缓蚀剂培训中国石油大学

中国石油大学〔华东〕缓蚀剂保护技术中国石油大学(华东)2023年9月8日胡松青Tel：12缓蚀剂及其特点缓蚀剂的应用缓蚀剂的性能评价缓蚀剂的分类缓蚀剂的作用机理主要内容3456油气田缓蚀剂研究的开展方向缓蚀剂学术会议成果交流78课题组缓蚀机理研究及缓蚀剂分子设计一、缓蚀剂及其特点1.1缓蚀剂概念“缓蚀剂是一种以适当浓度和形式存在于环境〔介质〕中时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物〞〔美国材料与试验协会(ASTM)标准〕1.2缓蚀剂的技术特性一、缓蚀剂及其特点★缓蚀剂的选择性★缓蚀剂的配伍性★缓蚀剂的协同效应与拮抗效应★缓蚀剂的有效性有效作用时间有效作用浓度有效作用面积一、缓蚀剂及其特点1.3实用缓蚀剂应具备的条件★不允许与废水排放标准相抵触；★在静止、流动两种条件下，均有高缓蚀效率；★低浓度下也能发挥缓蚀效果；★浓度范围广，即使偏离适宜浓度，也不会促进孔蚀或腐蚀；★不会产生孔蚀或局部腐蚀；★在高温水中也有缓蚀效果；一、缓蚀剂及其特点1.3实用缓蚀剂应具备的条件★防蚀膜层不能过厚，不能阻碍管道的热传导；★对已锈蚀的物体也有缓蚀效果；★不能给细菌赋予营养；★长时间使用不分解；★廉价1.4缓蚀剂保护技术的特点一、缓蚀剂及其特点在腐蚀介质中添加少量的具有某些特殊性质的无机或有机化学物质或化学合成物质以到达降低或减少金属材料腐蚀速度的方法或技术，叫做缓蚀剂保护技术。★用量少，保护效果好★无需专门设施，无需改变金属构件的性质★广泛应用于石油、化工、冶金、建筑等行业缓蚀剂保护的优点★缓蚀剂对材料/环境体系有极强的针对性★缓蚀剂一般只用在封闭和循环或半循环的体系中★缓蚀剂一般不适用于高温环境，多数应在150℃以下使用缓蚀剂保护的局限性一、缓蚀剂及其特点二、缓蚀剂的分类1、按化学组成分类2、按电化学机理分类3、按物理化学机理分类4、按缓蚀剂的物理状态分类5、其他分类二、缓蚀剂的分类1、按化学组成分类缓蚀剂无机缓蚀剂有机缓蚀剂亚硝酸盐、硝酸盐铬酸盐、重铬酸盐磷酸盐、多磷酸盐硅酸盐钼酸盐含砷化合物胺类醛类炔醇类有机磷化合物有机硫化合物羧酸及其盐类磺酸及其盐杂环化合物二、缓蚀剂的分类咪唑啉2、按电化学机理分类2.1、阳极型缓蚀剂(阳极缓蚀剂)通过抑制腐蚀的阳极过程而阻滞金属的腐蚀，参加阳极缓蚀剂将增大阳极极化。二、缓蚀剂的分类i2i1i-EE0cE1c阳极阳极阴极阴极空白缓蚀剂实测阳极型缓蚀剂的极化曲线i2i1i2<i1i-EEeAEeC阴极空白阳极添加缓蚀剂阳极阳极型缓蚀剂的作用原理图2.1、阳极型缓蚀剂(阳极缓蚀剂)阳极缓蚀剂的缓蚀作用表现在两方面：〔1〕直接阻止金属外表的阳极局部的金属离子进入溶液。〔2〕在金属外表上形成保护膜。此类缓蚀剂属于危险型缓蚀剂，使用时应特别注意。当阳极外表尚未完全为保护膜所掩盖时，有发生孔蚀的危险。二、缓蚀剂的分类2.2、阴极型缓蚀剂(阴极缓蚀剂)通过抑制阴极过程的进行，在阴极外表形成沉淀膜，增加阴极极化。i2i1i2<i1i-EEeAEeC二、缓蚀剂的分类2.2、阴极型缓蚀剂(阴极缓蚀剂)阴极缓蚀剂的添加浓度比阳极缓蚀剂大些，且缓蚀效率较小些。但添加浓度即使不够也不会发生局部腐蚀的危险。常用的阴极缓蚀剂有：Zn盐〔如ZnSO4〕、Ca(HCO3)2，等。〔生成沉淀膜〕含As3+、Sb3+、Bi2+等重金属盐类。〔复原成As、Sb、Bi原子在阴极上析出，增加阴极上氢过电位。〕二、缓蚀剂的分类2.3、混合型缓蚀剂同时抑制阳极过程和阴极过程，同时使阳极极化和阴极极化增大的缓蚀剂。i2i1i2<i1i-EEeAEeC混合型缓蚀剂主要有：A:含N的有机化合物，如胺类、亚胺类、有机胺的亚硝酸盐，等。B:有机硫化物，如硫醇、硫醚、环状含硫化物等。二、缓蚀剂的分类3、按物理化学机理分类二、缓蚀剂的分类4、按缓蚀剂的物理状态分类油溶性缓蚀剂——用作防锈油脂气相缓蚀剂——用作封装和包装水溶性缓蚀剂——用作水处理剂二、缓蚀剂的分类5、其他分类★根据使用介质分类酸性缓蚀剂、中性缓蚀剂、碱性缓蚀剂、油溶性缓蚀剂、气相缓蚀剂。★根据应用范围分类酸洗缓蚀剂、油气井酸化缓蚀剂、石油化工工艺缓蚀剂、油田注水缓蚀剂、油田集输管线缓蚀剂、锅炉缓蚀剂、循环冷却水缓蚀剂。★根据对生态环境的影响分类二、缓蚀剂的分类三、缓蚀剂的性能评价1、缓蚀效率缓蚀剂的缓蚀效率就是有缓蚀剂存在时腐蚀速度的下降值，与未加缓蚀剂时腐蚀速度之百分比。★V0：未加缓蚀剂时的腐蚀速率★V：添加缓蚀剂后的腐蚀速率测定方法：腐蚀速率(深度)法、失重法、腐蚀电流法2、缓蚀剂的后效性能缓蚀剂的后效性能是指当缓蚀剂的浓度由其正常使用浓度大幅度降低后，仍能保持缓蚀作用的一种能力。也可以用缓蚀剂能保持缓蚀能力的最小浓度来表示。测定方法：测定金属试样在腐蚀介质〔含缓蚀剂〕中的腐蚀速率与时间变化曲线三、缓蚀剂的性能评价3、实验室中缓蚀剂的性能测试方法3.1、重量法(失重法)腐蚀前腐蚀后三、缓蚀剂的性能评价通过腐蚀前后试样质量的变化来测定腐蚀速度v3、实验室中缓蚀剂的性能测试方法3.2、电化学方法极化曲线腐蚀电流密度icorr三、缓蚀剂的性能评价极化电阻Rp3.2、电化学方法电化学阻抗谱(交流阻抗)三、缓蚀剂的性能评价4、缓蚀剂现场性能检测4.1、表观检查4.2、挂片法4.3、电阻探针电阻探针腐蚀监测可对非电解质体系进行金属腐蚀速度测量。与传统挂片相比，速度快且更接近操作条件下的阶段腐蚀率。三、缓蚀剂的性能评价4.4、线性极化探针4、缓蚀剂现场性能检测线性极化电阻测量在导电性能好的介质中可以瞬时完成腐蚀速率的测量，方便简单。三、缓蚀剂的性能评价4.5、氢传感器4.6、化学分析和离子选择性探针4.7、无损检测4、缓蚀剂现场性能检测腐蚀反响产生的原子氢可能进入金属晶格导致金属开裂，氢传感器可以实时监测由腐蚀或者其他反响产生的氢。缓蚀剂快速评定仪三、缓蚀剂的性能评价四、缓蚀剂的作用机理目前常用来解释缓蚀剂机理的理论主要有以下三种：①吸附理论②成膜理论③电化学理论1、吸附理论四、缓蚀剂的作用机理★物理吸附认为缓蚀剂分子与金属外表有静电引力和分子间作用力(范德华力)而使缓蚀剂分子被吸附在金属外表。★化学吸附认为缓蚀剂分子和金属外表形成化学键而发生吸附，使缓蚀剂分子吸附在金属外表。将腐蚀介质与金属外表隔离开。四、缓蚀剂的作用机理2、成膜理论★认为缓蚀剂之所以能起到缓蚀作用是由于它能在金属外表上生成一层难溶的保护膜。2.1、钝化膜缓蚀剂氧化金属外表形成氧化物膜。2.2、沉淀膜缓蚀剂与金属外表阳极溶解出来的金属离子生成难溶性产物沉积于阳极外表，形成保护膜。2、电化学理论★认为缓蚀剂是通过加大对阴极过程或阳极过程的阻滞〔极化〕，从而减缓金属的腐蚀。i2i1i2<i1i-EEeAEeC阳极型缓蚀剂i2i1i2<i1i-EEeAEeC阴极型缓蚀剂i2i1i2<i1i-EEeAEeC混合型缓蚀剂四、缓蚀剂的作用机理五、缓蚀剂的应用五、缓蚀剂的应用1、选用缓蚀剂保护的根本原那么适宜采用缓蚀剂保护的金属是，铁、铜、铝、锌、镁、钛、锡等金属及其合金和镀层。1.1、保护对象(被保护金属种类)在选择缓蚀剂时，要考虑金属的腐蚀性质。例如，对于难以钝化的金属，采用氧化型缓蚀剂就没有效果。1.2、腐蚀(介质)环境五、缓蚀剂的应用介质种类适用缓蚀剂酸性水溶液氧化型及沉淀型缓蚀剂中性水溶液吸附型缓蚀剂碱性水溶液沉淀型缓蚀剂含石油介质吸附型缓蚀剂或乳化型缓蚀剂大气环境挥发型缓蚀剂1.3、缓蚀剂用量五、缓蚀剂的应用一般来说，缓蚀剂的效果和它的用量之间并不存在线性关系，但许多缓蚀剂都有一个“临界浓度〞。临界浓度随体系的性质不同而异。缓蚀效率与浓度的关系曲线1.4、环境保护问题五、缓蚀剂的应用⑴应用缓蚀剂是应尽可能采用低毒的、在废水排放时应考虑毒性消除处理。⑵有些缓蚀剂如亚硝酸盐会助长细菌和藻类的大量生长，使用时要加杀菌灭藻剂。1.5、经济效果直流水因缓蚀剂流失太大不宜采用缓蚀剂防蚀，而循环水、酸洗除锈h或去垢等有限量的介质采用缓蚀剂是适宜的。2、酸性介质缓蚀剂五、缓蚀剂的应用一般指用在pH≤5的酸性介质的缓蚀剂叫酸性介质缓蚀剂。主要用于：1〕机械设备酸洗〔除垢〕用盐酸；2〕钢材的酸洗〔除氧化皮〕用盐酸、硫酸；3〕油井酸化用盐酸常用酸性介质缓蚀剂种类：⑴盐酸溶液乌洛托品〔六次甲基四胺〕、假设丁、粗吡啶、聚甲烯亚铵、硬脂酸胺、喹啉醇、有机磷化物、锑盐、砷盐、铋盐。⑵硫酸溶液苯胺、乌洛托品、硫脲、假设丁、硫醇胺、吡啶、炔醇、联苯胺、噻唑、硬脂酸胺。3、中性介质缓蚀剂一般指用在水溶液pH值在6-11范围的缓蚀剂叫中性介质缓蚀剂。主要用于：⑴各种中性水介质例如循环冷却水、锅炉水供暖水、洗涤水、油气田用注井水和各种回收处理污水；⑵各种中性盐类和溶液例如含有氯化钠、氯化镁、氯化铵、硫酸钠等盐类的水溶液；⑶中性有机溶液例如各种油类、醇类和多卤烃等的水溶液或乳液；常用中性介质缓蚀剂有：亚硝酸钠、无水碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、苯甲酸钠、三乙醇胺、乌洛托品、尿素五、缓蚀剂的应用4、大气腐蚀缓蚀剂材料的大气腐蚀——生锈防锈材料主要由缓蚀剂、助剂和载体构成。五、缓蚀剂的应用盐雾试验箱5、缓蚀作用影响因素五、缓蚀剂的应用(1)缓蚀剂有其适用的金属一种缓蚀剂可能对某些金属起到腐蚀抑制作用，但对另外一些金属可能不起作用，甚至会促进腐蚀。5.1、金属材料性质和外表状态(2)外表越光滑需要的缓蚀剂浓度越小。5、缓蚀作用影响因素五、缓蚀剂的应用(1)介质的组成缓蚀剂性质必须与介质性质相溶〔即不但可以分散于介质中而且不应与介质发生反响从而造成缓蚀剂失效〕5.2、环境因素(2)介质的pH值几乎所有的缓蚀剂都有一个适用的pH值范围，必须严格控制介质的pH值。5、缓蚀作用影响因素五、缓蚀剂的应用三种作用类型：A、缓蚀效率随温度升高而降低。〔吸附膜型〕B、温度超过某一临界值，缓蚀率大幅度下降〔沉淀膜型〕C、缓蚀效率随温度升高而升高。〔氧化膜型〕5.3、温度5、缓蚀作用影响因素五、缓蚀剂的应用①参与腐蚀过程，造成大量腐蚀产物的生成与孔蚀。②阻碍介质的流动(凝絮状真菌)，使缓蚀剂不能均匀分散于金属外表。③破坏缓蚀剂膜，缓蚀剂可能成为微生物的营养源。5.4、微生物硫酸盐还原菌SRB硫酸盐还原菌腐蚀5、缓蚀作用影响因素五、缓蚀剂的应用在缓蚀剂浓度控制方面应注意以下几点：①对于长期保护的设备，首次添加缓蚀剂的量一般比经常性的操作大4～5倍，以利建立稳定的保护膜。②保护旧设备比保护新设备所需的缓蚀剂的量更大。这是因为旧设备外表锈层和垢层要消耗缓蚀剂。③采用不同类型缓蚀剂组合使用，可能用较低的缓蚀剂浓度就能取得较好的缓蚀效率。5.5、浓度5、缓蚀作用影响因素五、缓蚀剂的应用①死角和缝隙的存在，使缓蚀剂不容易与所有金属外表相接触，影响对局部区域的缓蚀作用。②在形成应力腐蚀的环境条件下，对均匀腐蚀有效的缓蚀剂对应力腐蚀不一定有效。③介质的流动状态对缓蚀效率的影响比较复杂。5.6、设备结构和力学因素六、油气田缓蚀剂研究的开展方向从天然植物、海产动植物中提取、别离和加工缓蚀剂开发新型、高效、绿色环保型缓蚀剂从分子或原子水平上研究缓蚀剂的微观作用机理采用计算机辅助技术进行新型缓蚀剂的分子设计缓蚀剂之间协同作用机理的实验及理论研究开发耐高温(200℃以上)高酸型缓蚀剂第十六届全国缓蚀剂学术会议胡松青08九月2023七、缓蚀剂学术会议成果交流1、缓蚀剂与腐蚀产物在界面的竞争吸附2、镁合金腐蚀及缓蚀剂研发3、有机酸对缓蚀剂缓蚀性能的影响4、苯环引入对咪唑啉缓蚀剂缓蚀性能的影响7.1缓蚀剂与腐蚀产物在界面的竞争吸附CurrentTopicsinInhibitorEvaluationOutline:1、EffectofHydrocarbons2、CompatibilitywithFeCO3YasuyosluTomoeChairmanNACETokyoSectionINPEXCorporation1、EffectofHydrocarbons1、只参加缓蚀剂，缓蚀效率在30%左右2、参加2mlHydrocarbon，缓蚀效率显著上升Fe只加缓蚀剂Fe添加碳氢化合物1、咪唑啉中参加C-H化合物对其疏水作用影响很大，尤其是高温条件下2、高温环境中，C-H化合物的参加可以提高缓蚀剂的缓蚀效率2、CompatibilitywithFeCO3110℃CO2:2MPaAce:600ppmFig.CompatibilitiesofinhibitorswithFeCO37.2镁合金腐蚀及缓蚀剂研发GuanglingSong(宋光林)GeneralMotorCorporationCorrosionandinhibitionofMgAlloysOutline:1、WhyMgAlloys2、Thermodynamicallyunstable3、Electrochemistry4、Thecorrosioncharacter5、Difficultincorrosioninhibitorresearch6、ConclusionandOutlook1、WhyMgAlloys1.1质量轻(比铝轻1/3)1.2特殊性能：牺牲阳极、减震、生物材料1.3良好的可铸造性；较低的价格——汽车发动机1.4镁较活泼，易腐蚀2、Thermodynamicallyunstable2.1化学位比Fe更负2.2化合态较稳定3、Electrochemistry阳极过程：3.1Mg→Mg+→Mg2+(Oxidation氧化)3.2Mg→Mg+→Mg2++H2(Hydration水合物)3.3Mg→Mg+→Mg/Mg2+→Mg2++H2(Disproportionation歧化反响)阴极过程：2H2O+2e-

→2OH-+H2★镁腐蚀过程中，阳极溶解起主导作用4、Thecorrosioncharacter4.1Lowvalence4.2Hydrogenevolution4.3Negativedifferenceeffect(负差效应)阳极极化使得析氢速率降低；析氢过程由阳极腐蚀产生，不是由阴极反响产生4.4镁腐蚀过程非常复杂，EIS谱图包含三个时间常数4.5不能采用Tafel外延法求腐蚀电流密度4.6镁及镁合金是电位最负的工程金属材料4.7Surfacealkalization〔外表碱化〕外表碱化原因：Mg(OH)2稳定存在的条件是碱性条件(PH=10)5、Difficultincorrosioninhibitorresearch5.1Lown(表观价态低，不能用传统的公式计算化合价)5.2O2去极化对镁合金的腐蚀影响不大，很难出现缝隙腐蚀5.3阳极析氢(化学过程而非电化学过程)5.4外表碱化(碱性缓蚀剂)5.5成膜型缓蚀剂而非吸附型缓蚀剂外表膜的存在使得有机缓蚀剂很难在界面吸附5.6电位较负，吸附性缓蚀剂有适用的电位范围5.7传统缓蚀剂作用机理不能用来解释镁合金缓蚀剂Mg(12)：1S22S22P63S2最外层轨道饱和6、ConclusionandOutlook6.1镁合金缓蚀剂的开发前景光明6.2不能使用传统的缓蚀剂6.3镁及镁合金的腐蚀机理非常复杂6.4可能的缓蚀剂类型：、无机缓蚀剂(含F类)、有机缓蚀剂(离子型缓蚀剂可能有效)6.5缓蚀剂一般应用于封闭体系，可以考虑将缓蚀剂掺入涂层，应用到外体系7.3有机酸对缓蚀剂缓蚀性能的影响洪涛INPEXCorporationCorrosionandinhibitionstudiesbyLaboratoryandLargeFlowLoopSystemsOutline:有机酸对缓蚀剂缓蚀性能的影响有机酸对缓蚀剂缓蚀性能的影响研究对象：3%NaCl溶液；市售咪唑啉缓蚀剂；醋酸研究目标：考察不同浓度醋酸(有机酸)对咪唑啉缓蚀剂缓蚀性能的影响研究方法：WeightlossSurfaceObservationLinearPolarizationResistance(LPR)ElectrochemicalImpedanceSpectrum(EIS)AlmostnochangeinRpandCRbyweightlossandLPR腐蚀很严重最光滑，缓蚀性能较好有微小蚀孔，出现局部腐蚀结论：随着有机酸浓度增加，局部腐蚀加剧添加缓蚀剂后，腐蚀速率明显降低；但是参加醋酸后，离子在缓蚀剂膜中的扩散作用加剧缓蚀剂膜中出现可供离子通过的小孔扩散作用引起的Warburg阻抗ConclusionTheimidazolinebasedinhibitorshowsaverygoodinhibitionperformanceforminimizingthegeneralcorrosionofcarbonsteelintheinhibitedsolutionwithoutaceticacidduetotheformationofuniformprotectiveinhibitorfilmonthesteelsurface.Pittingcorrosionoccursonthesteelsurfaceinthepresenceofaceticacidduetotheformationoftheporousinhibitorfilm.Thehigherconcentrationofaceticacidintheinhibitedsolutionresultsinmoreporousinhibitorfilmorhavingbiggerporousintheinhibitosfilm,leadingtomoreseverepittingcorrosiononthesteelsurfaceWeightlossandLPRmethodscanbeusedforevaluatingtheinhibitorperformanceundergeneralcorrosionintheinhibitedsolutionwithoutaceticacid,Howevertheyarenotgoodindicatorsoflocalizedcorrosionorinhibitorperformanceinthepersenceofaceticacid。EISisasuitabletechniquetoevaluatetheinhibitorperformanceunderpittingcorrosioninthepresenceofaceticacid。7.4苯环引入对咪唑啉缓蚀剂缓蚀性能的影响赵景茂北京化工大学教授、博导从位置和数量上考虑，对图中三个取代基位置进行全排列组合，得到七种咪唑啉缓蚀剂分子R=C17H33图1咪唑啉环油酸基咪唑啉缓蚀性能明显高于苯甲酸基咪唑啉；含三个苯环的咪唑啉缓蚀剂缓蚀性能最好，其次是含一个苯环的，含两个苯环的缓蚀剂缓蚀性能最差。极化曲线得到的结果与失重法根本一致缓蚀机理分析：1、油酸基咪唑啉缓蚀性能明显高于苯甲酸基咪唑啉；苯环为多电子体系，N原子上的孤对电子受到苯环π电子共振影响，电子云密度降低，化学吸附减弱；R基为油酸基时，其在介质外表形成疏水膜，阻碍电荷及物质转移。2、含三个苯环的咪唑啉缓蚀剂缓蚀性能最好，其次是含一个苯环的，含两个苯环的缓蚀剂缓蚀性能最差。八、课题组缓蚀机理研究及缓蚀剂分子设计1目前课题组可以开展的研究工作3利用3D-QSAR方法实现油田缓蚀剂的定向设计5科研成果8.1目前课题组可以开展的研究工作一、缓蚀剂的理论和实验研究二氧化碳腐蚀碳钢的腐蚀机理研究硫化氢腐蚀机理的研究硫化氢和二氧化碳共存条件下腐蚀机理的研究新材料的设计及新材料耐腐蚀性研究钻采集输设备的防腐蚀技术研究油气管管线腐蚀寿命预测与完整性评价缓蚀剂的协同作用机理多功能缓蚀剂作用机理新型缓蚀剂分子的设计与实验评价二、腐蚀机理的理论和实验研究三、防腐蚀工程技术研究8.2高含H2S、CO2油气田缓蚀剂的设计与合成研究背景1随着油气田的开发进入中后期阶段，H2S、CO2腐蚀变得十分严重。2在高含H2S、CO2油气田的腐蚀防护中，使用缓蚀剂是国内外腐蚀防护的一种重要手段。3传统的缓蚀剂设计方法存在许多缺陷，新型缓蚀剂的设计开发迫切需要理论指导。4基于分子模拟的QSAR方法为缓蚀剂分子设计创造了条件。研究思路量子化学计算统计学理论分子力学方法油气田用缓蚀剂

QSAR模型构建新型缓蚀剂分子设计在QSAR研究的根底上，设计出高效抗H2S/CO2腐蚀缓蚀剂，探索一条理论与实验相结合设计开发新型缓蚀剂的有效途径。缓蚀剂合成与评价研究对象缓蚀剂性能评价的QSAR模型构建烷基链长度相同烷基链长度不同结构参量的计算缓蚀剂性能评价的QSAR模型构建软件：MaterialsStudio4.4计算结构参量：最高占有轨道能量EHOMO最低空轨道能量ELUMO前线轨道能隙ΔE电子转移能力ΔN极化率αNo.EHOMOELUMOΔEQN1QN2ΣQringΔNαµSηωAlogPIEexp1-4.580-0.1224.458-0.307-0.420-0.5891.01532.5243.086-0.449-2.2292.7633.55364.012-4.686-0.0144.672-0.307-0.423-0.5850.99231.7421.374-0.428-2.3362.7613.90059.783-4.605-0.9963.609-0.309-0.393-0.7571.16338.6854.827-0.554-1.8043.9204.34779.324-4.349-0.3853.965-0.310-0.423-0.5811.09635.6344.236-0.504-1.9822.8023.37974.545-4.181-2.0312.150-0.321-0.384-0.7662.01144.9495.505-0.930-1.0754.8235.14189.636-4.576-1.4193.156-0.328-0.394-0.7621.26844.7236.259-0.634-1.5784.4924.47883.217-4.211-2.5711.641-0.325-0.362-0.7702.19951.4275.470-1.219-0.8205.7495.93691.038-4.606-3.0971.508-0.295-0.42-0.5831.28739.9662.048-1.326-0.7547.4163.83878.249-4.238-0.3663.869-0.291-0.435-0.5921.10142.2833.599-0.517-1.9352.6472.78862.7810-4.455-0.9973.458-0.304-0.427-0.5811.23641.4613.773-0.578-1.7293.7153.66967.4311-4.622-4.0940.528-0.384-0.407-0.7570.96348.269--3.788-0.2649.4943.62682.2812-4.283-0.3463.937-0.294-0.451-0.5881.08736.2202.906-0.508-1.9692.6784.32267.2113-4.890-0.2284.662-0.304-0.371-0.7920.95235.9471.134-0.429-2.3313.2754.65672.1014-4.551-1.5233.028-0.309-0.406-0.5961.30939.7193.638-0.660-1.5144.6124.23166.3315-4.323-0.1654.158-0.304-0.422-0.6030.98939.7574.609-0.481-2.0792.5183.10858.17结构参量的选取表1咪唑啉衍生物缓蚀剂的微观结构参数及缓蚀效率实验值缓蚀剂性能评价的QSAR模型构建QSAR模型的构建缓蚀剂性能评价的QSAR模型构建constantΔNΣQringαR2SDF45.690a/44.437b20.501/21.1090.588/0.6117.398/7.20317.151/17.2956.503/0.38916.151/16.788-68.702/-75.5480.846/0.8814.242/3.73738.821/62.316-0.321/-1.20610.040/14.049-71.174/-75.4570.349/0.1490.878/0.9243.946/3.02356.874/84.803

舍去奇异点后，得到的含有14个咪唑啉衍生物缓蚀剂的QSAR方程：

IE

=14.049×ΔN–75.457×

ΣQring

+0.149×α

–1.206N=14，R2=0.924，SD=3.023，F=84.803，p=0.000表2线性回归结果4种新型有机缓蚀剂的分子结构示意图ABCD新型H2S、CO2腐蚀有机缓蚀剂分子设计合成装置新型缓蚀剂的合成与结构分析合成物紫外光谱图合成物红外光谱图结构表征新型缓蚀剂的合成与结构分析结构表征ABC合成的新型缓蚀剂样品图新型缓蚀剂的合成与结构分析4.1失重法测试结果缓蚀剂浓度与缓蚀效率之间的关系图4.2电化学测试结果添加不同浓度缓蚀剂A的的极化曲线图C/mg•L-1失重法电化学方法ABCABC558.3752.6961.1059.4453.8162.292075.9966.7779.4177.1867.9980.565086.1583.0489.9787.2084.2491.6410092.5790.0893.6593.4591.2195.0720092.9990.2193.8193.8791.3095.6650092.9990.2193.9593.9191.4796.00新型缓蚀剂缓蚀性能的实验评价4.1失重法测试结果4.2电化学测试结果4.3温度-效率关系温度对三种缓蚀剂缓蚀性能的影响新型缓蚀剂缓蚀性能的实验评价工作主要创新点：8.2高含H2S、CO2油气田缓蚀剂的设计与合成1、首次采用定量构效关系与分子动力学模拟相结合的方法进行缓蚀剂分子的设计。2、建立了高含H2S、CO2腐蚀条件下“分子结构—环境—缓蚀性能〞的关系模型。3、探索一条理论与实践相结合设计开发新型缓蚀剂的有效途径。存在的问题与建议：8.2高含H2S、CO2油气田缓蚀剂的设计与合成1、现有咪唑啉类缓蚀剂分子数量有限，给定量构效关系的统计研究带来了许多偶然性因素。2、下一步打算在2D-QSAR研究的根底上采用3D-QSAR方法进行缓蚀剂的设计，以期实现油田缓蚀剂的定向设计。8.3利用3D-QSAR方法实现油田缓蚀剂的定向化设计基于靶点的药物设计基于性质的药物设计基于结构的药物设计合理药物设计基于配体的药物设计基于受体的药物设计QSAR方法3D-QSAR缓蚀剂分子定向设计研究方法8.3利用3D-QSAR方法实现油田缓蚀剂的定向设计3D-QSAR2D-QSAR3D+2D分子设计合成缓蚀性能评价环境因素No.RIE/%No.RIE/%164.01259.78379.32458.17589.63683.21795.03878.24962.781067.431182.281267.211372.101466.33咪唑啉衍生物分子结构图研究对象模板分子公共结构叠合效果图8.3利用3D-QSAR方法实现油田缓蚀剂的定向设计Fig1theprocessCoMFA在叠合后的分子周围建立三维网格结构，以sp3杂化的C+原子为探针，考虑静电场和空间场，扫描各点的能量大小及分布8.3利用3D-QSAR方法实现油田缓蚀剂的定向设计立体场和空间场对分子活性贡献图3D-QSAR研究结果：负电荷有利正电荷有利大体积有利小体积有利8.3利用3D-QSAR方法实现油田缓蚀剂的定向设计不同分子片段对活性奉献图正贡献公共结构无贡献正贡献负贡献8.3利用3D-QSAR方法实现油田缓蚀剂的定向设计8.3利用3D-QSAR方法实现油田缓蚀剂的定向设计利用上述得到的分子结构修饰或改造的有利信息对现有分子进行改造，可得到缓蚀性能较好的新型缓蚀剂分子。目前，设计工作正在进行中8.3利用3D-QSAR方法实现油田缓蚀剂的定向设计工作主要创新点：1、首次将药物分子设计常用3D-QSAR方法引入缓蚀剂领域，实现油田缓蚀剂的定向设计。2、将3D-QSAR与2D-QSAR方法相结合，从不同层次得到分子修饰和改造的有利信息。8.4油气管管线腐蚀寿命预测与完整性评价序号级别项目名称1国家自然科学基金同步辐射-分子束质谱在重质油分子结构测定中的应用2有机缓蚀剂的缓蚀机理研究及缓蚀剂分子设计中国石油天然气集团公司3普光气田缓蚀剂技术研究中国石油化工集团公司4有机缓蚀剂缓蚀机理的理论研究山东省基金委5高含H2S、CO2油气田缓蚀剂的设计与合成中国石油天然气集团公司6输油管线硫化腐蚀研究及腐蚀剩余寿命预测中石化徐州管道局7井下封隔器防腐蚀技术研究华北油田8高效铣锥设计及室内参数检测华北油田9井下套磨铣工具用新型合金材料的研发胜利油田10华北潜山油藏岩石热物性研究及参数测定华北油田11临盘管道腐蚀检测数据采集辅助工作胜利油田技术检测中心12胜利采油厂区域腐蚀治理研究胜利油田技术检测中心8.5完成和承担课题序号级别项目名称13射孔完井方案参数优化设计软件华北油田采油院14区块采油方案产能预测软件华北油田采油院15东河油田H2S成因分析及防腐蚀措施研究新疆东河油田16硫化氢、二氧化碳共存下腐蚀机理研究洛阳石化工程公司17表面活性剂驱油基础理论研究中石油青年基金18华北油田污水处理用抗氧缓蚀剂研发华北油田19油田井下大修工具用硬质合金材料设计华北油田20表面活性剂驱提高原油采收率基础研究华北油田21高含CO2油气田缓蚀剂的设计与合成山东省科技攻关计划项目22抗CO2腐蚀油气田用缓蚀剂的分子设计山东省自然科学基金23纳米涂层对输油管线光阴极保护技术研究徐州管道公司243D-QSAR实现油气田缓蚀剂定向化设计研究中石油青年基金8.5完成和承担课题序号论文题目作者发表刊物（级别）发表时间1MechanismsfortheNi+-mediatedoxidationofbenzenetophenolbyN2OLianmingZhao,ZhaochunLiu,WenyueGuoChem.Phys.Lett.463:54-59(2008).2Gas-phasereactionsofCo+withethylamine:AtheoreticalapproachtothereactionmechanismsoftransitionmetalionswithprimaryaminesXiaoqingLu,WenyueGuo*,TianfangYangJ.Phys.Chem.A112:5312-5321(2008).3TheoreticalinvestigationoftheFe+-catalyzedoxidationofacetylenebyN2OLianmingZhao,YongWang,WenyueGuoJ.Phys.Chem.A112:5676-5683(2008).4Theoreticalsurveyofthepotentialenergysurfaceofmethylnitrite+Cu+reactionLianmingZhao,WenyueGuoJ.Phys.Chem.A112:533-541(2008).5HydrideabstractionofmethylaminewithCu+(1S)inthegasphase:AdensityfunctionaltheorystudyXiaoqingLu,WenyueGuo*,LianmingZhaoJ.Organomet.Chem.692:3796-3803(2007).6ReactionofacetaldehydewithNi+:Anextendedtheoreticalstudyofthedecarbonylationmechanismofacetaldehydebyfirst-rowtransitionmetalionsXiangfengChen,WenyueGuo*,lianmingZhaoJ.Phys.Chem.A111:3566-3570(2007).7Theoreticalsurveyofthegas-phasereactionsofallylaminewithCo+.YanMa,WenyueGuo*,LianmingZhao,SongqingHu,JunZhang,J.Phys.Chem.A111:6208-6216(2007).8.6科研成果序号论文题目作者发表刊物（级别）发表时间8SynthesisofZnOnanocrystalswithnovelhierarchicalstructuresviaatmospherepressurephysicalvapordepositionmethodYanYG,ZhangY,MengGW,ZhangLD,J.Cryst.Growth(SCI收录)294(2006)1849TunablesynthesisofIn2O3nanowires,nanoarrowsandnanorodsYanYG,ZhangY,ZengHB,ZhangJX,CaoXL,ZhangLDNanotechnology(SCI收录)18(2007)17560110In2O3Nanotowers:ControlledSynthesisandMechanismAnalysisYanYG,ZhangY,ZengHB,ZhangLDCryst.GrowthDes(SCI收录)7(2007)94011CompetitiveGrowthofIn2O3nanorodswithrectanglecrosssectionYanYG,ZhouLXAppl.Phys.A(SCI收录)92(2008)40112MorphologyevolutionofhierarchicalZnOnanostructuresmodulatedbysupersaturationandgrowthtemperatureYanYG,ZhouLX,YuLQ,ZhangY,ApplPhysA(SCI收录)93(2008)45713Large-ScaleSynthesisofIn2O3NanocubesUnderNondynamicEquilibriumModel,YanYG,ZhouLX,ZhangY,ZhangJ,andHuSQCryst.GrowthDes.(SCI收录)8(2008)328514SynthesisandGrowthDiscussionofOne-DimensionalMgONanostructures:Nanowires,Nanobelts,andNanotubesinVLSMechanismYanYG,ZhouLX,ZhangJ,Zeng,HB,ZhangY,ZhangLDJ.Phys.Chem.C(SCI收录)112(2008)1041215ControlledgrowthofhierarchicalZnOnanorodswithperiodicalstructureundernegativefeedbackmechanismYanYG,ZhouLX,XueQZ,ZhangYJ.Phys.D:Appl.Phys.(SCI收录)41(2008)19540216SynthesisofMgOhierarchicalnanostructurescontrolledbythesupersaturationratioYouguoYan，LixiaZhou,YeZhangJ.Phys.Chem.C,112(2008)19831(SCI收录)2008.128.6科研成果序号论文题目作者发表刊物（级别）发表时间17CalculationofTheLinearandNon-linearOpticalCoefficientofLiNbO3CrystalZhangJun，HanSheng-yuan，LuGui-wu.第三届国际分子模拟与信息技术应用学术会议2007，116-122.18铌酸锂晶体电子结构和光学性质计算张军，韩胜元，卢贵武，夏海瑞.中国激光2007，34(9):1227-1231.191-（2-羟乙基）-2-烷基-咪唑啉缓蚀剂缓蚀机理的理论研究张军，胡松青，王勇，郭文跃，刘金祥化学学报(SCI收录)2008.1220苯并咪唑啉类缓蚀剂缓蚀性能的理论评价张军，李中谱，赵卫民，郭文跃，王勇物理化学学报(SCI收录)2008，26(7):1239-1244.21咪唑啉缓蚀剂缓蚀性能的理论研究张军，赵卫民，郭文跃，王勇，李中谱，石油学报(EI收录)2008，24(5):598-604.22咪唑啉自组装膜抑制CO2对碳钢腐蚀的分子模拟研究张