CN101190896B - 环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱的制备方法和在HCl-H2S-H2O体系中的应用 - Google Patents

Abstract

环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱的制备方法和在HCl-H₂S-H₂O体系中的应用，环烷酸咪唑啉与氯乙酸、氯乙酸钠或二者的混合物反应，反应中环烷酸咪唑啉中所含环烷基和氯乙酸或氯乙酸钠或二者混合物的摩尔比为1.0∶4.1～13.0，控制温度50～95℃、pH7～10范围内反应3～10h，即得环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱。应用于HCl-H₂S-H₂O体系作为水溶性缓蚀剂。本发明的制备方法具有成本较低，制备简单方便，反应时间短的特点。所述环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱作为水溶性缓蚀剂，缓蚀性能优异且与有机胺相溶性好，有利于工业化应用。

Description

环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱的制备方法和在HCl-H2S-H2O体系中的应用

技术领域

本发明涉及环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱的制备方法和它们在HCl-H₂S-H₂O体系中的的应用。

背景技术

环烷酸主要来源于石油炼制的二、三线碱渣。目前，我国拥有环烷酸资源约3万t/a以上，但资源利用率低，除少量直接用作航煤添加剂和矿物浮选剂外，绝大部分用于环烷酸盐生产，而环烷酸有机衍生物，尤其是其在水相介质中的开发应用程度还是很不够的。以往，由于环烷酸纯度上不去，所合成的相应有机衍生物应用于水相介质时，有大量令人生厌的油类物质析出。近年来随着高纯环烷酸制备成套技术的开发(见文献1：石顺存，张红.高纯环烷酸的制备[J].湘潭矿业学院学报，2001，16(3)：47-50)，粗环烷酸经精制得高纯环烷酸，为制备水溶性的环烷酸有机衍生物提供了良好的物质基础。与传统脂肪酸相比，环烷酸有机衍生物具有良好的低温流动性及高度的耐热与抗氧稳定性，操作使用较方便；而且，当应用于防腐蚀领域时，因环烷酸衍生的环烷基团能在金属表面形成更致密的保护膜而具有更好的缓蚀效果。

“一脱三注”(常减压塔顶馏出线注氨、注缓蚀剂、注水)，仍是目前炼油厂常减压塔顶冷凝系统采用的最主要防腐措施。该工艺措施，能较好地防止HCl-H₂S-H₂O腐蚀，但仍存在两大不足之处：一是现场pH值波动范围过大，难以调控。现场pH值一般均控制在8.5以上，这不仅造成了氨水的极大浪费，而且易造成NH4Cl结晶析出，设备表面严重结垢，堵塞设备并引发垢下腐蚀，影响设备安全运行。二是由于氨的蒸气压高，在初凝区不易进入液相中和引起露点腐蚀的酸性介质，对初凝区露点部位的腐蚀起不到有效抑制作用，使得常压塔顶挥发线点蚀现象较重。故越来越多采用注有机胺代替注氨水以保证中和防腐蚀的效果。同时，为简化操作工艺流程，将炼油厂常减压塔顶冷凝系统采用的“一脱三注”改为“一脱二注”，人们很愿意采用集“中和”与“缓蚀”功能于一身的中和缓蚀剂。目前，市场上仍较普遍采用7019(蓖麻油酸酰胺型)水溶性缓蚀剂，7019属长链型有机缓蚀剂，在强碱性环境下，长链会断裂分解，这对药剂长时间保持较高的缓蚀性能极为不利。故仍迫切需要能与有机胺直接复配在一起的新型水溶性缓蚀剂。

文献[2]吴宇峰，周坤坪，梁劲翌.咪唑啉季铵盐水溶性缓蚀剂NH-1的合成及其性能研究[J].精细石油化工，2001，(5)：39-42；文献[3]李邦.水溶性咪唑啉季铵盐型缓蚀剂的合成及性能评价[J].精细石油化工，2005，(4)：44-46；披露了环烷酸与二乙烯三胺或三乙烯四胺等有机多胺反应生成咪唑啉，然后采用硫酸二甲酯或硫酸二乙酯进行烷基化反应而成为咪唑啉季铵盐水溶性缓蚀剂，且在HCl-H₂S-H₂O体系中具有良好的缓蚀性能。但是，它们均因在碱性下析出而无法与有机胺直接复配；而且，现场经验表明，当注有机胺时，其缓蚀效果大大降低。

针对以上情况，我们发明出一种适合与高浓度有机胺复配在一起的新型水溶性缓蚀剂—环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱。另外，发明人还未见环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱应用方面的相关报道。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种成本较低，制备简单方便，反应时间短的环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱化合物的制备方法。

本发明的另一目的旨在提供环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱在HCl-H₂S-H₂O体系中作为水溶性缓蚀剂的应用，其缓蚀性能优异且与有机胺相溶性好，有利于工业化应用。

本发明的目的是通过下述方式实现的：

环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱制备方法：

将环烷酸咪唑啉与氯乙酸溶液、氯乙酸钠溶液或二者的混合物溶液反应，反应中环烷酸咪唑啉中所含环烷基和氯乙酸或氯乙酸钠或二者的混合物摩尔比为1.0∶4.1～13.0，控制温度50～95℃、pH7～10范围内反应3～10h，即合成得环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱化合物。

将所述环烷酸咪唑啉和氯乙酸溶液、氯乙酸钠溶液或二者的混合物溶液在搅拌下逐渐升温反应，反应时间达到3～10h，在停止滴加氢氧化钠溶液而pH值保持0.5～1h内不下降时，即可表明反应到达终点。

所述的环烷酸咪唑啉系由环烷酸与三乙烯四胺或四乙烯五胺经缩合脱水生成。

本发明的反应产物环烷酸咪唑啉甜菜碱由环烷酸咪唑啉经反应后得到。

而本发明的另一反应产物环烷酸酰胺甜菜碱是由环烷酸咪唑啉在反应过程中，其中部分环烷酸咪唑啉开环水解为相应的环烷酸酰胺，然后再与氯乙酸钠反应而得到。

反应过程中较优的pH为8～9。

所述的环烷酸为酸含量≥85％质量分数、粗酸值≥185mgKOH/g。

将环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱应用于HCl-H₂S-H₂O体系作为水溶性缓蚀剂。

将环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱应用于炼油厂常减压塔顶冷凝系统，作为水溶性缓蚀剂。其缓蚀性能优异且与有机胺相溶性好，有利于工业化应用。

(一)本发明的技术路线及反应原理

(1)环烷酸与三乙烯四胺或四乙烯五胺经两步缩合脱水生成环烷酸咪唑啉：

式中：R——由环烷酸衍生的烷基基团；下同。

(2)环烷酸咪唑啉与氯乙酸钠反应生成环烷酸咪唑啉甜菜碱：

(3)合成环烷酸咪唑啉甜菜碱的反应过程中，部分环烷酸咪唑啉开环水解为相应的环烷酸酰胺，然后再与氯乙酸钠反应而得到环烷酸酰胺甜菜碱：

另外，当氯乙酸或氯乙酸钠配比量较少时，还可生成：分别与上述咪唑啉甜菜碱A及酰胺甜菜碱A对应的只带1-2个正电荷的咪唑啉及酰胺甜菜碱，或分别与上述咪唑啉甜菜碱B及酰胺甜菜碱B对应的只带1-3个正电荷的咪唑啉及酰胺甜菜碱。

(二)实施步骤

在装有温度计、分水器及其冷凝管的带电加热套的三口瓶反应装置内，依次加入酸含量≥85％(质量分数)、粗酸值≥185mgKOH/g的环烷酸及工业级三乙烯四胺或四乙烯五胺，以二甲苯作携水剂，通氮气保护下，逐渐升温进行缩合脱水反应。在温度150～280℃内反应15～26h至产物酸值≤6mgKOH/g而生成环烷酸咪唑啉后，即可蒸馏脱除二甲苯而转入下一步反应。

所合成好的环烷酸咪唑啉冷却至110℃以下，按环烷酸咪唑啉中所含环烷基和氯乙酸或氯乙酸钠或二者的混合物为1.0∶4.1～13.0，一次性加完氯乙酸溶液、氯乙酸钠溶液或二者的混合物溶液。控制温度50～95℃、pH7～10范围内反应3～10h，即合成得两性离子型的环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱化合物。反应到达终点时，产物完全溶于水，且能溶于30％～40％NaOH溶液或20％～25％乙二胺溶液而不析出、无沉淀。合成好后的环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱化合物物性指标如下：外观为红棕色透明液体，pH8～10，密度1.2kg/L左右，分解温度≥330℃。

(三)本发明技术的特点及效果

(1)缓蚀性能优异且产品成本较低

由于环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱化合物中的咪唑啉环、酰胺基团及羧酸基团均能与金属铁产生很好的吸附作用，且由环烷酸衍生的环烷基团能在金属表面形成更致密的保护膜，故所发明的新型水溶性缓蚀剂，具有优异的缓蚀性能。其在HCl-H₂S-H₂O(pH6.5～7.5)体系中对碳钢的缓蚀率是传统7019水溶性缓蚀剂的两倍以上。

环烷酸咪唑啉可由环烷酸为原料制备，而环烷酸系石油炼制副产物，故本发明，除环烷酸资源能得到更好的利用外，还可降低产品成本。根据目前市场，环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱化合物产品综合成本≤1.2万元/吨，比7019缓蚀剂的低。

(2)缓蚀剂与有机胺相溶性好

我们所发明的缓蚀剂的一个关键的地方，就是解决了缓蚀组分在强碱性环境下分解失效的问题。由于7019(蓖麻油酸酰胺型)水溶性缓蚀剂为长链型有机缓蚀剂，在强碱性环境下，长链会断裂分解而使药剂失效，故不能与有机胺复合。我们通过采用具有高度耐碱耐热稳定性的环烷酸为原料合成环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱化合物，有效地解决了这一问题。应用评价结果表明，我们所发明的水溶性缓蚀剂，具有常温下溶于30％～40％NaOH溶液或20％～25％乙二胺溶液而不析出、无沉淀并能长时间保持较高缓蚀性能的特点，故能够与有机胺等配制成高效中和缓蚀剂。

(3)工艺操作流程大为简化

为保证中和防腐蚀效果，人们越来越多采用注有机胺代替注氨水。与以往缓蚀剂相比，由于环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱化合物水溶性缓蚀剂能与有机胺配制成高效中和缓蚀剂，故炼油厂常减压塔顶冷凝系统采用的工艺操作流程可大为简化，即由原来的“一脱三注”(常减压塔顶馏出线注氨、注缓蚀剂、注水)简化为“一脱二注”。

(4)有利于系统pH值稳定及其运行

根据分析化学实验的中和滴定曲线可知，氨水滴定盐酸时，pH值在4.0～8.5之间有一个突跃，pH值难以控制在较佳的中性范围；而采用适当的有机胺，突跃范围很小，从而能较为稳定地将pH值控制在所要求的范围(pH6.5～7.5)之内。我们所发明的新型水溶性缓蚀剂，由于能与有机胺复合而成高效中和缓蚀剂，故在简化工艺操作流程的同时，还可使系统pH值稳定、易于控制，无铵盐垢、不堵塞、不腐蚀，从而有利于设备“安、稳、长、满、优”运行。

(5)操作使用方便

与传统脂肪酸相比，环烷酸有机衍生物具有良好的低温流动性及高度的耐热与抗氧稳定性；实验结果亦表明，所合成的环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱为易于流动的红棕色透明液体，故操作使用较方便。

(6)本发明产品合成时间大大缩短

本发明采用由环烷酸和三乙烯四胺或四乙烯五胺反应而成的咪唑啉，较环烷酸和二乙烯三胺反应而成的咪唑啉，具有更多的活性基团，故通过本发明的制备方法，合成目标产品所需反应时间可以大大地缩短。

综上所述，本发明的制备方法具有工艺简单、操作方便，反应时间短的特点，且本发明所使用的原料成本低，提高了资源和资金的利用率。环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱化合物作为水溶性缓蚀剂的应用更是发明人首次提出，由于本发明产品在这方面表现出的优异缓蚀性能及与有机胺的良好相溶性，更是为工业上运用提供了最好的方式。

具体实施方式

由环烷酸咪唑啉合成环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱化合物

按环烷酸咪唑啉中所含环烷基和氯乙酸或氯乙酸钠或二者的混合物摩尔比为1.0∶4.1～13.0的方式，往已冷却至110℃以下的环烷酸咪唑啉中，搅拌下加入氯乙酸溶液、氯乙酸钠溶液或二者的混合物溶液，或者往已配置好的氯乙酸溶液、氯乙酸钠溶液或二者的混合物溶液中，搅拌下加入已合成好的环烷酸咪唑啉，然后在搅拌下逐渐升温反应，温度控制为50～95℃。反应过程中，通过滴加NaOH溶液控制pH7～10，最好是pH8～9。当反应时间达到3～10h、且停止滴加氢氧化钠溶液而pH值保持0.5～1h内不下降时，即可表明反应到达终点。此时，便得到以环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱为主要组分的目标产物。该产物完全溶于水，且能溶于30％～40％NaOH溶液或20％～25％乙二胺溶液而不析出、无沉淀。最后，采用静态挂片失重法，以1000mg/LHCl-100～500mg/LH₂S溶液(pH调至6.5～7.5)为介质，进行产物对碳钢的缓蚀性能评价。

以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

实施例1

在500mL装有搅拌、滴液漏斗、温度计及回流冷凝管的四口烧瓶中，加入刚合成好并冷却至109℃的酸值为5.60mgKOH/g、胺值为267.30mgKOH/g的由环烷酸与三乙烯四胺合成的环烷酸咪唑啉(简称咪唑啉A，下同)75.5g(折合环烷基0.120摩尔)，按环烷酸咪唑啉中所含环烷基和氯乙酸溶液中所含氯乙酸的摩尔比为1.0∶4.1的方式，搅拌下加入已配置好的45.0％氯乙酸溶液103.3g(氯乙酸0.492摩尔)，然后在搅拌下逐渐升温。开始时反应速度较快，反应温度控制在较低的60～70℃。随着反应的进行，反应液pH值下降，为保证反应继续，通过滴加30％NaOH溶液控制反应液pH值为8～10。同时，随着反应的进行，反应速度会下降，为保证适宜的反应速度，亦即保证pH值8～10范围下NaOH溶液的滴加速度，反应温度逐渐升高。最后，反应温度升至90～95℃。当反应达到2.5h时，停止滴加NaOH溶液，继续回流反应0.5h而pH值不下降(总反应时间为3h)。此时，反应到达终点，得到以环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱为主要组分的目标产物I。产物I完全溶于水，且能溶于30％NaOH溶液或20％乙二胺溶液而不析出、无沉淀。

目标产物I物性指标如下：外观为红棕色透明液体，pH9.6，密度1.15kg/L，分解温度359℃。采用静态挂片失重法，进行产物对碳钢的缓蚀性能评价，其评价结果如表1。

实施例2

在同实施例1的四口烧瓶中，加入38.20％氯乙酸钠溶液183.0g(氯乙酸钠0.60摩尔)，按环烷酸咪唑啉中所含环烷基和氯乙酸钠溶液中所含氯乙酸钠的摩尔比为1.0∶10.0的方式，搅拌下加入咪唑啉A 37.8g(折合环烷基0.06摩尔)，然后在搅拌下逐渐升温，反应温度控制在50～60℃。随着反应的进行，反应液pH值下降，为保证反应继续，通过滴加30％NaOH溶液控制pH为7～8.5。同时，随着反应的进行，反应速度会下降，为保证pH值7～8.5下NaOH溶液的滴加速度，反应温度逐渐升高。最后，升至85～90℃。当反应达到9h时，停止滴加NaOH溶液，继续回流反应1h而pH值不下降(总反应时间为10h)。此时，反应到达终点，得到以环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱为主要组分的目标产物II。产物II完全溶于水，且能溶于40％NaOH溶液或25％乙二胺溶液而不析出、无沉淀。

目标产物II物性指标如下：外观为红棕色透明液体，pH8.0，密度1.24kg/L，分解温度340℃。评价结果如表1。

实施例3

在同实施例1的四口烧瓶中，加入38.20％氯乙酸钠溶液155.5g(氯乙酸钠0.51摩尔)，按环烷酸咪唑啉中所含环烷基和氯乙酸钠溶液中所含氯乙酸钠的摩尔比为1.0∶5.1的方式，搅拌下加入酸值为4.61mgKOH/g、胺值为297.32mgKOH/g的由环烷酸与四乙烯五胺合成的环烷酸咪唑啉(简称咪唑啉B，下同)75.5g(折合环烷基0.10摩尔)，然后在搅拌下逐渐升温。开始时反应速度较快，反应温度控制在50～60℃。随着反应的进行，反应液pH值下降，因此，为保证反应继续，通过滴加30％NaOH溶液控制反应液pH值为8.5～10。同时，随着反应的进行，反应速度会下降，为保证pH值8.5～10下NaOH溶液的滴加速度，反应温度逐渐升高。最后，反应温度升至85～90℃。当反应达到2.5h时，停止滴加NaOH溶液，继续回流0.5h而pH值不下降(总反应时间为3h)。此时，反应到达终点，得到以环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱为主要组分的目标产物III。产物III完全溶于水，且能溶于32％NaOH溶液或21％乙二胺溶液而不析出、无沉淀。

目标产物III物性指标如下：外观为红棕色透明液体，pH9.8，密度1.17kg/L，分解温度350℃。评价结果如表1。

实施例4

在同实施例1的四口烧瓶中，先加入咪唑啉B 40.0g(折合环烷基0.053摩尔)，按环烷酸咪唑啉中所含环烷基和氯乙酸溶液中所含氯乙酸的摩尔比为1.0∶13.0的方式，搅拌下缓慢加入45.0％氯乙酸溶液144.7g(氯乙酸0.689摩尔)，然后在搅拌下逐渐升温。反应温度在60～70℃。随着反应的进行，反应液pH值下降，为保证反应继续，通过滴加30％NaOH溶液控制pH值为8.0～9.5。同时，随着反应的进行，反应速度会下降，为保证pH值8.0～9.5下的NaOH溶液的滴加速度，反应温度逐渐升高。最后，反应温度升至90～95℃。当反应达到9h时，停止滴加NaOH溶液，继续回流反应1h而pH值不下降(总反应时间为10h)。此时，反应到达终点，得到以环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱为主要组分的目标产物IV。产物IV完全溶于水，且能溶于40％NaOH溶液或25％乙二胺溶液而不析出、无沉淀。

目标产物IV物性指标如下：外观为红棕色透明液体，pH9.0，密度1.25kg/L，分解温度338℃。评价结果如表1。

实施例5

在同实施例1的的四口烧瓶中，先分别加入45.0％氯乙酸溶液63.0g(氯乙酸0.30摩尔)和38.20％氯乙酸钠溶液115.9g(氯乙酸钠0.38摩尔)，再按环烷酸咪唑啉中所含环烷基和氯乙酸溶液、氯乙酸钠溶液中所含氯乙酸和氯乙酸钠的总摩尔比为1.0∶8.5的方式，搅拌下加入咪唑啉A 50.4g(折合环烷基0.08摩尔)，然后在搅拌下逐渐升温。开始时反应温度控制在55～65℃。随着反应进行，反应液pH值下降，为保证反应继续，通过滴加30％NaOH溶液控制反应液pH值为8～9。同时，随着反应进行，反应速度会下降，为保证pH值8～9下NaOH溶液的滴加速度，反应温度逐渐升高。最后，反应温度升至90～95℃。当反应达到7h时，停止滴加NaOH溶液1h而pH值不下降。此时，反应到达终点，得到以环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱为主要组分的目标产物V。产物V完全溶于水，且能溶于38％NaOH溶液或24％乙二胺溶液而不析出、无沉淀。

目标产物V物性指标如下：外观为红棕色透明液体，pH8.5，密度1.19kg/L，分解温度344℃。评价结果如表1～表2。

实施例1～5缓蚀性能评价结果

对上述合成的环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱化合物I～V，以1000mg/LHCl-100～500mg/LH₂S溶液(pH调至6.5～7.5)为介质，采用静态挂片失重法，进行了其对碳钢的缓蚀性能评价，并与传统的7019水溶性缓蚀剂作了对比。其结果如下表1～表2。

表1  1000mg/LHCl-100mg/LH₂S溶液中缓蚀剂I～V及其与7019的对比评价结果

^#缓蚀率是指与pH调至6.5～7.5的空白对比；而总缓蚀率是指与不调pH值的相应空白对比。下同。

由表1看出，1000mg/LHCl-100mg/LH₂S介质中，当pH调至6.5～7.5并加入缓蚀剂时，传统的7019水溶性缓蚀剂总缓蚀率不到94％，加药后其碳钢腐蚀率高达0.3mm/a以上，而环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱缓蚀剂对碳钢的总缓蚀率均达97％以上，加药后其碳钢腐蚀率均可控制在0.12mm/a以下。与pH调至6.5～7.5的空白对比，7019水溶性缓蚀剂对碳钢的缓蚀率只有40％左右，而环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱缓蚀剂的缓蚀率均达80％以上，后者对碳钢的缓蚀率是前者的两倍以上。

表2  1000mg/LHCl-100～500mg/LH₂S溶液中缓蚀剂V及其与7019的对比评价结果

由表2看出，1000mg/LHCl-100～500mg/LH₂S溶液中，传统的7019水溶性缓蚀剂，总缓蚀率仅达近94％，加药后其碳钢腐蚀率均高达0.3mm/a以上，与pH调至6.5～7.5的相应空白对比，其对碳钢的缓蚀率只有21％～40％；与此对应地，环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱两性离子型水溶性缓蚀剂总缓蚀率均在98％以上，而与pH调至6.5～7.5的相应空白对比的缓蚀率可达79％～91％，是相应7019水溶缓蚀剂的2～4倍，加药后碳钢腐蚀率均可控制在0.1mm/a以下。

因此，我们所发明的环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱两性离子型水溶性缓蚀剂，具有优异的缓蚀性能，其在HCl-H₂S-H₂O(pH调至6.5～7.5)的体系中对碳钢的缓蚀率是传统7019水溶性缓蚀剂的两倍以上。

附：静态挂片失重法

将处理并称重过的碳钢挂片用耐蚀塑料绳系好(系挂片处要松，不要紧贴挂片表面，防止产生缝隙腐蚀)，完全浸入盛有1000mg/LHCl-100～500mg/LH₂S溶液(pH调至6.5～7.5)并加缓蚀剂的广口或锥形瓶中，挂片不要贴住瓶壁，悬挂绳另一端用瓶盖夹住固定，85～90℃、隔氧等条件下静态悬挂48～72h。取出挂片处理并称重，分别与同样操作步骤下不加缓蚀剂pH调至6.5～7.5的空白和同样操作步骤下不加缓蚀剂且不调pH值的空白对比。通过挂片失重，分别计算缓蚀率及总缓蚀率。

Claims (7)

1.环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱的制备方法，其特征在于：环烷酸咪唑啉与氯乙酸溶液或氯乙酸钠溶液或二者的混合物溶液反应，反应中环烷酸咪唑啉中所含环烷基和氯乙酸或氯乙酸钠或二者的混合物摩尔比为1.0∶4.1～13.0，控制温度50～95℃、pH7～10范围内反应3～10h，即合成得环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱。

2.根据权利要求1所述的环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱的制备方法，其特征在于：所述的环烷酸咪唑啉是由环烷酸与三乙烯四胺或四乙烯五胺经缩合脱水生成。

3.根据权利要求1所述的环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱的制备方法，其特征在于：环烷酸咪唑啉和氯乙酸溶液、氯乙酸钠溶液或二者的混合物溶液在搅拌下逐渐升温反应，反应时间达到3～10h，在停止滴加氢氧化钠溶液而pH值保持0.5～1h内不下降时，即表明反应到达终点。

4.根据权利要求1或3所述的环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱的制备方法，其特征在于：反应过程中pH为8～9。

5.根据权利要求2所述的环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱的制备方法，其特征在于：所述的环烷酸为酸含量≥85％质量分数、粗酸值≥185mgKOH/g。

6.通过权利要求1的制备方法所得到的环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱在HCl-H₂S-H₂O体系中的应用，其特征在于：将环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱应用于HCl-H₂S-H₂O体系作为水溶性缓蚀剂。

7.根据权利要求6所述的环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱在HCl-H₂S-H₂O体系中的应用，其特征在于：将环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱应用于炼油厂常减压塔顶冷凝系统，作为水溶性缓蚀剂。