CN104073809A - 一种天然来源植物型缓蚀剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及缓蚀剂，具体的说是一种天然来源植物型缓蚀剂及其应用。缓蚀剂为苦参碱和/或苦参碱衍生物。所述植物型缓蚀剂用于防止钢材及其制品在酸洗过程中金属或酸液消耗，或在天然气输送过程中形成的凝析液中的腐蚀。本发明提供的具有环保，廉价，来源广泛，无公害特点的天然来源植物型缓蚀剂，用以防止钢材及其制品在酸洗过程中不必要的金属或酸液消耗，以及在天然气输送过程中形成的凝析液中的腐蚀。

Description

一种天然来源植物型缓蚀剂及其应用

技术领域

本发明涉及缓蚀剂，具体的说是一种天然来源植物型缓蚀剂及其应用。

背景技术

在钢材及其制品的加工和应用过程中，常用稀硫酸或稀盐酸进行表面酸洗，以去除表面的氧化膜或腐蚀产物，为了避免酸洗过程中金属或酸的过度消耗以及防止有害腐蚀的发生，在酸中加入缓蚀剂是有效的手段。

在湿天然气输送过程中，当管壁温度低于水蒸气露点时，湿气中的水蒸气会在管道内壁上生成凝析水。而天然气中含有的CO₂溶入凝析水后，将容易引发严重的管道腐蚀问题。在湿天然气输送过程中加注缓蚀剂，是控制管道腐蚀的一种有效、可靠的手段。

目前常用的缓蚀剂中，主要包括含有毒铬酸根的无机缓蚀化合物，以及一些有机磷缓蚀化合物，其排放可能造成水体的富营养化。现有同领域的缓蚀剂大都具有毒副作用，或者是合成的成本较高，不具备市场竞争力。

因此，开发新的环保，廉价，来源广泛，无公害的缓蚀剂是目前缓蚀剂开发的新方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天然来源植物型缓蚀剂及其应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种天然来源植物型缓蚀剂，缓蚀剂为苦参碱和/或苦参碱衍生物。所述苦参碱衍生物为氧化苦参碱。

所述缓蚀剂为苦参碱和氧化苦参碱，苦参碱和氧化苦参碱按质量份数比为0:100-100:0混合。

一种植物型缓蚀剂的应用，所述植物型缓蚀剂用于防止钢材及其制品在酸洗过程中金属或酸液消耗，或在天然气输送过程中形成的凝析液中的腐蚀。

具体是，将缓蚀剂加入到腐蚀介质液中，每m³腐蚀介质液中加入3g－300g的缓蚀剂，在15℃-60℃下加入待清洗样品，浸没30min－3h，使其对待酸洗的样品进行清洗。所述腐蚀介质液为上述稀盐酸、稀硫酸或CO₂饱和的NACE溶液。

进一步的说，将缓蚀剂加入到浓度为0.10－1.0kmol/m³的腐蚀介质液中，每m³腐蚀介质液中加入30g－300g的缓蚀剂，在15℃-45℃下加入待清洗碳钢样品，浸没30min－3h，使其对待酸洗的碳钢样品进行清洗。所述腐蚀介质液为盐酸、硫酸。

进一步的说，将缓蚀剂加入到CO₂饱和的酸性凝析液中，每m³凝析液中加入3g－30g的缓蚀剂，在30℃-60℃下加入待清洗天然气管道样品，浸泡30min－3h，使其对天然气管道进行缓蚀。所述CO₂饱和的酸性凝析液为CO₂饱和的NACE溶液。其中，NACE溶液为5％(质量百分比)NaCl和0.5％(质量百分比)CH₃COOH。

上述所述的苦参碱是由豆科植物苦参的干燥根、植株、果实经乙醇等有机溶剂提取制成的，是外观为白色粉末的生物碱，具有杀虫活性、杀菌活性、调节植物生长功能等多种功能。可作为低毒、低残留、环保型天然植物性农药使用,对动物和鱼类安全，对人、畜低毒。苦参碱和氧化苦参碱分子中均有2个氮原子，一个是叔胺氮，一个是酰胺氮。氧化苦参碱是苦参碱的氮氧化物。两者的结构式如下：

本发明的原理在于：苦参碱及其衍生物是具有喹喏里西啶类结构的杂环化合物，均由两个哌啶环共用一个氮原子稠合而成。分子内含有杂环和氮、氧等杂原子，能有效地吸附于钢材表面，起到缓蚀作用。

本发明的有益效果是：

本发明提供的具有环保，廉价，来源广泛，无公害特点的天然来源植物型缓蚀剂，用以防止钢材及其制品在酸洗过程中不必要的金属或酸液消耗，以及在天然气输送过程中形成的凝析液中的腐蚀。

本发明缓蚀剂用于钢材及其制品的表面酸洗，能防止在酸洗过程中金属的过度浸蚀和酸液的过度消耗，(管道)，本发明具有价格便宜、用量低、效率高、持续作用能力强的突出优点。本发明产品为一种水溶性生物碱，对环境和生物无毒无害，符合缓蚀剂发展的趋势，具有良好的应用前景。

本发明配比简单，主要成分苦参碱和氧化苦参碱来源广泛，2014年市场报价在1800元/公斤，原材料成本较低。本发明的缓蚀效率高、起效浓度低，实际使用成本较低；此外，缓蚀酸液使用后可通过强酸性阳离子交换树脂提取总生物碱，并可利用苦参碱和氧化苦参碱二者在***中的溶解度不同，进行苦参碱和氧化苦参碱的分离、提纯、回收使用，进一步降低使用成本。

本发明缓蚀剂由豆科植物苦参的干燥根、植株、果实中提取，为天然来源植物提取物质，为无毒无害绿色缓蚀剂。与目前化学合成的缓蚀剂相比，它在大自然中能迅速分解，最终产物为二氧化碳和水，不存在使用后的环境问题，对环境和生物无毒无害，符合清洗剂发展的趋势，具有良好的应用前景。

本发明用于各类钢材及其产品的清洗，可有效抑制金属基体在酸中的有害腐蚀以及酸液的过度消耗，与目前常用的缓蚀剂比较，具有用量低，效率高，持续作用能力强的突出优点，可反复使用。

具体实施方式

本发明按照GB10124－88《金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》进行挂片失重试验，试验清洗液为浓度为0.10－1.0kmol/m³的盐酸、硫酸溶液或CO₂饱和的NACE溶液(NACE溶液为5％NaCl+0.5％CH₃COOH)，清洗剂为苦参碱和/或氧化苦参碱，每m³酸洗液中加入3g－300g的缓蚀剂，试片钢材及其制品或天然气输送过程中的管道，试验温度为15℃-60℃，实验时间30min-3h，通过试验测试，苦参碱和/或氧化苦参碱对碳钢的最高缓蚀效率高于80％，显示为高效的缓蚀剂。

实施例1

缓蚀剂为苦参碱与氧化苦参碱，两者质量分数为10％苦参碱和质量分数为90％的氧化苦参碱。

清洗液为稀盐酸，浓度为0.50M，清洗液用量1000L，加入缓蚀剂125g，在15℃条件下对45号钢清洗，浸没3h即可，而后进行挂片失重试验得出最高缓蚀效率为90％。

实施例2

缓蚀剂为苦参碱与氧化苦参碱，两者质量分数为50％苦参碱和质量分数为50％的氧化苦参碱。

清洗液为稀盐酸，浓度为1.0M，清洗液用量1000L，加入缓蚀剂250g，在45℃条件下对15号钢清洗，浸没2h即可，而后进行挂片失重试验得出最高缓蚀效率为95％。

实施例3

缓蚀剂为苦参碱与氧化苦参碱，两者质量分数为50％苦参碱和质量分数为50％的氧化苦参碱。

清洗液为稀硫酸，浓度为0.10M，清洗液用量1000L，加入缓蚀剂30g，在35℃条件下对45号钢清洗，浸没30min即可，而后进行挂片失重试验得出最高缓蚀效率为90％。

实施例4

缓蚀剂为苦参碱。

清洗液为稀硫酸，浓度为0.5M，清洗液用量1000L，加入缓蚀剂300g，在45℃条件下对15号钢清洗，浸没2h即可，而后进行挂片失重试验得出最高缓蚀效率为96％。

实施例5

缓蚀剂为苦参碱与氧化苦参碱，两者质量分数为90％苦参碱和质量分数为10％的氧化苦参碱。

清洗液为CO₂饱和的NACE溶液，清洗液用量1000L，加入缓蚀剂3g，在30℃条件下对X80钢清洗，浸没2h即可，而后进行挂片失重试验得出最高缓蚀效率为80％。

实施例6

缓蚀剂为苦参碱与氧化苦参碱，两者质量分数为95％苦参碱和质量分数为5％的氧化苦参碱。

清洗液为CO₂饱和的NACE溶液，清洗液用量1000L，加入缓蚀剂5g，在50℃条件下对X80钢清洗，浸没3h即可，而后进行挂片失重试验得出最高缓蚀效率为90％。

上述各实施例处理试样后的酸洗液，采用强酸性阳离子交换树脂按照现有技术进行洗脱，回收各个酸洗液中缓蚀剂。回收获得的缓蚀剂可重复利用。

Claims (7)

1.一种天然来源植物型缓蚀剂，其特征在于：缓蚀剂为苦参碱和/或苦参碱衍生物。

2.按权利要求1所述的植物型缓蚀剂，其特征在于：所述苦参碱衍生物为氧化苦参碱。

3.一种权利要求1所述的植物型缓蚀剂的应用，其特征在于：所述植物型缓蚀剂用于防止钢材及其制品在酸洗过程中金属或酸液消耗，或在天然气输送过程中形成的凝析液中的腐蚀。

4.按权利要求3所述的植物型缓蚀剂的应用，其特征在于：将缓蚀剂加入到腐蚀介质液中，每m³腐蚀介质液中加入3g－300g的缓蚀剂，在15℃-60℃下加入待清洗样品，浸没30min－3h，使其对待酸洗的样品进行清洗。

5.按权利要求4所述的植物型缓蚀剂的应用，其特征在于：所述腐蚀介质液为稀盐酸、稀硫酸或CO₂饱和的NACE溶液。

6.按权利要求4或5所述的植物型缓蚀剂的应用，其特征在于：将缓蚀剂加入到浓度为0.10－1.0kmol/m³的腐蚀介质液中，每m³腐蚀介质液中加入30g－300g的缓蚀剂，在15℃-45℃下加入待清洗碳钢样品，浸没30min－3h，使其对待酸洗的碳钢样品进行清洗；所述腐蚀介质液为盐酸、硫酸。

7.按权利要求4或5所述的植物型缓蚀剂的应用，其特征在于：将缓蚀剂加入到CO₂饱和的酸性凝析液中，每m³凝析液中加入3g－30g的缓蚀剂，在30℃-60℃下加入待清洗天然气管道样品，浸泡30min－3h，使其对天然气管道进行缓蚀；所述CO₂饱和的酸性凝析液为CO₂饱和的NACE溶液。