本技術涉及阻垢劑的，更具體地說，它涉及一種緩蝕阻垢劑的制備方法。

背景技術：

1、隨著全球原油的開采，優質輕質原油的儲量逐漸減少，新開采的原油往往含有更多的重質成分。尤其是一些新興的石油產區所產出的原油密度較大、黏度高，其中瀝青質和膠質含量相對較高，同時為了追求更高的輕質油品收率，裝置操作條件日益苛刻，加工深度日益提高，導致了用于加氫裂化、催化柴油和焦化柴油等加工過程的原料重質化。原料中的雜質，如金屬雜質、硫和氮化合物以及大分子物質（如瀝青質、膠質等），在加工過程中容易引發結垢等問題，嚴重影響了裝置的正常運行，降低了生產效率，并增加了設備維護成本和能源消耗。

2、為了解決這一問題，阻垢劑作為一種有效的化學方法被應用，阻垢劑不會改變現有的工藝流程，不影響正常操作，且加注方便、靈活，但是在石油化工的一些工藝過程中，如加氫裂化、焦化柴油等，涉及的溫度較高，但現有的阻垢劑耐溫性較差，難以滿足實際工況需求，致使結垢現象頻發，嚴重影響生產效率與設備壽命。

3、公開號為cn114591760a專利申請文件公開了一種應用于煉油工藝過程的阻垢劑，由組分a，組分b，組分c，組分d和溶劑組成，其中，組分a為含氮氧自由基-n-雜環化合物；組分b為二(2-乙基己基)磷酸酯，組分c為乙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚；組分d為n，n′-二仲丁基對苯二胺，其余為溶劑；組分a：組分b：組分c：組分d質量比為5∶14∶12∶20，其余為溶劑。

4、該專利申請文件中，采用的組分b中含有磷元素，使用后可能隨廢水進入水體，導致水體富營養化，對環境造成潛在威脅；組分c耐溫性能較差，在煉油環節中，可能因無法承受高溫而發生分子鏈的斷裂或結構的改變，從而失去其應有的分散和乳化等阻垢性能。

技術實現思路

1、針對現有阻垢劑的問題，應開發不含磷元素且耐溫性的阻垢劑，為此本技術提供一種緩蝕阻垢劑的制備方法。

2、本技術提供一種緩蝕阻垢劑的制備方法，采用如下的技術方案：

3、一種緩蝕阻垢劑的制備方法，包括如下步驟：

4、s1：將25~35質量份改性聚天冬氨酸溶于加氫柴油中，再加入抗氧化劑，混合均勻，得到溶液a；

5、s2：將15~25質量份水解聚馬來酸酐溶于加氫柴油中，混合均勻，得到溶液b；

6、s3：將6~10質量份咪唑啉油酰多胺型緩蝕劑和1~2質量份2-氨基-5-甲基-4-苯基噻唑混合均勻，得到混合物c；

7、s4：將0.4~0.7質量份十二烷基苯磺酸鈉加入加氫柴油中，混合均勻，然后加入質量比為1~2:1的納米二氧化鈦和納米氧化鋅，混合均勻，得到分散液d；

8、s5：將4~8質量份分散劑溶于加氫柴油中，混合均勻，得到溶液e；

9、s6：在惰性氣氛下，將溶液a和溶液b混合于反應器中，混合均勻后，升溫反應后，加入混合物c，混合均勻，升溫反應后，降溫，加入溶液e，混合均勻，然后加入分散液d，混合均勻，升溫反應后，降溫，固液分離，蒸餾，得到緩蝕阻垢劑；

10、所述納米二氧化鈦和納米氧化鋅的總量為4~7質量份。

11、優選的，步驟s6中，在惰性氣氛下，將溶液a和溶液b混合于反應器中，混合均勻后，升溫至110~130℃，反應1.5~2.5h后，加入混合物c，混合均勻，升溫至150~170℃，反應4~6h后，降溫至90~110℃，加入溶液e，混合均勻，然后加入分散液d，混合均勻，升溫至130~150℃，反應3~5h，降溫，固液分離，蒸餾，得到緩蝕阻垢劑。

12、優選的，所述分散劑為聚異丁烯丁二酸酰亞胺。

13、優選的，所述抗氧化劑為抗氧劑1010，所述抗氧劑1010的用量為改性聚天冬氨酸質量的0.5%~1%。

14、有益效果：首先，溶液a和溶液b混合后，一方面，改性聚天冬氨酸和水解聚馬來酸酐的分子鏈之間相互連接和纏繞，能夠在金屬表面形成的保護膜更加致密，能夠更有效地阻擋腐蝕性物質（如硫化物、酸性物質等）與金屬接觸。兩者的緩蝕機制相互補充，改性聚天冬氨酸主要通過螯合金屬離子來抑制腐蝕，水解聚馬來酸酐則可以通過吸附在金屬表面改變其表面性質來減緩腐蝕，這種協同作用使得緩蝕效果更加顯著。同時，改性聚天冬氨酸的螯合作用可以有效捕捉水中的成垢金屬離子（如鈣離子、鎂離子），水解聚馬來酸酐則能夠抑制垢物晶體的生長，從而形成了高效的阻垢雙重防御機制。

15、其次，加入咪唑啉油酰多胺型緩蝕劑和2-氨基-5-甲基-4-苯基噻唑后，它們能夠與改性聚天冬氨酸-水解聚馬來酸酐保護膜形成穩定的化學鍵或分子間作用力，強化保護膜結構，使其更加致密、完整，極大地增強了對腐蝕性物質（如硫化物、酸性物質等）的阻隔能力，為處于高溫、高壓以及化學物質復雜的石油加工環境中的金屬設備提供更可靠的緩蝕保護。而且，其分子結構中的極性基團可以與有機垢物中的極性部分相互作用，改變有機垢物的表面性質，降低沉積傾向，再結合改性聚天冬氨酸的疏水基團對有機垢物的排斥作用以及水解聚馬來酸酐對有機垢物的分散作用，構建了更為完善的抗有機垢物沉積體系，維持設備表面的清潔，確保設備的正常運行，尤其是在防止熱交換設備因有機垢物堆積而導致的傳熱效率下降等問題上效果顯著。

16、最后，先加入溶液e后加入分散液d，溶液e中的分散劑為納米二氧化鈦和納米氧化鋅在體系中的均勻分散創造了有利條件，使其能夠與之前形成的保護膜成分以及其他緩蝕阻垢成分緊密結合，并有效填充保護膜中的微小孔隙和缺陷，使保護膜更加致密，從而增強其對腐蝕性物質（如硫化物、酸性物質等）的阻隔能力，顯著提升了緩蝕性能。同時，納米二氧化鈦和納米氧化鋅還具有一定的光催化活性和抗菌性能，在某些情況下，能夠分解可能附著在金屬表面的有機污染物和微生物，降低生物膜形成的可能性，進一步完善了緩蝕阻垢體系的綜合防護效能，有力保障金屬設備在復雜工況下的長期穩定運行，減少因腐蝕、結垢及微生物滋生等問題導致的設備故障和維護成本增加。

17、優選的，改性聚天冬氨酸的制備方法，包括如下步驟：

18、在惰性氣氛下，于60~80℃，將天冬氨酸溶于乙醇胺中，混合均勻，得到天冬氨酸溶液，升溫至130~150℃，反應1.5~2.5h，然后加入對苯二甲酸二辛酯，混合均勻，升溫至150~170℃，反應3~5h后，加入改性二氧化硅，混合均勻，升溫至160~180℃，反應4~6h，降溫至80~100℃，加入沉淀劑，固液分離，洗滌，干燥，得到改性聚天冬氨酸；

19、所述對苯二甲酸二辛酯的用量為天冬氨酸質量的20%~30%；所述改性二氧化硅的用量為天冬氨酸和對苯二甲酸二辛酯總質量的5%~10%。

20、優選的，所述天冬氨酸溶液中，天冬氨酸的質量分數為30%~40%。

21、有益效果：首先，改性聚天冬氨酸由于對苯二甲酸二辛酯和改性二氧化硅的存在，其分子結構更加穩定，對苯二甲酸二辛酯所具有的疏水長鏈，能夠在金屬表面有序排列，構建起一層更為致密且穩固的物理阻隔層，極大地阻礙了硫化物等腐蝕性物質與金屬設備表面的直接接觸，從而在高溫環境下依然能夠有效地保障金屬設備免受硫化物的侵蝕，使其緩蝕性能得以充分發揮。

22、其次，對苯二甲酸二辛酯的疏水基團賦予了改性聚天冬氨酸出色的疏油性。在面對柴油中常見的膠質和瀝青質等油性成分時，這種疏油特性表現出強大的排斥力，能夠有效阻止焦炭前驅體（如膠質和瀝青質）在設備表面的吸附和沉積過程，從而有效減少焦炭的生成，保持設備的傳熱效率和正常的物料流動。

23、最后，改性聚天冬氨酸的螯合作用和改性二氧化硅的吸附功能之間形成了一定的協同效應，一方面，改性聚天冬氨酸能夠通過其活性基團與水垢形成成分（如碳酸鈣、硫酸鈣等）發生螯合反應，從化學層面上抑制水垢的形成；另一方面，改性二氧化硅憑借其豐富的表面活性位點，對水中的雜質離子具有較強的吸附能力，進一步降低了水垢形成的可能性。此外，對于加工過程中可能混入的各類鹽類雜質，改性聚天冬氨酸也能發揮其獨特的作用，通過與金屬離子的螯合作用，防止這些鹽類結晶沉積，從而有效地避免了管道和換熱器等關鍵設備的堵塞風險，確保整個加工系統的高效、安全運行。

24、優選的，所述改性二氧化硅的制備方法，包括如下步驟：

25、（1）將二氧化硅加入堿溶液中，混合均勻，升溫至60~80℃，混合2~4h，降溫，固液分離，洗滌，干燥，得到羥基化二氧化硅；

26、（2）將羥基化二氧化硅加入甲苯中，混合均勻，得到懸浮液，然后加入油酸，混合均勻，再加入二月桂酸二丁基錫混合均勻，升溫至80~100℃，反應3~6h，降溫，固液分離，洗滌，干燥，得到預改性二氧化硅；

27、（3）將硅烷偶聯劑加入乙醇水溶液中，混合均勻，調節ph為4~5，室溫下，混合1~1.5h，得到水解液；然后加入預改性二氧化硅，混合均勻，升溫至50~70℃，反應2~5h，固液分離，洗滌，干燥，得到改性二氧化硅；

28、所述油酸的用量為二氧化硅質量的8%~15%，所述硅烷偶聯劑的用量為二氧化硅質量的5%~10%。

29、優選的，所述堿溶液為氫氧化鈉溶液，所述氫氧化鈉溶液的濃度為0.5~1mol/l，所述二氧化硅與堿溶液的質量比為1:（10~20）。

30、優選的，所述懸浮液中二氧化硅的質量分數為10%~20%。

31、優選的，所述二月桂酸二丁基錫的用量為油酸質量的0.5%~2%。

32、優選的，所述乙醇水溶液中，乙醇和水的體積之比為（4~9）:1。

33、優選的，所述二氧化硅與水解液的質量之比為1:（10~15）。

34、有益效果：通過上述改性步驟，二氧化硅的結構得到了優化，油酸和硅烷偶聯劑的引入，使二氧化硅表面覆蓋了一層有機分子層。油酸的長鏈烴基具有良好的疏水性和柔性，能夠與聚天冬氨酸的分子鏈相互纏繞和穿插，進一步增強兩者之間的物理相互作用。硅烷偶聯劑則在二氧化硅和聚天冬氨酸之間起到了“橋梁”作用，其一端的硅氧烷基與二氧化硅表面的羥基反應，另一端的有機官能團可以與聚天冬氨酸發生化學鍵合，從而在分子水平上實現了改性二氧化硅與聚天冬氨酸的緊密連接，使得改性聚天冬氨酸在實際應用中能夠更加牢固地吸附在金屬表面，提高其緩蝕和阻垢性能的持久性。此外，有機分子層的包覆不僅提高了其與聚天冬氨酸的相容性和結合力，還為二氧化硅提供了一定的熱穩定性和化學穩定性。在高溫環境下（如柴油加工過程中的高溫反應區域），有機分子層可以減少二氧化硅與周圍介質的化學反應，同時其自身的熱穩定性也有助于維持整個改性聚天冬氨酸的結構完整性。

35、優選的，所述改性聚天冬氨酸使用前，還包括以下預處理步驟：

36、s11：將改性聚天冬氨酸分散于甲苯中，混合均勻，得到改性聚天冬氨酸分散液；

37、s12：在70~80℃下，將異丙醇鋁溶于無水異丙醇中，混合均勻，得到異丙醇鋁溶液，然后向異丙醇鋁中加入去離子水，并加入乙酸，調節ph為4~5，反應5~7h，得到透明的氧化鋁溶膠；

38、s13：將改性聚天冬氨酸分散液緩慢加入步驟s12中氧化鋁溶膠中，混合均勻，升溫至80~90℃，保溫4~6h后，固液分離，洗滌，干燥，即得；

39、所述改性聚天冬氨酸與異丙醇鋁的質量之比為1:（0.4~0.6）。

40、優選的，所述去離子水與異丙醇鋁的質量之比為1:4。

41、優選的，所述改性聚天冬氨酸分散液中，改性聚天冬氨酸的質量分數為10%~15%；所述異丙醇鋁溶液中，異丙醇鋁的質量分數為15%~20%。

42、有益效果：一方面，經氧化鋁溶膠包覆后的改性聚天冬氨酸，其形成的保護膜機械強度與穩定性得以顯著提升。氧化鋁憑借其穩固的化學結構和物理特性，構建起堅實的支撐骨架。在諸如加氫裂化、催化柴油等加工過程所處的高溫、高壓且富含硫化氫、酸性物質等強腐蝕性介質的惡劣環境下，該骨架能夠有效抵御外界應力和腐蝕因子的沖擊，有力保障保護膜的完整性，持續且高效地發揮其對金屬設備的腐蝕防護作用。

43、另一方面，氧化鋁溶膠包覆所帶來的高比表面積和優異吸附性能，為結垢物質前驅體的吸附與分散創造了有利條件。在焦化柴油裝置等易產生結垢問題的工況中，氧化鋁能夠高效地吸附膠質、瀝青質以及金屬離子等結垢前驅體，阻止它們在設備表面聚集并發生成垢反應。與此同時，改性聚天冬氨酸本身的防垢特性進一步協同作用，不僅抑制了吸附物質的化學反應轉化為垢物，而且在裝置運行全過程中，對于可能形成的垢物，包覆結構能夠顯著降低其在設備表面的附著傾向。氧化鋁的粗糙表面和化學惰性使得垢物難以緊密黏附，改性聚天冬氨酸則從化學層面降低垢物與表面的親和力，兩者相輔相成，有效減少了垢物在設備上的沉積。

44、優選的，所述緩蝕阻垢劑的制備方法中，還包括加入占改性聚天冬氨酸質量1.5%~3.5%的添加劑，所述添加劑的加入步驟為：在步驟s3中，2-氨基-5-甲基-4-苯基噻唑之后加入一部分添加劑，混合均勻，得到混合物c；

45、在步驟s6中，在加入分散液d，混合均勻，升溫至130~150℃，反應3~5h后，加入另一部分添加劑，反應40~60min，降溫，固液分離，蒸餾，得到緩蝕阻垢劑；所述添加劑包括聚四氟乙烯和聚醚醚酮。

46、優選的，所述添加劑使用前，經過如下預處理步驟：

47、s21：將聚四氟乙烯和聚醚醚酮進行等離子體處理，功率為100~200w，處理時間5~10min，得到預處理添加劑；

48、s22：將多巴胺鹽酸鹽溶解于三羥甲基氨基甲烷-鹽酸緩沖液中，配制成多巴胺濃度為1~2mg/ml的多巴胺溶液；

49、s23：將預處理添加劑加入多巴胺溶液中，室溫反應18~24h，固液分離，洗滌至中性，干燥，得到添加劑；

50、所述聚四氟乙烯和聚醚醚酮總質量與多巴胺溶液的體積之比為1g:（30~50）ml。

51、優選的，所述聚四氟乙烯和聚醚醚酮的質量之比為（2~3）:1。

52、有益效果：經過預處理的添加劑在緩蝕阻垢劑體系中能夠形成更穩定且高效的防護層。首先，兩者經等離子體處理后，表面活性增加，在與多巴胺鹽酸鹽反應后，能夠更好地分散在緩蝕阻垢劑體系中，并在金屬表面吸附和聚集。不僅能夠有效阻擋腐蝕性物質（如硫化物、酸性物質等）與金屬接觸，減少腐蝕發生；同時有助于減少流體對金屬表面的沖刷磨損，進一步保護金屬設備；還能夠為防護層提供必要的機械強度支撐，使其在復雜的工況下（如高溫、高壓、流體沖擊等）能夠保持完整，不易被破壞，從而持續發揮緩蝕和阻垢作用。

53、其次，經過預處理的添加劑的加入還能夠降低金屬表面的表面能，使得水垢（如碳酸鈣、硫酸鈣等）和有機垢物（如膠質、瀝青質）難以在金屬表面沉積和附著。即使在有少量垢物形成的情況下，聚四氟乙烯的光滑表面也使得垢物不易牢固黏附，容易在流體沖刷下脫落，從而保持金屬設備表面的清潔，提高設備的傳熱效率和運行穩定性，減少因結垢導致的設備故障和維護成本。

54、最后，添加劑與其他緩蝕阻垢成分（如改性聚天冬氨酸、水解聚馬來酸酐、咪唑啉油酰多胺型緩蝕劑等）之間存在協同增效作用。其中，改性聚天冬氨酸的螯合作用可以捕捉水中的成垢金屬離子，而添加劑能夠進一步抑制這些被捕捉離子形成垢物的可能性，同時添加劑形成的防護層也為改性聚天冬氨酸等成分在金屬表面的吸附和作用提供了更穩定的環境，使其緩蝕和阻垢性能得到更好的發揮。這種協同作用使得整個緩蝕阻垢劑體系的性能得到顯著提升，能夠適應更復雜惡劣的柴油加工環境，有效保護金屬設備。

55、綜上所述，本技術具有以下有益效果：

56、1、本技術通過改性聚天冬氨酸與水解聚馬來酸酐之間的化學鍵合以及分子鏈的纏繞，使得整個體系在高溫環境下能夠保持結構的完整性，而且二者的緩蝕機制相互補充，從螯合金屬離子和吸附改變金屬表面性質等不同角度抑制腐蝕反應的發生。同時，咪唑啉油酰多胺型緩蝕劑、2-氨基-5-甲基-4-苯基噻唑以及分散液d的加入進一步強化了保護膜的結構完整性和穩定性，它們與已形成的保護膜形成穩定的化學鍵或分子間作用力，極大地增強了對腐蝕性物質的阻擋能力，為處于高溫、高壓以及化學物質復雜多變的柴油加工等設備提供了可靠且長效的緩蝕保護。

57、2、改性聚天冬氨酸的螯合作用可精準捕捉水中的成垢金屬離子（如鈣離子、鎂離子等），阻止其與陰離子結合形成水垢晶核，而水解聚馬來酸酐則能夠有效抑制垢物晶體的生長，從源頭上和過程中雙重阻斷水垢（如碳酸鈣、硫酸鈣等常見水垢類型）的形成路徑，構建了高效的阻垢防御機制。同時，咪唑啉油酰多胺型緩蝕劑、2-氨基-5-甲基-4-苯基噻唑以及分散液d的加入與上述阻垢機制相互配合，能夠從多個角度抑制有機垢物的形成和沉積。

58、3、添加劑的加入進一步提升了抗垢性能，其不僅可以通過自身的化學特性抑制垢物的附著和沉積，而且能夠與其他阻垢成分協同作用，共同增強阻垢效果。

59、4、溶液e中的分散劑在整個體系中發揮了關鍵的穩定和分散作用，確保各成分在加氫柴油中均勻分散，防止顆粒團聚和沉降，使得緩蝕阻垢劑在不同的溫度、壓力和化學環境下都能保持穩定的物理化學性質，保證了各成分之間的協同作用能夠持續有效地發揮。