ข่าว
สารยับยั้งการกัดกร่อนอิมีดาโซลีนและอิมีดาโซลีน-ควอเทอร์นารีแอมโมเนียม
2025-02-27
1. คุณสมบัติของสารยับยั้งการกัดกร่อนอิมีดาโซลีนที่ใช้ในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ
สารยับยั้งการกัดกร่อนของอิมีดาโซลีนถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ เนื่องจากมีคุณสมบัติเฉพาะตัวที่สามารถต่อต้านการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงได้อย่างมีประสิทธิภาพ คุณสมบัติหลักของสารยับยั้งเหล่านี้มีดังนี้:
1.โครงสร้างทางเคมี:
▶▶ อิมีดาโซลีนเป็นสารประกอบเฮเทอโรไซคลิกที่มีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบ โดยมีวงแหวนอิมีดาโซลีนรูป 5 เหลี่ยม (C₃N₂H₄) โดยทั่วไปแล้ว อิมีดาโซลีนจะมีโซ่ไฮโดรคาร์บอนยาวและสารแทนที่อัลคิลเอมีน ซึ่งมีส่วนทำให้สารประกอบนี้ทำงานได้
2.การดูดซับบนพื้นผิวโลหะ:
▶▶ อะตอมไนโตรเจนในโครงสร้างอิมีดาโซลีนทำให้สามารถดูดซับบนพื้นผิวโลหะ โดยเฉพาะเหล็ก ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากมีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวสำหรับการสร้างพันธะ ซึ่งจะก่อให้เกิดฟิล์มป้องกันที่ทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันสารกัดกร่อน
3.การก่อตัวของฟิล์ม:
▶▶ พวกมันสร้างชั้นไฮโดรโฟบิกเนื่องจากมีหางไฮโดรคาร์บอน ซึ่งป้องกันความชื้นและสารเคมีกัดกร่อนไม่ให้เข้าถึงพื้นผิวโลหะ ฟิล์มนี้สามารถเป็นชั้นเดียวหรือหลายชั้นก็ได้ ซึ่งจะช่วยเพิ่มการป้องกันการกัดกร่อน
4.ความเป็นพิษต่ำและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม:
▶▶ เมื่อเปรียบเทียบกับสารยับยั้งการกัดกร่อนชนิดอื่นๆ อิมิดาโซลีนเป็นที่ทราบกันดีว่ามีความเป็นพิษและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่ค่อนข้างต่ำกว่า ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดยิ่งขึ้น
5.ความอเนกประสงค์:
▶▶ สารยับยั้งเหล่านี้สามารถกำหนดสูตรให้ละลายในน้ำมัน ละลายในน้ำ หรือกระจายได้ในทั้งสองเฟส ทำให้สามารถปรับให้เข้ากับสภาวะการทำงานต่างๆ เช่น การใช้งานในหลุม การบำบัดในท่อ และถังเก็บ
6.ประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด:
▶▶ มีประสิทธิภาพอย่างยิ่งในการป้องกันการกัดกร่อนของกรด ซึ่งมักพบในสภาพแวดล้อมที่มีก๊าซ CO2 และ H2S โดยมักพบในการใช้งานน้ำมันและก๊าซ อิมิดาโซลีนสามารถทำหน้าที่เป็นสารยับยั้งทั้งแบบอะโนดิกและแคโทดิก โดยให้การยับยั้งแบบผสม
7.ความเสถียรและความทนทาน:
สารยับยั้งอิมิดาโซลีนมีเสถียรภาพทางความร้อน ซึ่งเป็นประโยชน์ในการใช้งานที่อุณหภูมิสูง เช่น การสกัดน้ำมันและการแปรรูป นอกจากนี้ สารยับยั้งอิมิดาโซลีนยังมีความต้านทานต่อการสลายตัวในน้ำได้ดี โดยยังคงคุณสมบัติในการปกป้องไว้ได้นาน
8.ผลกระทบเชิงเสริมฤทธิ์:
▶▶ เมื่อใช้ร่วมกับสารยับยั้งชนิดอื่น เช่น ไอออนไอโอไดด์หรือไทโอยูเรีย ประสิทธิภาพในการยับยั้งการกัดกร่อนจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเนื่องจากผลการทำงานร่วมกัน ซึ่งอาจส่งผลให้ประสิทธิภาพดีขึ้นเมื่อใช้สารยับยั้งที่มีความเข้มข้นต่ำลง
9.ความคุ้มทุน:
▶▶ ผลิตภัณฑ์เหล่านี้มีสมดุลที่ดีระหว่างต้นทุนและประสิทธิภาพ จึงเหมาะสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ในภาคน้ำมันและก๊าซ
10.ความสะดวกในการใช้งาน:
▶▶ อิมิดาโซลีนสามารถใช้ได้ทั้งแบบเป็นชุดหรือแบบต่อเนื่อง จึงมีความยืดหยุ่นในการใช้งานในขั้นตอนต่างๆ ของการดำเนินการด้านน้ำมันและก๊าซ
คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้สารยับยั้งการกัดกร่อนที่ใช้สารอิมีดาโซลีนเป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับการปกป้องโครงสร้างพื้นฐานจากการกัดกร่อนในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสูตรเฉพาะ ความเข้มข้น และสภาพแวดล้อมที่ใช้สารยับยั้งการกัดกร่อน
เว็บไซต์อ้างอิง: https://en.wikipedia.org/wiki/อิมิดาโซลีน
เว็บไซต์อ้างอิง:https://chemistry.stackexchange.com/questions/76644/เปรียบเทียบพื้นฐานของอิมิดาโซลและอิมิดาโซลีน 2 ชนิด
เว็บไซต์อ้างอิง:https://www.researchgate.net/figure/ร่างของการดูดซับของสารยับยั้งการกัดกร่อนอิมิดาโซลีนบนการกัดกร่อนพื้นผิวเหล็ก_fig6_308721820
2. เปรียบเทียบสารยับยั้งการกัดกร่อนของอิมีดาโซลีนและสารยับยั้งการกัดกร่อนของเกลือแอมโมเนียมควอเทอร์นารีอิมีดาโซลีน
A.สารยับยั้งการกัดกร่อนของอิมิดาโซลีน:
1.โครงสร้างทางเคมี:
อิงตามวงแหวนอิมีดาโซลีน โดยทั่วไปมีสายไฮโดรคาร์บอนยาวเพื่อความสามารถในการละลายและคุณสมบัติในการสร้างฟิล์ม
2. กลไก:
สร้างฟิล์มป้องกันโดยการดูดซับบนพื้นผิวโลหะผ่านอะตอมไนโตรเจน ทำให้เกิดเกราะป้องกันแบบไม่ชอบน้ำต่อสารกัดกร่อน
3. คุณสมบัติหลัก:
การดูดซับ: การดูดซับที่แข็งแกร่งเนื่องจากอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวของไนโตรเจน
ความอเนกประสงค์: มีประสิทธิภาพทั้งในเฟสน้ำและเฟสน้ำมัน
ความคงตัว: มีเสถียรภาพทางความร้อนและสารเคมีดี
ประสิทธิภาพ: มีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมที่มีกรด โดยเฉพาะอย่างยิ่งต่อการกัดกร่อนของ CO₂ และ H₂S
ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม: โดยทั่วไปถือว่ามีพิษน้อยกว่า
4. การใช้งาน:
ใช้ในท่อส่ง ถังเก็บ การทำให้เป็นกรด และการใช้งานใต้หลุมเจาะ
5. ข้อจำกัด:
อาจต้องใช้ความเข้มข้นที่สูงขึ้นในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงมาก
B. สารยับยั้งการกัดกร่อนของเกลือแอมโมเนียมควอเทอร์นารีอิมิดาโซลีน
1.โครงสร้างทางเคมี:
สิ่งเหล่านี้เป็นอนุพันธ์ของอิมิดาโซลีน โดยที่มีการเติมกลุ่มแอมโมเนียมเข้าไป ทำให้ประจุของสารยับยั้งเพิ่มขึ้น และอาจทำให้เกิดการโต้ตอบกับพื้นผิวโลหะได้
2. กลไก:
นอกจากการก่อตัวของฟิล์มที่คล้ายกับอิมิดาโซลีนแล้ว เกลือแอมโมเนียมสามารถเสริมการโต้ตอบไอออนิกกับพื้นผิวโลหะได้ ซึ่งจะให้การปกป้องเพิ่มเติมด้วยแรงไฟฟ้าสถิต
3. คุณสมบัติหลัก:
การดูดซับที่เพิ่มขึ้น: กลุ่มแอมโมเนียมสามารถทำให้การยึดเกาะกับพื้นผิวโลหะแข็งแรงขึ้นได้ อาจจะดีกว่าในสภาพแวดล้อมที่มีความเค็มสูงหรือคลอไรด์สูง
ความสามารถในการละลาย: มักละลายในน้ำได้ดีกว่า ซึ่งอาจเป็นประโยชน์ในระบบที่ใช้น้ำหรือเมื่อต้องจัดการกับน้ำที่ผสมในน้ำมัน
ผลการทำงานร่วมกัน: สามารถโต้ตอบกับสารยับยั้งหรือสารเคมีอื่น ๆ เช่น ซัลไฟด์ได้ดีขึ้น ทำให้การป้องกันการกัดกร่อนโดยรวมดีขึ้น
ประสิทธิภาพที่ได้รับการปรับปรุง: อาจให้การปกป้องที่เหนือกว่าในสภาวะเฉพาะที่อิมิดาโซลีนมาตรฐานมีประสิทธิภาพน้อยกว่า
4. การใช้งาน:
มีประโยชน์อย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีปริมาณน้ำสูง เช่น การจัดการน้ำที่ผลิตขึ้น หรือในระบบที่มีการกัดกร่อนของน้ำเป็นส่วนใหญ่
5. ข้อจำกัด:
อาจมีความอ่อนไหวต่อการเปลี่ยนแปลงของ pH มากขึ้นเนื่องจากมีส่วนประกอบของแอมโมเนีย ประสิทธิภาพอาจลดลงในสภาวะที่เป็นด่างสูง
อาจมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมสูงขึ้นเล็กน้อยเนื่องมาจากกลุ่มแอมโมเนียม
ค. จุดเปรียบเทียบ:
ประสิทธิภาพการยับยั้งการกัดกร่อน:
ทั้งสองประเภทมีประสิทธิผล แต่เกลืออิมีดาโซลีนแอมโมเนียมอาจให้ประสิทธิภาพที่ดีกว่าในสถานการณ์เฉพาะ เช่น ความเค็มสูงหรือมีคลอไรด์อยู่
ความสามารถในการละลาย:
เกลืออิมีดาโซลีน-แอมโมเนียมมีแนวโน้มที่จะละลายน้ำได้ดีกว่า ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในระบบที่เปียกน้ำ
ข้อควรพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัย:โดยทั่วไปแล้วอิมีดาโซลีนถือว่ามีพิษน้อยกว่า แต่เกลือแอมโมเนียมอาจมีลักษณะทางสิ่งแวดล้อมที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบที่แน่นอนของสารดังกล่าว
ค่าใช้จ่ายและการสมัคร:
เกลืออิมิดาโซลีนแอมโมเนียมอาจมีราคาแพงกว่าเนื่องจากต้องมีขั้นตอนการสังเคราะห์เพิ่มเติม แต่ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นอาจคุ้มค่ากับต้นทุนในแอปพลิเคชันที่สำคัญ
ความเสถียร:
ทั้งสองมีความเสถียรภายใต้อุณหภูมิการทำงานทั่วไป แต่เกลือแอมโมเนียมอาจมีความเสถียรน้อยลงในสภาวะ pH ที่รุนแรง
ความอเนกประสงค์:
อิมิดาโซลีนสามารถใช้ได้ในวงกว้างในขณะที่เกลือแอมโมเนียมอาจเหมาะกับการใช้งานเฉพาะซึ่งคุณสมบัติเฉพาะตัวของสารนี้จะได้เปรียบ
แม้ว่าสารยับยั้งอิมีดาโซลีนมาตรฐานจะใช้งานได้ดีในหลากหลายการใช้งาน แต่สารยับยั้งอิมีดาโซลีน-แอมโมเนียม-เกลืออาจมีประสิทธิภาพเหนือกว่าในสภาพแวดล้อมที่มีความท้าทายเฉพาะ เช่น มีปริมาณน้ำสูงหรือมีความเค็มสูง แต่มีค่าใช้จ่ายที่อาจเพิ่มขึ้นและต้องคำนึงถึงสิ่งแวดล้อมที่แตกต่างกัน การเลือกใช้สารยับยั้งทั้งสองชนิดจะขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการปฏิบัติงานเฉพาะ การพิจารณาทางเศรษฐกิจ และนโยบายด้านสิ่งแวดล้อมของการดำเนินงานน้ำมันและก๊าซ
D. สารยับยั้งการกัดกร่อนหลายประเภทแสดงอัตราการยับยั้งที่ดีขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ต่อไปนี้คือตัวอย่างที่น่าสังเกตบางส่วน:
1.สารประกอบแอมโมเนียมควอเทอร์นารี (QACs)-
กลไก: สารประกอบเหล่านี้มักจะสร้างฟิล์มป้องกันที่มีเสถียรภาพบนพื้นผิวโลหะ ซึ่งจะมีประสิทธิภาพมากขึ้นที่อุณหภูมิสูงเนื่องจากการดูดซับที่เพิ่มขึ้นหรือการเปลี่ยนแปลงในความสามารถในการละลายของสารยับยั้ง
ตัวอย่าง: เบนซัลโคเนียมคลอไรด์หรือเซทิลไตรเมทิลแอมโมเนียมโบรไมด์ สารเหล่านี้สามารถแสดงประสิทธิภาพที่ดีขึ้นที่อุณหภูมิสูงเนื่องจากปฏิสัมพันธ์ที่เพิ่มขึ้นกับพื้นผิวโลหะ
2.ฟอสเฟตเอสเทอร์:
กลไก: สามารถสร้างสารเชิงซ้อนของเหล็กฟอสเฟตที่เสถียรและป้องกันได้มากขึ้นที่อุณหภูมิสูง ทำให้มีคุณสมบัติในการเกิดเฉื่อยเพิ่มมากขึ้น
ตัวอย่าง: ไตรโซเดียมฟอสเฟตหรือโพลีฟอสเฟตเอสเทอร์ ประสิทธิภาพของสารเหล่านี้อาจเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ เนื่องจากสารเหล่านี้จะสร้างชั้นป้องกันที่หนาแน่นขึ้น
3.อนุพันธ์ของไทโอยูเรีย:
กลไก: สารประกอบไทโอยูเรียสามารถจับกับไอออนของโลหะเพื่อสร้างชั้นป้องกัน เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น การดูดซับอาจเพิ่มขึ้น ส่งผลให้การยับยั้งเพิ่มขึ้น
ตัวอย่าง: ไทโอยูเรียเองหรืออนุพันธ์ เช่น อัลลีลไทโอยูเรีย ซึ่งสามารถแสดงประสิทธิภาพที่ดีขึ้นเนื่องจากการสร้างฟิล์มที่ดีขึ้น
4.ซัลโฟเนตและซัลไฟด์:
กลไก: สารยับยั้งเหล่านี้สามารถสร้างฟิล์มที่เสถียรซึ่งอาจแข็งแกร่งขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น โดยเฉพาะซัลไฟด์สามารถสร้างชั้นป้องกันด้วยโลหะ เช่น เหล็ก
ตัวอย่าง: โซเดียมซัลโฟเนตหรืออัลคิลเบนซินซัลโฟเนต ประสิทธิภาพในการยับยั้งสามารถเพิ่มขึ้นได้เมื่อสร้างเกราะป้องกันสารกัดกร่อนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นที่อุณหภูมิที่สูงขึ้น
5. อิมิดาโซลีนที่มีสารเติมแต่งพิเศษ:
แม้ว่าอิมิดาโซลีนมาตรฐานอาจสูญเสียประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูงมาก แต่สูตรยาบางชนิดที่มีสารเติมแต่ง เช่น ไอโอไดด์หรือไทโอไซยาเนต สามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้
ตัวอย่าง: สารยับยั้งอิมีดาโซลีนบางชนิดที่ใช้ร่วมกับโพแทสเซียมไอโอไดด์หรือโซเดียมไทโอไซยาเนตสามารถแสดงการยับยั้งที่ดีกว่าเนื่องจากสารเติมแต่งเหล่านี้ทำงานร่วมกันเพื่อปรับปรุงเสถียรภาพของฟิล์มที่อุณหภูมิสูง
6.ไซเลน:
กลไก: สารยับยั้งที่มีส่วนประกอบเป็นไซเลนสามารถเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอร์บนพื้นผิวโลหะ ทำให้เกิดชั้นเคลือบป้องกัน อุณหภูมิที่สูงสามารถเร่งการบ่มและการยึดเกาะ ทำให้คุณสมบัติในการป้องกันดีขึ้น
ตัวอย่าง: อะมิโนหรือเมอร์แคปโตไซเลน ซึ่งสามารถสร้างเครือข่ายซิโลเซนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในอุณหภูมิที่สูงขึ้น
7.อะมีนและเกลืออะมีน:
กลไก: สามารถสร้างสารเชิงซ้อนหรือฟิล์มที่มีไอออนของโลหะซึ่งมีคุณสมบัติในการป้องกันมากขึ้นที่อุณหภูมิสูง โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีกรด
ตัวอย่าง: เกลือไซโคลเฮกซิลามีนหรือมอร์โฟลีน ซึ่งส่วนประกอบอะมีนสามารถทำปฏิกิริยากับพื้นผิวโลหะได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น
8.สารยับยั้งโพลีเมอร์:
กลไก: โพลิเมอร์สามารถสร้างฟิล์มที่มีความหนาและมีเสถียรภาพบนพื้นผิวโลหะ ซึ่งเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น จะสามารถเชื่อมโยงหรือยึดติดได้ดีกว่า จึงให้การปกป้องที่เหนือกว่า
ตัวอย่าง: อนุพันธ์โพลีไวนิลไพร์โรลิโดนหรือโพลีอะคริลาไมด์อาจมีประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น เนื่องจากสายโพลีเมอร์ทำปฏิกิริยากับโลหะได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
เมื่อใช้สารยับยั้งเหล่านี้ สิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณา:
ความเข้ากันได้: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าสารยับยั้งเข้ากันได้กับสารเคมีอื่นๆ ในระบบ
ความเข้มข้น: อาจต้องมีการปรับเปลี่ยนในอุณหภูมิที่สูงขึ้นเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด
เงื่อนไขเฉพาะ: การปรับปรุงที่แน่นอนของอัตราการยับยั้งขึ้นอยู่กับลักษณะของสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน รวมทั้งค่า pH ความดัน และการมีอยู่ของก๊าซหรือเกลือเฉพาะ
การทดสอบภายใต้เงื่อนไขการทำงานมักจำเป็นเพื่อยืนยันประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นของสารยับยั้งเหล่านี้ที่อุณหภูมิที่สูงขึ้น
ปลอกหุ้มและท่อสำหรับบ่อน้ำมันและก๊าซมักทำจากโลหะผสมเหล็ก ก๊าซกัดกร่อน กรดอินทรีย์ เกลือ และสารปนเปื้อนอื่นๆ จำนวนมากมีอยู่ในของเหลวของบ่อน้ำมันและก๊าซ ซึ่งส่งผลกระทบต่อผลผลิต ประสิทธิภาพ และการผลิตอย่างต่อเนื่อง สารกัดกร่อนทั่วไป ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) น้ำ (H2O) กรดอินทรีย์ (HCOOH, CH3COOH เป็นต้น) และเกลือ (NaCl, CaCl2, MgCl2, NH4Cl เป็นต้น) ซึ่งสามารถทำให้โลหะเกิดการกัดกร่อนได้ในทุกขั้นตอนของการผลิต การทำให้บริสุทธิ์ การจัดเก็บ และกระบวนการขนส่ง
สารยับยั้งการกัดกร่อนที่เป็นกรด จะต้องสามารถลดการกัดกร่อนในเหล็กกล้าอัลลอยด์คาร์บอนต่ำและเหล็กกล้าโครเมียมสูงได้ มีเสถียรภาพในความเข้มข้นของกรดสูงและอุณหภูมิของแหล่งเก็บสูงของ YOUZHU สารยับยั้งการกัดกร่อนแสดงให้เห็นถึงการยับยั้งที่ยอดเยี่ยมบนโลหะประเภทต่างๆ ภายใต้อุณหภูมิที่แตกต่างกันและในความเข้มข้นของกรดที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ ในสภาวะที่ไม่รุนแรงมากนัก (เช่น ความเข้มข้นของกรดที่ต่ำกว่าและ/หรืออุณหภูมิที่ต่ำกว่า) CIs (สารยับยั้งการกัดกร่อน) ยังสามารถเติมลงในของเหลวบำบัดการกัดกร่อนโดยตรงเพื่อปกป้องอุปกรณ์ได้อีกด้วย
อุปทาน Youzhu Chem (www.youzhuchem.com)สารเคมีสำหรับแหล่งน้ำมันไปจนถึงบริษัทต่างๆ ที่มุ่งมั่นที่จะนำเสนอสารเคมีและบริการด้านการผลิตแหล่งน้ำมันครบวงจรให้กับระบบการผลิตน้ำมันทั้งหมด
