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酸性緩蝕劑的研究進(jìn)展

    緩蝕劑的研究開始很早，至今已經(jīng)有一個(gè)多世紀(jì)。20世紀(jì)30年代緩蝕劑的品種只有百余種，到80年代中期緩蝕劑的品種已經(jīng)超過5000種，這種發(fā)展速度是其他添加劑所無法比擬的。從已發(fā)表的文章和專利來看，現(xiàn)應(yīng)用較廣的緩蝕劑主要集中在醛酮胺的縮合物、咪唑啉衍生物、長鏈和雜環(huán)季銨鹽、雜多胺、丙炔醇、硫脲、有機(jī)膦、高分子聚合物、天然提取物等。
1.國外酸性緩蝕劑的研究進(jìn)展
    國外酸性緩蝕劑的研究始于1845年，最早的有機(jī)緩蝕劑的研究始于1872英國的Marangoni在動(dòng)植物中提取的水組分作為鐵用的酸性緩蝕劑。20世紀(jì)初緩蝕劑的研究和應(yīng)用活躍起來，淀粉、煤焦油、硅酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、鉻酸鹽、砷酸鹽、鉬酸鹽等均被發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用于酸性緩蝕劑。20世紀(jì)30年代，人工有機(jī)合成緩蝕劑的研制成功開啟了人們研制含N、P、S、O等雜原子有機(jī)緩蝕劑的序幕。1963年Brook M收集整理了國外30到50年代期間海外期刊和專利上的150多種緩蝕劑，其中也有大部分酸性緩蝕劑。1963年，吉野努采用有機(jī)化合物與無機(jī)化合物復(fù)配，有效地解決了鹽酸、硫酸、氨基磺酸等對(duì)低碳鋼的腐蝕問題。1973年，L. A. McDougall，T. E. Richards和I. J. R. Looney研究發(fā)現(xiàn)：胺/胺季銨鹽、丙炔醇、表面活性劑、甲酸衍生物可在高溫下用于15%HC1和28%HCl體系中。1988年，Grow cock F B開發(fā)了一種高溫鹽酸緩蝕劑OPP，緩蝕效率達(dá)到99%。1998年，T. Kuma等人在的SPE會(huì)議上介紹了一種含N有機(jī)化合物，在常規(guī)土酸溶液(15%HC1+3%HF)中，有良好的緩蝕效果。2007年，Lucu Bertolini等研究了糠醛和戊基1，2-雙（二甲基胺）丙酮及及雜環(huán)酮胺對(duì)鹽酸中鐵的腐蝕有良好的緩蝕作用。
2.國內(nèi)酸性緩蝕劑的研究進(jìn)展
    國內(nèi)緩蝕劑的研究始于1953年天津鋼廠以鄰甲苯硫脲、皂角、糊精、氯化鈉為組成成分的“五四牌若丁”。1958年，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所采用苯胺與烏洛托品進(jìn)行縮合反應(yīng)，仿制了前蘇聯(lián)的酸洗緩蝕劑“Ⅱ-6-5”。20世紀(jì)60年代到80年，我國的緩蝕劑工作者掀起了一股酸性緩蝕劑的研究高潮，期間也合成了大量優(yōu)秀的酸性緩蝕劑，見表1。
表1 20世紀(jì)60年代到80年代國內(nèi)酸性緩蝕劑品種

    90年代初期，無機(jī)緩蝕劑方面，李德儀推出一批銻化合物作為高溫酸化緩蝕劑及緩蝕增效劑，可供篩選的銻化合物有Sb2O3、Sb2O3、SbCl3、K4Sb2O3等，此后更多的表面活性劑、無機(jī)鹽用于緩蝕劑的增效劑。
    進(jìn)入新的21世紀(jì)，緩蝕劑的研究隨著科學(xué)進(jìn)步、研究單位的增多和緩蝕劑評(píng)價(jià)技術(shù)的突破，有了更快的發(fā)展，僅以醛酮胺緩蝕劑的研究為例。2001年，王江，張衛(wèi)研究了環(huán)己胺、芐胺和乙二胺與苯乙酮合成產(chǎn)物的Mannch堿在90℃、15%HCl中加量1%時(shí)，腐蝕速度小于3.0g·m-2·h-1。2005年，孫銘勤， 張貴才等研發(fā)的Mannich堿緩蝕劑DS-1在120℃以下地層的鹽酸酸化緩蝕，具有使用濃度低、緩蝕效率高的特點(diǎn)。2007年，吳大康，李克華，黃芹等，以甲醛、芳香酮和有機(jī)胺為原料經(jīng)曼尼希反應(yīng)合成了曼尼希堿酸化緩蝕劑，在用量為0.5%時(shí)，能控制腐蝕速率低于2g·m-2·h-1。同年，趙修太，邱廣敏等經(jīng)Mannich反應(yīng)合成的苯乙酮衍生物在高溫下HCl、土酸中要良好的緩蝕效果。2008年，段曉云，李朋江等采用甲醛、苯乙酮、環(huán)己胺配比為1:1:1合成的Mannich堿緩蝕劑，在復(fù)配后在用量為1.0%時(shí)，60℃下20%HCl中的緩蝕效果達(dá)到0.28g·m-2·h-1，90℃下15%HCl中的緩蝕效果達(dá)到1.4g·m-2·h-1。2010年，全紅平等以甲醛、環(huán)酮、丙酮、胺為原料，經(jīng)曼尼希反應(yīng)合成一種酸化緩蝕劑HSJ-3在鹽酸土酸中具有良好的緩蝕效果
（3）酸性緩蝕劑的發(fā)展方向
①無機(jī)緩蝕劑和有機(jī)酸緩蝕劑的復(fù)配?
緩蝕劑的協(xié)同效應(yīng)，使不同緩蝕劑的復(fù)配和優(yōu)化對(duì)緩蝕性能的提高成為可能。
②環(huán)境友好緩蝕劑的研究
在資源益短缺，環(huán)境惡化的當(dāng)今世界，環(huán)境友好緩蝕劑對(duì)環(huán)境無毒無害，而且在合成制備及使用過程中也應(yīng)該盡量減少對(duì)環(huán)境的影響并降低生產(chǎn)成本，因此環(huán)境友好緩蝕劑的研究必將是今后緩蝕劑研究的一個(gè)重要方向。
③高溫酸化緩蝕劑的研究
在油井開采的過程中溫度高、酸濃度高，具有很強(qiáng)的腐蝕，要克服高溫酸化液對(duì)油井設(shè)施的腐蝕非常重要。

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2014年03月22日

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