论文摘要
本论文研究内容属于国家“十一五”规划重大科技专项课题。针对川东普光气田集输系统恶劣的腐蚀环境:PH2S>1.5MPa、PCO2>1.0MPa及平均矿化度159 000mg/l,合成了咪唑啉衍生物、曼尼希碱、吡啶季铵盐、喹啉季铵盐和新含氮稠杂环季铵盐五种缓蚀剂。通过设计正交试验,对各缓蚀剂的合成工艺进行了优化,并筛选了与之有较好缓蚀协同作用的增效剂,复配以各种表面活性剂和溶剂制成了成品缓蚀剂;用饱和H2S/CO2失重、高压H2S/CO2静态和动态失重、抗硫化氢应力腐蚀开裂、原子力显微镜（AFM）和环境扫描电镜（SEM）评价了各种缓蚀剂的抗硫性能;通过X能量衍射色散光谱（EDX）对试片表面产物膜的成分分析和量子化学密度泛函理论（DFT）探讨了缓蚀剂的作用机制及分子结构和抗硫性能的关系。研究结果表明,正交试验优化后的工艺为各缓蚀剂的最佳合成工艺。咪唑啉衍生物、曼尼希碱和季铵盐缓蚀剂分别与苯基硫脲、丙炔醇和增效剂Y1（含S、N化合物）有着较好的协同抗硫效应;提高缓蚀剂的水溶性,抗硫性能变弱。五类缓蚀剂在含硫环境中都有一定的缓蚀性能,其优劣顺序为:新含氮稠杂环季铵盐>喹啉季铵盐>吡啶季铵盐>咪唑啉衍生物>曼尼希碱。高效缓蚀剂在含硫环境中的作用机制主要是有效抑制CO2/Cl-腐蚀,并促使试片表面生成致密的碳化物和硫化物保护膜。缓蚀剂的分子结构和抗硫性能关系密切。缓蚀剂分子的极性越高、ELUMO越小、EHOMO越大、最低非占轨道和最高占据轨的能隙即能量差ΔE(ELUMO-EHOMO)越小,缓蚀性能越强。总的来说,缓蚀剂的静电吸附作用越强,空间位阻效应越小,中心吸附原子的电子云密度越大,缓蚀剂的抗硫效果越好。