(yán)重影響石油及天然氣的正常開(kāi) 采。因此，有必要提供一種在上述腐蝕環(huán)境中抑制金屬集輸管線及金屬設(shè)備腐蝕的緩蝕劑。
[0003] CN101050537A提供了一種抑制金屬腐蝕的緩蝕劑及其制備方法，該緩蝕劑適用于 在氏5-〇)2_(：廠的腐蝕環(huán)境中對(duì)金屬進(jìn)行防腐。該緩蝕劑按重量百分比，由25-50%的含硫 咪唑啉衍生物、5-10的助劑、5-10%的表面活性劑和30-55%的溶劑油組成。其中，含硫咪 唑啉衍生物的結(jié)構(gòu)通式為：
[0004]
[0005] 其中：?是帶支鏈或不帶支鏈，飽和或不飽和的C7_C17的烷基或烷烯基；n=p= 1-5 ;R2 是-C02H、-S03H、-P03H2、⑶2R5、-C0NH2 或-C0NHR5,其中R5 是含 1-8 個(gè)碳原子的烷基、 芳基、烷基芳基或環(huán)烷基；
[0006] 或者為：
[0007]
[0008] 其中：R3是帶支鏈或不帶支鏈的飽和或不飽和的C5_C23的烷基或烷烯基、羥基、巰 基或磷酸基；R4是多烯多胺、CfCi。的二醇或三醇；r6是-co2h、-so3h、-po3h2、⑶2r7、-conh2 或-CONHR7，其中R7是含1-8個(gè)碳原子的支鏈或直鏈烷基、芳基、烷基芳基或環(huán)烷基；r=q=2-10;n= 1-5 ;
[0009]其中，助劑是(^-(：3的烯醇；表面活性劑為乙氧基壬基酚、乙氧化胺、對(duì)甲苯磺酸或 十二烷基苯磺酸；溶劑油是柴油或煤油。
[0010] 發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問(wèn)題：
[0011] 現(xiàn)有技術(shù)提供的緩蝕劑不適用于在CH3C00H-H2S-C02-C廠的腐蝕環(huán)境中對(duì)金屬進(jìn) 行防腐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供了 一種適用于在 CH3C00H-H2S-C02-C1-的腐蝕環(huán)境中對(duì)金屬進(jìn)行防腐的咪唑基硫脲衍生物、緩蝕劑及其制 備方法。具體技術(shù)方案如下：
[0013] 第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種咪唑基硫脲衍生物，所述咪唑基硫脲衍生物 的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：
[0014]
[0015] 其中，R為含有6-20個(gè)碳原子的烷基、苯基或者烯基；η為0、1、2、3、4或5。
[0016] 第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種緩蝕劑，包括以下重量百分比的成分：權(quán)利要 求1所述的咪唑基硫脲衍生物20-40%、助劑2-5%、余量為溶劑。
[0017] 具體地，作為優(yōu)選，所述助劑為六次甲基四胺。
[0018] 具體地，所述溶劑為小分子醇。
[0019] 作為優(yōu)選，所述小分子醇選自乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇中的至少一種。
[0020] 第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種上述咪唑基硫脲衍生物的制備方法，包括： 在反應(yīng)器中加入硫脲和有機(jī)胺，使所述硫脲和所述有機(jī)胺在150-170°c的溫度下反應(yīng) 1. 5-3. 5h，同時(shí)使用稀鹽酸或者水來(lái)吸收反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣；然后向所述反應(yīng)器中再 加入有機(jī)酸，繼續(xù)在150_170°C的溫度下反應(yīng)1. 5-3. 5h，收集所述反應(yīng)器中的產(chǎn)物，得到咪 唑基硫脲衍生物；
[0021] 其中，反應(yīng)器中所加入的硫脲、有機(jī)胺和有機(jī)酸的物質(zhì)的量相同。
[0022] 具體地，所述有機(jī)胺的化學(xué)式為NH2(CH2CH2NH)n+1CH2CH2NH2，其中，η為0、1、2、3、4或 5〇
[0023] 具體地，所述有機(jī)酸的化學(xué)式為R-C00H，其中R為含有6-20個(gè)碳原子的烷基、苯基 或者烯基。
[0024] 第四方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種上述的緩蝕劑的制備方法，包括：按緩蝕劑中 各成分的配比，將咪唑基硫脲衍生物、助劑與溶劑混合，在45_65°C下攪拌均勻，得到緩蝕 劑。
[0025] 具體地，所述助劑為六次甲基四胺；所述溶劑選自乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、異丁 醇中的至少一種。
[0026] 本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是：
[0027] 本發(fā)明實(shí)施例提供的具有上述結(jié)構(gòu)的咪唑基硫脲衍生物，其能在 CH3C00H-H2S-C02-C1^的腐蝕環(huán)境中，作為抑制金屬，尤其是L360碳鋼材質(zhì)金屬的腐蝕的活 性成分，具有良好的防腐效果。
[0028] 進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種包括該咪唑基硫脲衍生物、助劑和溶劑的 緩蝕劑，通過(guò)上述結(jié)構(gòu)的咪唑基硫脲衍生物和助劑之間的協(xié)同復(fù)配作用，該緩蝕劑能夠 在CH3C00H-H2S-C02-C廠體系中對(duì)金屬，尤其是L360碳鋼材質(zhì)金屬進(jìn)行防腐，緩蝕率高達(dá) 95%，具有優(yōu)異的金屬防腐效果。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 為使本發(fā)明的技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳 細(xì)描述。
[0030] 第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種咪唑基硫脲衍生物，所述咪唑基硫脲衍生物 的結(jié)構(gòu)式為：
[0031]
[0032] 其中，R為含有6-20個(gè)碳原子的烷基、苯基或者烯基；η為0、1、2、3、4或5。
[0033] 本發(fā)明實(shí)施例提供的具有上述結(jié)構(gòu)的咪唑基硫脲衍生物，其能在 CH3C00H-H2S-C02-C1-的腐蝕環(huán)境中，作為抑制金屬，尤其是L360碳鋼材質(zhì)金屬的腐蝕的 活性成分，具有良好的防腐效果。
[0034] 可以理解的是，上述烷基不僅包括直鏈烷基還包括環(huán)烷基；上述苯基還包括烷基 苯基。
[0035] 第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種緩蝕劑，包括以下重量百分比的成分：權(quán)利要 求1所述的咪唑基硫脲衍生物20-40%、助劑2-5%、余量為溶劑。
[0036] 進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例提供了上述咪唑基硫脲衍生物作為緩蝕劑活性成 分的應(yīng)用，即本發(fā)明實(shí)施例提供了一種包括該咪唑基硫脲衍生物、助劑和溶劑的緩蝕 劑，通過(guò)上述配比的咪唑基硫脲衍生物和助劑之間的協(xié)同復(fù)配作用，該緩蝕劑能夠在 CH3C00H-H2S-C02-C廠體系中對(duì)金屬，尤其是L360碳鋼材質(zhì)金屬進(jìn)行防腐，緩蝕率高達(dá) 95%，具有優(yōu)異的金屬防腐效果。
[0037] 該緩蝕劑的所適用的腐蝕環(huán)境可以具體為3-5 %的NaCl腐蝕介質(zhì)水中，醋酸含量 最高為0·lmol/L，H2S含量最高為1500mg/L，C02含量最高為300mg/L，溫度為30-80°C，優(yōu) 選 6(TC。
[0038] 通過(guò)使用助劑和咪唑基硫脲衍生物進(jìn)行協(xié)同復(fù)配作用，提高所制備的緩蝕劑的防 腐效果。由于六次甲基四胺（烏洛托品）是酸液中鋼的有效廉價(jià)緩蝕劑，其胺基上氮原子 的孤對(duì)電子與碳鋼表面鐵離子的空d軌道配位成鍵，產(chǎn)生化學(xué)吸附，進(jìn)一步完善了主緩蝕 劑咪唑基硫脲衍生物吸附膜留下的孔隙，從而能進(jìn)一步降低金屬的腐蝕速度。所以本發(fā)明 實(shí)施例中，助劑優(yōu)選為六次甲基四胺。
[0039] 為了使上述助劑和咪唑基硫脲衍生物能夠形成均勻分散的溶液，提高緩蝕劑的防 腐效果，且降低緩蝕劑成本，本發(fā)明實(shí)施例使用小分子醇作為溶劑。具體地，該小分子醇選 自乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇中的至少一種。
[0040] 第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種上述咪唑基硫脲衍生物的制備方法，包括：在 反應(yīng)器中加入硫脲和有機(jī)胺，使硫脲和有機(jī)胺在150-170°c，優(yōu)選在160°C的溫度下反應(yīng) 1. 5-3. 5h，優(yōu)選2h，同時(shí)使用稀鹽酸或者水來(lái)吸收反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣；然后向所述反 應(yīng)器中再加入有機(jī)酸，繼續(xù)在150_170°C，優(yōu)選在160°C的溫度下反應(yīng)1. 5-3. 5h，優(yōu)選2h，收 集所述反應(yīng)器中的產(chǎn)物，得到咪唑基硫脲衍生物；其中，反應(yīng)器中所加入的硫脲、有機(jī)胺和 有機(jī)酸的物質(zhì)的量相同。
[0041] 在該咪唑基硫脲衍生物的制備方法中，硫脲和有機(jī)胺首先發(fā)生反應(yīng)，脫去一份子 氨氣生成胺基硫脲衍生物，然后再進(jìn)一步脫去一份子氨氣環(huán)化生成咪唑基硫脲。而咪唑基 硫脲通過(guò)與有機(jī)酸發(fā)生酰胺化反應(yīng)生成咪唑基硫脲衍生物。為了使上述反應(yīng)過(guò)程的描述更 加清楚，可通過(guò)如下化學(xué)反應(yīng)方程式進(jìn)行進(jìn)一步的描述：
[0045] 具體地，上述有機(jī)胺的化學(xué)式為NH2(CH2CH2NH)n+1CH2CH2NH2，其中，η為0、1、2、3、4或 5。舉例來(lái)說(shuō)，上述有機(jī)胺可以為三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺等。
[0046] 上述有機(jī)酸的化學(xué)式為R-C00H，其中R為含有6-20個(gè)碳原子的烷基、苯基或者烯 基。舉例來(lái)說(shuō)，上述有機(jī)酸可以為正辛酸、月桂酸、油酸等。
[0047] 進(jìn)一步地，通過(guò)對(duì)該方法中的反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行上述限定，目的是為了提 高反應(yīng)速率及最終產(chǎn)物咪唑基硫脲衍生物的產(chǎn)率。
[0048] 第四方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種上述的緩蝕劑的制備方法，包括：按緩蝕劑中 各成分的配比，將咪唑基硫脲衍生物、助