1、本科毕业论文（20 届）输油站场缓蚀剂 /阻垢剂开发与性能评价所在学院 专业班级 材料化学 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - 2 -输油站场缓蚀剂/阻垢剂开发与性能评价摘 要在 石 油 开 采 、 运 输 、 存 储 、 炼 化 过 程 中 ， 需 要 用 到 大 量 的 化 工 装 置 ， 在 这 些 装 置 的 使用 过 程 中 往 往 会 遇 到 严 重 的 腐 蚀 结 垢 问 题 。 其 中 ， 原 油 站 场 作 为 原 油 输 送 的 集 散 地 ， 其 管道 内 介 质 复 杂 多 变 ， 腐 蚀 和 结 垢 问 题 往 往 更 加 严 重 ， 投 加 缓 蚀
2、 剂 是 一 种 高 效 抑 制 金 属 腐蚀 的 手 段 ， 而 投 加 阻 垢 剂 是 一 种 常 用 的 抑 制 管 道 结 垢 的 手 段 。 研 发 输 油 站 场 用 缓 蚀 剂 和 阻垢 剂 ， 有 利 于 保 证 输 油 站 场 正 常 运 行 ， 预 防 生 产 事 故 。 因 此 ， 本 文 在 实 验 室 合 成 了 三 种 咪唑 啉 类 输 油 站 场 用 缓 蚀 剂 和 四 种 常 用 的 阻 垢 剂 ， 采 用 失 重 法 和 电 化 学 方 法 研 究 了 缓 蚀 剂 的 缓蚀 效 率 ， 采 用 静 态 结 垢 实 验 分 析 了 原 油 站 场 阻 垢 规 律
3、 ， 并 评 价 了 四 种 阻 垢 剂 的 阻 垢 率 ， 得 到了 以 下 结 论 ：通 过 对 三 处 在 役 输 油 站 场 进 行 腐 蚀 结 垢 现 场 调 研 ， 发 现 在 役 输 油 站 场 存 在 严 重 的 腐蚀 结 垢 问 题 ， 其 中 管 道 的 底 部 、 埋 地 管 道 、 法 兰 连 接 处 、 管 道 弯 头 处 、 原 油 储 罐 底 部 容 易发 生 严 重 的 腐 蚀 问 题 ， 管 道 死 油 段 、 沉 积 水 存 在 处 容 易 发 生 结 垢 问 题 ； 实 验 室 合 成 了 三 种 咪唑 啉 类 输 油 站 场 用 缓 蚀 剂 ， 理 化
4、性 能 测 试 全 部 合 格 ， 电 化 学 实 验 和 失 重 法 研 究 表 明 咪 唑 林 季铵 盐 缓 蚀 剂 的 自 腐 蚀 电 流 最 小 ， 腐 蚀 速 率 最 慢 ， 缓 蚀 效 果 最 显 著 ； 通 过 静 态 结 垢 实 验 研 究 了 pH、表面活性剂、温度、钙离子浓度对结垢的影响规律，并评价了四 种 阻 垢 剂 的 阻 垢 率 ，研 究 表 明 ， 溶 液 结 垢 率 随 pH 值的增大而增大，随表面活性剂增加而 减 小 ， 随 温 度 增 加 而增 大 ， 随 钙 离 子 浓 度 的 增 大 而 增 大 ； HEDP 具 有 最 佳 的 阻 垢 性 能 ， 但其阻
5、垢率同样受温度、Ca2+浓 度 以 及 NaCO3 浓 度 影 响 ， 温 度 在 超 过 70后，阻垢效率急剧下降，Ca 2+浓度越大，缓蚀剂缓释效率越低，NaCO 3 浓度越大，阻垢效率越低。 通 过 本 文 研 究 确 定 了 一 种 最 优的 输 油 站 场 用 缓 蚀 剂 和 阻 垢 剂 ， 有 利 于 完 善 输 油 站 场 腐 蚀 结 垢 防 护 体 系 。关键词：输油站场；缓蚀剂；阻垢剂；失重法；电化学法；静态结垢实验- 3 -Development and Performance Evaluation of Corrosion Inhibitors and Scale Inh
6、ibitors in Oil StationsAbstractIn the process of oil extraction, transportation, storage, and refining, a large number of chemical plants are required, and serious corrosion and scaling problems are often encountered during the use of these facilities.Therefore, in this paper, three kinds of imidazo
7、line oil field corrosion inhibitors and four kinds of commonly used scale inhibitors were synthesized in the laboratory. The corrosion inhibition efficiency of corrosion inhibitors was studied by using weight loss method and electrochemical method. The scale experiment analyzed the scale inhibition
8、rules of crude oil yards and evaluated the scale inhibition rates of the four scale inhibitors. The following conclusions were obtained:Through field investigations of corrosion and scaling at three oil stations in service, it was found that serious corrosion and scaling problems exist at the oil st
9、ation in service.Three kinds of imidazoline-based corrosion inhibitors were synthesized in the laboratory, and all physical and chemical performance tests were qualified.Imidazolium quaternary ammonium salt corrosion inhibitor has the most significant corrosion inhibition effect.In addition, the fou
10、ling rate of the solution increases with the increase of pH value, decreases with the increase of surfactant, increases with the increase of temperature, and increases with the increase of calcium ion concentration; HEDP has the best scale inhibition Performance, but its scale inhibition rate is als
11、o affected by temperature, Ca2+ concentration, and NaCO3 concentration.Through the study of this paper, an optimal corrosion inhibitor and scale inhibitor for the oil station is determined, which will help improve the corrosion and scaling protection system at the oil delivery station.Key words: oil
12、 station; corrosion inhibitor; scale inhibitor; weight loss method; electrochemical method; static scale test- 4 -目 录第1 章 引言.1第2 章 站场腐蚀结垢现状调研.22.1 岚山站调研 .22.2 黄岛油库调研 .22.3 白沙湾输油站调研 .2第3 章 腐蚀结垢因素分析.53.1 原油成分分析 .53.2 站内污水分析 .53.3 腐蚀产物分析 .53.3 垢样分析.7第4 章 缓蚀剂合成与评价.84.1 缓蚀剂的合成 .84.1.1 缓蚀剂的分类.84.1.2 缓蚀剂的合
13、成路线.94.2 缓蚀剂理化性能 .104.3 极化曲线法评价缓释效率 .144.4 失重法评价缓释效率 .164.1.1 失重法简介.164.1.2 实验仪器和药品.164.1.3 实验步骤.174.1.4 实验条件.184.1.5 实验结果.19第5 章 阻垢剂的合成与评价.235.1 阻垢剂的合成 .235.1.1 阻垢剂的分类.23- 5 -5.1.2 阻垢剂的作用机理.235.1.3 阻垢剂的合成路线.235.2 钙的E DTA 滴定法 .245.3 阻垢剂的筛选 .255.5.1 阻垢剂筛选实验.255.5.2 结果分析.255.5 阻垢剂耐温耐盐性能评价 .27第6 章 结论.3
14、0致 谢.31参考文献.32第 1 章 引 言1第 1 章 引言随 着 我 国 对 石 油 消 耗 量 的 日 益 增 长 ， 化 工 装 置 的 工 艺 管 线 的 腐 蚀 问 题 越 来 越 得 到 人们的重视。尤其是在输油站场，我们不难发现管线腐蚀的情况更为严重。腐 蚀 是 物 质 在 所 处 环 境 媒 介 的 化 学 作 用 或 氧 化 还 原 作 用 下 所 发 生 的 变 质 和 损 毁 。 金属 在 不 同 环 境 介 质 的 作 用 下 均 会 发 生 腐 蚀 ， 腐 蚀 的 发 生 过 程 伴 随 着 化 学 机 理 、 电 化 学 机理 以 及 物 理 作 用 。 这 种
15、 自 发 形 成 的 破 坏 会 增 加 材 料 的 损 耗 、 降 低 设 备 的 性 能 。 腐 蚀 不 仅造成了大量的石油浪费，甚至还威胁到了人们的生命财产安全 1。因此，腐蚀管理能否做 好 对 于 输 油 站 场 工 艺 管 线 是 非 常 重 要 的 。 因 此 ， 经 常 在 输 油 工 艺 管 线 内 部 添 加 一 定 量的缓蚀剂来进行腐蚀保护。同 时 在 输 送 原 油 的 过 程 中 ， 管 道 底 部 油 桶 底 部 等 等 部 位 容 易 发 生 结 垢 ， 导 致 输 送 管柱 堵 塞 ， 严 重 制 约 了 原 油 输 送 效 率 。 因 此 ， 研 究 缓 蚀 剂
16、 和 阻 垢 剂 的 性 能 对 减 缓 或 者 阻 止油气田设备和集输管线腐蚀和结垢有着重要意义。缓 蚀 剂 是 一 类 仅 添 加 微 量 浓 度 置 于 腐 蚀 介 质 中 时 ， 便 可 以 可 观 的 减 弱 基 体 腐 蚀 速 度甚 至 预 防 腐 蚀 的 一 类 化 学 物 质 ， 不 仅 对 腐 蚀 环 境 几 乎 无 影 响 ， 少 量 高 效 而 且 简 单 易 操 作 ， 对环境性质也不发生影响，缓蚀剂也可以合用于多种差异环境条件，适应性强 2。阻 垢 剂 是 一 类 解 决 令 人 头 疼 的 结 垢 问 题 的 药 剂 ， 它 能 够 阻 止 难 溶 性 无 机 盐
17、在 金 属 表面 的 沉 淀 ， 并 使 得 金 属 设 备 维 持 有 良 好 的 传 热 效 果 ， 而 且 它 优 点 众 多 ， 不 光 具 有 防 锈 性 能 、良 好 的 阻 垢 性 ， 直 接 添 加 到 环 境 介 质 中 即 可 见 效 ， 节 省 投 资 ， 而 且 它 的 附 着 力 强 ， 耐弱酸、强碱、有机溶剂 3。2第 2 章 站 场 腐 蚀 结 垢 现 状 调 研第 2 章 站场腐蚀结垢现状调研为了有效的确保管道防腐的作用，保障管网的安全运行，对输油站场地下管道防腐层技术状况进行调查研究。2.1 岚 山 站 调 研岚山站现场调研情况：露天管线如图 2-2 采用定期
18、测厚的方法判断腐蚀余量，并实时维护，未发生腐蚀穿孔；埋地管线如图 2-3 监测困难，部分管线埋地两年便发生腐蚀穿孔。据调查发现管道弯头部位如图 2-1、管线底端、埋地管线整体腐蚀较为严重。图2-1 国储联络线 图 2-2 联络线露天区 图 2-3 镇海联络线埋地区Fig.2-1 State Reserve Line Fig.2-2 Open air zone of Link Line Fig. 2-3Contact Line Area2.2 黄 岛 油 库 现 场 调 研黄岛油库现场调研情况：油库整体管线图 2-5 如服役年限较长，某些部位腐蚀情况严重。经调查研究发现：(1)库 内 原 油 储
19、 罐 老 旧 如 图 2-7，外壁腐蚀严重；(2)黄 岛 油 库 输 送 原 油 为 国 外 原 油 ， 如 图 2-8 油品差，硫化氢含量高(3)库 内 管 道 法 兰 处 如 图 2-6、露天- 埋 地 过 渡 区 如 图 2-4 和埋地管道腐蚀相对严重。其 原 因 在 于 管 道 处 于 两 相 腐 蚀 环 境 ， 更 易 腐 蚀 。2.3 白 沙 湾 输 油 站 现 场 调 研白 沙 湾 站 场 现 场 调 研 情 况 ： 埋 地 管 道 大 面 积 更 换 如 图 2-9， 储 罐 沉 降 导 致 管 道 倾 斜 如图 2-10 等。白沙湾输油站腐蚀现状：（1）埋地管道腐蚀严重，现已
20、施工全部更换；3第 2 章 站 场 腐 蚀 结 垢 现 状 调 研（2）储罐沉降致使外联管道出现严重倾斜；（3）储罐底部出现严重的腐蚀穿孔如图 2-11；（4）罐底焊缝周围存在密集的点蚀坑如图 2-12。图2-4 露天-埋地过渡区 图2-5 长期服役管线 图2-6 法兰连接部位Fig.2-4 Open-buried transitional area Fig.2-5 Long-term service line Fig.2-6 Flange connection图2-7 储罐外壁 图2-8 黄岛油库原油样品Fig.2-7 Tank Outer Wall Fig.2-8 Huangdao Oil
21、 Depot Crude Oil Sample图2-9 埋地管道大修 图 2-10 储罐沉降管道倾斜Fig.2-9 Buried Pipeline Overhaul Fig.2-10 Tank Settlement Pipe Tilt4第 2 章 站 场 腐 蚀 结 垢 现 状 调 研图2-11 罐底穿孔 图2-12 焊缝周围点蚀Fig.2-11 Can bottom hole Fig.2-12 Pitting Around Welds第 3 章 腐 蚀 结 垢 因 素 分 析5第3 章 腐蚀结垢因素分析3.1 原 油 成 分 分 析近 年 来 ， 国 内 站 场 大 量 进 口 国 外 原
22、油 ， 其 中 不 乏 含 硫 量 较 高 的 劣 质 原 油 ， 这 些 原 油对 原 油 站 场 内 管 线 和 储 罐 的 腐 蚀 非 常 严 重 。 因 此 ， 我 们 采 集 了 站 场 输 送 的 油 样 ， 对 其 进行 理 化 参 数 分 析 ， 明 确 站 场 输 送 油 品 的 主 要 腐 蚀 成 分 。 由 表 3-1 可 以 看 出 油 品 的 硫 含 量和蜡含量较高，这也是发生储罐底部出现严重腐蚀穿孔的原因。表 3-1 站场油品理化参数Table 3-1 Physicochemical parameters of station oilI名称密度 凝点/倾点 水分 硫
23、含量 蜡含量 动力 原油（g/cm 3） （） （m%） （m%） （m%） 粘度 类别伊朗0.8699 -16 痕迹 1.95 3.817.8 含硫重质油 50 中间基3.2 站 场 污 水 分 析由 于 管 道 内 污 水 的 来 源 为 储 罐 内 的 沉 积 水 ， 故 采 集 罐 内 沉 积 水 进 行 离 子 分 析 ， 明 确腐 蚀 介 质 的 主 要 组 成 成 分 。 通 过 表 3-2， 我 们 可 以 看 出 主 要 结 垢 离 子 有 镁 离 子 和 钙 离 子 ， 而腐蚀离子则主要是氯离子。3.3 腐 蚀 产 物 分 析为了明确原油站场的腐蚀类型，对站场腐蚀产物进行采集如图 3-2，并进行了 x 射线衍射测试。腐蚀产物的 XRD 分析图谱如图 3-1 所示：图 3-1 站场腐蚀产物 XRD 分析表明：原油站场腐蚀产物的主要成分为 Fe 3O4 和Fe2O3。这主要是因为输送的原油中含有氧气，原油中的氧气溶解于水中形成溶解氧， 溶解氧腐蚀是最常见的油田腐蚀，主要腐蚀产物是铁的氧化物，以全面腐蚀为主，同时伴有局部腐蚀 4。
