H2S/CO2体系中咪唑啉缓蚀剂分子结构对其缓蚀性能的影响研究

摘要

随着我国油气资源需求量的增加，越来越多酸性油田得到开发。H2S/CO2对油气田安全生产和运输的腐蚀问题成为突出问题，因此抑制H2S/CO2腐蚀成为研究热点。在抑制H2S/CO2腐蚀的方法中，添加高性能的缓蚀剂一直是简单有效的方法。在本论文中，合成了八种咪唑啉衍生物，利用红外光谱仪对其结构进行了表征。利用动态失重法、接触角、原子力力曲线、极化曲线、电化学阻抗谱、量子化学计算和分子动力学模拟等手段，深入研究了咪唑啉衍生物的分子结构对其缓蚀性能的影响。主要研究内容如下:
　　1:利用接触角和原子力力曲线测试技术，研究了H2S/CO2腐蚀体系中咪唑啉衍生物IM-18、IM-18D、IM-22和IM-22D的疏水性和粘附力。结果表明，IM-18D和IM-22D疏水性和粘附力更好，这与动态失重实验相吻合。说明疏水基团中引入双键对咪唑啉衍生物的缓蚀性能有促进作用。同时分子动力学模拟也证明带有双键的咪唑啉衍生物的吸附能更大。
　　2.用动态失重法、极化曲线、电化学阻抗谱、接触角和AFM力曲线研究了在H2S/CO2腐蚀体系中咪唑啉衍生物IM-I、IM-Q、QM-I、QM-Q的缓蚀效果，接触角测试证明咪唑啉衍生物疏水基引入羟基会增强疏水能力，力曲线研究表明亲水基引入羟基会增强缓蚀剂膜的粘附力，动态失重数据表明羟基的引入对咪唑啉衍生物的缓蚀效果起到促进作用。同时分子动力学模拟也证明带有羟基的咪唑啉衍生物的吸附能更大。
　　3.用动态失重法、极化曲线和电化学阻抗谱研究了浓度对蓖麻油酸基咪唑啉缓蚀剂缓蚀效果的影响。其结果表明:缓蚀率随着缓蚀剂浓度的升高而升高，当其浓度达到100 mg·L-1时，咪唑啉缓蚀剂达到最佳添加浓度。接触角和AFM力曲线也说明当添加浓度为100mg·L-1时，形成的缓蚀剂膜趋于均匀覆盖，使咪唑啉衍生物的缓蚀性能达到稳定状态。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 CO2腐蚀

1．2．1 CO2腐蚀类型

1．2．2 CO2腐蚀的影响因素

1．3 H2S腐蚀

1．3．1 H2S腐蚀类型

1．3．2 H2S腐蚀机理

1．3．3 H2S腐蚀影响因素

1．4 H2S／CO2腐蚀

1．4．1 H2S／CO2腐蚀概述

1．4．2 H2S／CO2腐蚀机理

1．4．3 H2S／CO2腐蚀影响因素

1．5 缓蚀剂

1．5．1 缓蚀剂的定义

1．5．2 缓蚀剂的分类

1．5．3 咪唑啉型缓蚀剂的结构特点

1．5．4 缓蚀剂研究概况

1．6 本课题的研究内容和研究意义

1．7 本课题特色和创新点

第二章 实验器材和实验方法

2．1 实验方案

2．2 实验材料和仪器

2．2．1 实验材料

2．2．2 实验仪器

2．3 实验测试方法

2．3．1 动态失重实验

2．3．2 电化学测试

2．3．2 接触角测试

2．3．3 AFM力曲线测试

2．3．4 分子模拟

第三章 疏水链上的双键对咪唑啉衍生物缓蚀性能的影响

3．1 咪唑啉缓蚀剂合成原理及方法

3．2 FT-IR表征

3．3 双键对咪唑啉缓蚀性能的影响

3．4 接触角测定

3．5 接触角测定AFM力曲线测定

3．6 SEM微观腐蚀形貌

3．7 咪唑啉衍生物缓蚀机理理论研究

3．7．1 咪唑啉衍生物量子化学计算

3．7．2 咪唑啉衍生物动力学模拟

3．8 本章结论

第四章 羟基对咪唑啉衍生物缓蚀性能的影响

4．1 咪唑啉缓蚀剂的合成

4．2 FT-IR表征

4．3 羟基对咪唑啉缓蚀性能的影响

4．4 电化学测试

4．4．1 动电位极化曲线

4．4．2 EIS测试结果

4．5 接触角测试

4．6 AFM力曲线测试

4．7 咪唑啉衍生物缓蚀机理理论研究

4．7．1 咪唑啉衍生物量子化学计算

4．7．2 单个咪唑啉衍生物分子动力学模拟

4．8 本章结论

第五章 蓖麻油酸基咪唑啉缓蚀剂的合成及其缓蚀性能的研究

5．1 咪唑啉缓蚀剂的合成

5．2 FT-IR表征

5．3 咪唑啉衍生物的缓蚀性能

5．4 电化学测试

5．4．1 动电位极化曲线

5．4．2 EIS测试结果

5．4．3 吸附规律

5．5 接触角测试

5．6 AFM测试

5．7 本章结论

第六章 总结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

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