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天然气减阻剂是随着大口径、长距离输气管道的建设而提出,是降低天然气管道输送成本的有效方式之一,因此成为研究的热点。同时天然气管道的防腐也是管道输送中一直研究的热点,因此开发复合型天然气减阻剂具有实际的应用价值和商业价值。本文在总结已有天然气减阻剂的基础上设计开发了Gemini型减阻剂(OPDO、CBDO)和Bola型减阻剂(OD、ODD、Bola型PEG400磷酸酯铵盐、Bola型PEG600磷酸酯铵盐)两种类型六个减阻剂样品。优化了Gemini型减阻剂和Bola型减阻剂的合成工艺。其中OPDO的最佳合成条件为:邻苯二甲酸:二乙烯三胺:油酸为1:2:1.75(物质的量之比,下同),第一步酰胺化温度为190℃,时间为2h;第二步酰胺化温度为190℃,时间1h。CBDO的最佳合成条件为:顺丁烯二酸:二乙烯三胺:油酸为1:2:1.75,第一步酰胺化温度为190℃,时间为2h,第二步酰胺化温度为190℃,时间为2h。Bola型减阻剂PEG400磷酸酯铵盐的合成工艺条件:PEG400:P2O5为1:1,酯化时间为5h,酯化温度为90℃,P2O5:H2O为1:0.5。Bola型减阻剂PEG600磷酸酯铵盐的合成工艺条件:PEG600:P2O5为1:1,酯化时间为5h,酯化温度为90℃,P2O5:H2O为1:2。Bola型减阻剂OD的最优条件为:癸二酸:二乙烯三胺为1:2.3,时间5h,反应温度230℃。Bola型减阻剂ODD产物的最优条件为:癸二酸:二乙烯三胺:二乙醇胺为1:1.15:1.15,时间5h,反应温度230℃。失重法和电极化曲线表明:Gemini型减阻剂和Bola型减阻剂的缓蚀率均随着用量的增加而增加,达到一定值后缓蚀率趋向一定稳定值,随着盐酸浓度的增加或者温度的升高而降低。两类减阻剂在盐酸介质中均为混合抑制型缓蚀剂,缓蚀作用机理为“几何覆盖效应”。在钢片表面上的吸附符合Langmuir吸附等温式,是熵增的自发过程。SEM测试表明,Gemini型减阻剂和Bola型减阻剂均能够很好地降低钢片表面的粗糙度,其中OPDO的填充效果最好。XPS表明,减阻剂OPDO能在钢铁表面形成较厚的吸附膜,将钢性的金属表面变成弹性的液面层,达到改变界面性质的效果。涂膜后钢片表面的Fe的电子结合能分别增加了0.93eV和0.68eV。室内环道评价表明,Gemini型减阻剂和Bola型减阻剂均具有较优使用浓度和加注量,另外减阻率在一定范围内随着流量的增加而增加。雾化动态加注时OPDO最大值减阻率达到18.8%,稳定值可达18%。CBDO的减阻率最高达9.8%。静态浸泡成膜法测得OD与ODD的最大减阻率分别为达8%和5.08%。分子筛模拟实验表明,减阻剂分子虽然能够在5A分子筛上吸附,但是减阻剂分子在高温下能够有效脱附而不影响分子筛的重复使用。