1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

高温缓蚀剂的合成及评价

1.引言

缓蚀剂广泛应用于石油化工、机械制造、钢铁、电力等工业生产中的化学清洗、水处理等工艺过程中。在美国材料与实验协会（ASTM）《关于腐蚀和腐蚀实验术语的标准定义》中，缓蚀剂是”一种以适当的浓度和形式存在于环境（介质中）时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物”。一般来说，缓蚀剂就是那些在金属表面起防护作用的物质，在腐蚀介质中加入微量或少量就可以使金属材料在该介质中的腐蚀速度明显降低直至为零，同时还保持着金属材料原来的物理机械性能，这样的化学物质就叫缓蚀剂[1]。

缓蚀剂具有以下特点：1、用量很少且能够在几乎不改变腐蚀环境的情况下就可以得到很好地防腐蚀效果；2、不受保护对象形状的影响；3、一般不需要再增加设备的投资；4、操作简单、使用范围很广、见效快、能保持整个系统的稳定[2]。因此，缓蚀剂呗广泛应用于是有化学品加工、化学清洗、大气环境、工业用水、仪表制造以及石油化工生产等过程。

2.高温缓蚀剂国内外研究现状

摘要： 近年来，由于快速发展的炼油工业促进了含酸以及高酸原油的开采与炼制，使得高温缓蚀剂的研究更为迫切，本文主要讨论了国内外高温缓蚀剂的研究现状。

2.1磷系缓蚀剂

磷系缓蚀剂是指缓蚀剂分子中含有一个磷原子或多个磷原子的有机化合物，主要见表1-1[3-5]:

表1-1 磷系缓蚀剂类型

针对上表四种磷系缓蚀剂所做的缓蚀性能评价试验表明：磷系中硫代磷酸酯与磷酸酯加的剂量均为5~200微克每克时可以达到很好的缓蚀效果。但是由于含磷的缓蚀剂已经被证明可能会使催化剂中毒，因此硫代硫酸酯更适用；磷系缓蚀剂会与腐蚀介质中的铁离子生成反应，形成多层表面膜，但若是形成的保护膜过厚会引起管道堵塞。

2.2 非磷系缓蚀剂

非磷系缓蚀剂是指缓蚀剂分子中含有N、S等化合物，类型主要见表1-2[12]:

表1-2 非磷系缓蚀剂

上表中的五种非磷系缓蚀剂能够避免磷存在所带来的催化剂中毒问题，但是与磷系缓蚀剂相比，添加量要明显高到很多，且哌嗪衍生物在高温下易分解。因此，将磷系与非磷系缓蚀剂混合使用为目前高温缓蚀剂的主要类型。

2.3 混合型缓蚀剂

（1）磷酸酯-胺

磷酸酯-胺是最早使用的油溶性环烷酸缓蚀剂，它的温度范围为316~400℃。这种缓蚀剂是由Naclo公司研制的，据称这种缓蚀剂可以在炼厂设备上形成黏力很强的薄膜，防止高温时受到环烷酸、硫或者氧化物的腐蚀。N-518缓蚀剂是一种氨基中性磷酸酯，在实验中表明，只需加入少量就可以起到很好的缓蚀作用[22]。

（2）亚磷酸酯-噻唑啉

亚磷酸酯-噻唑啉[23]的通式如图1-3，通常是将两种缓蚀剂进行复配使用。

复配时，亚磷酸酯与噻唑啉的重量比以1：4~4：1最佳。噻唑啉的合成[24]是通过将烷基酮、单质硫按一定的摩尔比加入三口瓶中，然后加入一定的苯作为溶剂。逐渐升温至设定温度，通入氨气反应一段时间后，冷却至室温[25]。将反应得到的粗产品水洗[26]，除去其中的水、硫化铵等无机物，再将上层有机相加入到300mL10%的亚硫酸钠水溶液中回流3h，出去没参加反应的单质硫，再减压蒸馏得到产品。在Zetlmeisl等[27]实验发现：当实验室温度315℃、TAN为16mgKOH.g-1的商用高闪点溶剂油中，喷含1%H2S的氩气，单一使用噻唑啉时，腐蚀数率降低50%左右；而使用亚磷酸二乙基酯，腐蚀数率大幅下降；二者一起使用时腐蚀数率也得到了降低。二者复配时可以减少系统中加入的磷少，避免了因磷引起的催化剂中毒。

（3）磷酸酯-有机多硫醚

这种缓蚀剂适用于200~400℃的环境中，有机多硫分子量通常在300~600、硫含量为25%~50%（wt%)缓蚀效果好；有机多硫与磷酸酯系列中磷酸三丁酯复配缓蚀效果好。二者复配是为了增强磷酸酯在高温下的缓蚀效能，同时减少磷的用量[28]。

（4）QB[29]

含氮化合物作为酸化缓蚀剂的研究有很多，氮原子是有机缓蚀剂中最常见的杂原子，含氮有机化合物是油气井高温酸化缓蚀剂的基本成分，其中喹啉系衍生物作为酸化缓蚀剂性能优异[30-31]。QB是通过喹啉与有机胺和芳香族化合物以一定比例混合后，在一定温度下加入卤代烃（饱和或不饱和烃），搅拌反应1~4h后得到的。反应式如下

其中X为卤素原子，R1、R2、R3、R4可以是氢、烷基、芳基、烷羟基、羧基。复合缓蚀剂QB在低温盐酸中的缓蚀性能达到标准SY/T5405-1996的一级指标，并且均优于目前国内常用产品。与丙炔醇有良好的协同效应，可以满足160℃以下的高温酸化施工要求。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

以A3碳钢在柠檬酸洗溶液中的缓蚀保护为目标。将邻苯二胺和三氟乙酸进行反应，合成含氟苯并咪唑缓蚀剂，通过核磁和红外等方法对其进行表征。再通过化学失重法、电化学极化曲线法、电化学阻抗谱法、扫描电子显微镜法等对合成的缓蚀剂进行缓蚀性能测定，并对其缓蚀剂的性能与结构之间的关系进行讨论。