咪唑基硫脲衍生物、緩蝕劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及金屬腐蝕防護領域，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】
[0002] 在石油及天然氣的開采過程中，由于金屬集輸管線中極易存在醋酸、H2S、C02或 者Cl'將會使金屬集輸管線或者相關金屬設備腐蝕嚴重，嚴重影響石油及天然氣的正常開 采。因此，有必要提供一種在上述腐蝕環境中抑制金屬集輸管線及金屬設備腐蝕的緩蝕劑。
[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_(：廠的腐蝕環境中對金屬進行防腐。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 唑啉衍生物的結構通式為：
[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 個碳原子的烷基、 芳基、烷基芳基或環烷基；
[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個碳原子的支鏈或直鏈烷基、芳基、烷基芳基或環烷基；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、對甲苯磺酸或 十二烷基苯磺酸；溶劑油是柴油或煤油。
[0010] 發明人發現現有技術至少存在以下問題：
[0011] 現有技術提供的緩蝕劑不適用于在CH3C00H-H2S-C02-C廠的腐蝕環境中對金屬進 行防腐。
【發明內容】
[0012] 本發明實施例所要解決的技術問題在于，提供了 一種適用于在 CH3C00H-H2S-C02-C1-的腐蝕環境中對金屬進行防腐的咪唑基硫脲衍生物、緩蝕劑及其制 備方法。具體技術方案如下：
[0013] 第一方面，本發明實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 的化學結構式為：
[0014]
[0015] 其中，R為含有6-20個碳原子的烷基、苯基或者烯基；η為0、1、2、3、4或5。
[0016] 第二方面，本發明實施例提供了一種緩蝕劑，包括以下重量百分比的成分：權利要 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，本發明實施例提供了一種上述咪唑基硫脲衍生物的制備方法，包括： 在反應器中加入硫脲和有機胺，使所述硫脲和所述有機胺在150-170°c的溫度下反應 1. 5-3. 5h，同時使用稀鹽酸或者水來吸收反應過程中產生的尾氣；然后向所述反應器中再 加入有機酸，繼續在150_170°C的溫度下反應1. 5-3. 5h，收集所述反應器中的產物，得到咪 唑基硫脲衍生物；
[0021] 其中，反應器中所加入的硫脲、有機胺和有機酸的物質的量相同。
[0022] 具體地，所述有機胺的化學式為NH2(CH2CH2NH)n+1CH2CH2NH2，其中，η為0、1、2、3、4或 5〇
[0023] 具體地，所述有機酸的化學式為R-C00H，其中R為含有6-20個碳原子的烷基、苯基 或者烯基。
[0024] 第四方面，本發明實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] 本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：
[0027] 本發明實施例提供的具有上述結構的咪唑基硫脲衍生物，其能在 CH3C00H-H2S-C02-C1^的腐蝕環境中，作為抑制金屬，尤其是L360碳鋼材質金屬的腐蝕的活 性成分，具有良好的防腐效果。
[0028] 進一步地，本發明實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，通過上述結構的咪唑基硫脲衍生物和助劑之間的協同復配作用，該緩蝕劑能夠 在CH3C00H-H2S-C02-C廠體系中對金屬，尤其是L360碳鋼材質金屬進行防腐，緩蝕率高達 95%，具有優異的金屬防腐效果。
【具體實施方式】
[0029] 為使本發明的技術方案和優點更加清楚，下面將對本發明實施方式作進一步地詳 細描述。
[0030] 第一方面，本發明實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 的結構式為：
[0031]
[0032] 其中，R為含有6-20個碳原子的烷基、苯基或者烯基；η為0、1、2、3、4或5。
[0033] 本發明實施例提供的具有上述結構的咪唑基硫脲衍生物，其能在 CH3C00H-H2S-C02-C1-的腐蝕環境中，作為抑制金屬，尤其是L360碳鋼材質金屬的腐蝕的 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烷基；上述苯基還包括烷基 苯基。
[0035] 第二方面，本發明實施例提供了一種緩蝕劑，包括以下重量百分比的成分：權利要 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] 進一步地，本發明實施例提供了上述咪唑基硫脲衍生物作為緩蝕劑活性成 分的應用，即本發明實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，通過上述配比的咪唑基硫脲衍生物和助劑之間的協同復配作用，該緩蝕劑能夠在 CH3C00H-H2S-C02-C廠體系中對金屬，尤其是L360碳鋼材質金屬進行防腐，緩蝕率高達 95%，具有優異的金屬防腐效果。
[0037] 該緩蝕劑的所適用的腐蝕環境可以具體為3-5 %的NaCl腐蝕介質水中，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 選 6(TC。
[0038] 通過使用助劑和咪唑基硫脲衍生物進行協同復配作用，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緩蝕劑，其胺基上氮原子 的孤對電子與碳鋼表面鐵離子的空d軌道配位成鍵，產生化學吸附，進一步完善了主緩蝕 劑咪唑基硫脲衍生物吸附膜留下的孔隙，從而能進一步降低金屬的腐蝕速度。所以本發明 實施例中，助劑優選為六次甲基四胺。
[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，本發明實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，本發明實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 反應器中加入硫脲和有機胺，使硫脲和有機胺在150-170°c，優選在160°C的溫度下反應 1. 5-3. 5h，優選2h，同時使用稀鹽酸或者水來吸收反應過程中產生的尾氣；然后向所述反 應器中再加入有機酸，繼續在150_170°C，優選在160°C的溫度下反應1. 5-3. 5h，優選2h，收 集所述反應器中的產物，得到咪唑基硫脲衍生物；其中，反應器中所加入的硫脲、有機胺和 有機酸的物質的量相同。
[0041] 在該咪唑基硫脲衍生物的制備方法中，硫脲和有機胺首先發生反應，脫去一份子 氨氣生成胺基硫脲衍生物，然后再進一步脫去一份子氨氣環化生成咪唑基硫脲。而咪唑基 硫脲通過與有機酸發生酰胺化反應生成咪唑基硫脲衍生物。為了使上述反應過程的描述更 加清楚，可通過如下化學反應方程式進行進一步的描述：
[0045] 具體地，上述有機胺的化學式為NH2(CH2CH2NH)n+1CH2CH2NH2，其中，η為0、1、2、3、4或 5。舉例來說，上述有機胺可以為三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺等。
[0046] 上述有機酸的化學式為R-C00H，其中R為含有6-20個碳原子的烷基、苯基或者烯 基。舉例來說，上述有機酸可以為正辛酸、月桂酸、油酸等。
[0047] 進一步地，通過對該方法中的反應溫度和反應時間進行上述限定，目的是為了提 高反應速率及最終產物咪唑基硫脲衍生物的產率。
[0048] 第四方面，本發明實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