CN101654303A - 一种适用于油田复杂污水的缓蚀剂及其制造方法 - Google Patents

一种适用于油田复杂污水的缓蚀剂及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种适用于油田复杂污水的缓蚀剂及其制造方法，该缓蚀剂由咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂和炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂复配而成。该缓蚀剂其制造方法步骤：第一步 咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂的合成，即咪唑啉基体的合成与咪唑啉的季胺化后生成咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂成品；第二步 炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂的合成，即炔氧甲基烷基胺盐的合成与十二烷基二甲基叔胺的季胺化生成炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂成品；第三步将咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂和炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂，按照质量比为0.5～2进行复配，形成本发明的缓蚀剂。

Description

一种适用于油田复杂污水的缓蚀剂及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种适用于油田复杂污水的缓蚀剂及其制造方法，属于石油地面工程管网中的防腐技术，尤其是指石油管道中防止污水腐蚀金属管道而使用的缓蚀剂及其制造方法。
背景技术
目前，油田污水管道采用的缓蚀剂一般为咪唑啉类、有机胺类、有机磷类缓蚀剂，这些类型的缓蚀剂对含单一硫化氢腐蚀(通常含量小于20mg/L)或含单一二氧化碳、温度不高于70℃的污水具有一定的缓蚀效果，但对于同时具备高硫化氢、高二氧化碳、高矿化度以及高温特点的污水缓蚀效果较差，缺少能够同时防止上述问题的缓蚀剂。
发明内容
本发明的目的在于提出一种能够解决上述油田复杂污水的缓蚀剂及其制造方法，针对同时具备高硫化氢、高二氧化碳、高矿化度以及高温特点的污水提供有效可靠的缓蚀剂及其制造方法。
本发明采用如下的技术方案，即一种适用于油田复杂污水的缓蚀剂，其特征在于由咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂和炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂复配而成，其中咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂和炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂质量比为0.5～2之间。
上述的适用于油田复杂污水的缓蚀剂，其咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂和炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂还可按质量比1∶1、1∶2或2∶1进行复配。
上述的适用于油田复杂污水的缓蚀剂其制造方法包括如下步骤：
第一步  咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂的合成
A、咪唑啉基体的合成
原料：
多乙烯多胺，分子式[CH2＝CH2NH2]n  (性质：黄色或橙红色透明粘稠液体，是乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺的联产物)
油酸(顺式-9-+八(碳)烯酸)，分子式CH3(CH2)7CH＝CH(CH2)7COOH；
将多乙烯多胺和油酸按质量比：
[CH2＝CH2NH2]n∶CH3(CH2)7CH＝CH(CH2)7COOH＝1.1～1.2，加入到反应釜中，升温至250℃恒温，保持釜内真空度为0.08-0.09Mpa，进行脱水反应，反应时间为8小时；
其反应方程式如下：
Figure A20081005416200051
生成咪唑啉基体和水；
B、咪唑啉的季胺化
将上述反应釜降温至50℃后，向反应釜中缓慢加入氯乙酸，上述咪唑啉基体与氯乙酸CH3COOCl，按照咪唑啉基体∶氯乙酸的摩尔比＝1，速度控制为：保持釜内温度不超过80℃，再向其中加入质量百分数为30％的甲醇作为溶剂，充分反应8小时后，即为咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂成品；
反映的方程式如下：
第二步  炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂的合成
C、炔氧甲基烷基胺盐的合成
原料：
多聚甲醛，分子式为(HCHO)n
(多聚甲醛又称仲甲醛、固体甲醛、聚合甲醛，是甲醛的线型聚合物，分子量(30)n，n＝8～100)；
丙炔醇，分子式CH3C≡COH；
十二烷基二甲基叔胺，分子式：C12H25N(CH3)2
将十二烷基二甲基叔胺、多聚甲醛和丙炔醇，按照十二烷基二甲基叔胺∶多聚甲醛∶丙炔醇的摩尔比＝1∶1∶1加入反应釜中，升温至115℃，保持温度，回流12小时；反应方程式如下：
Figure A20081005416200071
生成炔氧甲基胺；
D、十二烷基二甲基叔胺的季胺化
炔氧甲基胺合成完毕后，反应釜降温至50℃后，向反应釜中加入十二烷基二甲基叔胺，结构式如下
Figure A20081005416200072
加入量和C步骤相同，再缓慢加入氯化苄
Figure A20081005416200073
按照十二烷基二甲基叔胺∶氯化苄的摩尔比＝1，速度控制为：保持釜内温度不超过80℃，再向其中加入质量百分属为30％的甲醇作为溶剂，充分反应36小时后，即为炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂成品；
反应方程式如下：
Figure A20081005416200074
第三步 缓蚀剂的复配
将咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂和炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂，按照咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂∶炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂的质量比为0.5～2进行复配，得到本发明的适用于油田复杂污水的缓蚀剂。
上述的本发明缓蚀剂的制造方法中，第一步和第二步可以颠倒次序，或将第一步与第二步同时进行，然后再按第三步进行缓蚀剂的复配。
咪唑啉季胺化试剂采用了具有高负电性原子氧的氯乙酸作为季胺化试剂，通过该试剂的季胺化合成反应后，由于氧的高负电性，缓蚀剂与金属表面的吸附力更强，在较低的使用浓度下，更能有效地阻止腐蚀介质的浸入。
缺氧甲基胺盐的合成中，亲油部分选取了叔胺，由于其在氮原子上具有两个CH3，使其在金属表面形成的保护膜厚、密集，更能有效阻止腐蚀介质；亲水部分选取了多聚甲醛和丙炔醇，两种原料都具备高负电性的氧原子，形成的饱和膜和金属表面的吸附力强。在缺氧甲基胺盐的合成中，通过合成复配十二烷基二甲基苄基氯化铵，使其活性更强，缓蚀效果更明显。
本发明的缓蚀剂是咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂和炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂的复配物，具有同时抗高硫化氢、高二氧化碳、高矿化度以及高温污水的腐蚀，能够有效彻底全面的保护金属。
本发明的缓蚀剂与国内外其它的缓蚀剂的对比。在1000mL广口瓶中，加入1000mL大港油田小集联合站污水(硫化氢含量30mg/L，二氧化碳含量50mg/L，温度70℃，矿化度30000mg/L)加入本发明的缓蚀剂和各类其它缓蚀剂30mg/L，在污水中悬挂20#钢腐蚀试片，在70℃的条件下密闭恒温7天，测试试片的腐蚀速率及其表观状况。试验结果见表1。
表1  本发明的缓蚀剂与国内外先进药剂效果比较
  厂家   药剂名称   加药浓度mg/L   缓蚀率％   试片表观
本公司   按咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂∶炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂的质量比1∶1的复配的缓蚀剂 30 97 光亮
本公司   按咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂∶炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂的质量比1∶2的复配的缓蚀剂 30 95 光亮
本公司   按咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂∶炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂的质量比2∶1的复配的缓蚀剂 30 96.5 光亮
  某化工研究院   TS709A   30   88.4   光滑，轻微点蚀
  某化工研究院   TS709F   30   88.3   光滑，轻微点蚀
  沈阳某金属所   871X   30   87.2   轻微点蚀
  沈阳某金属所   871N   30   87.9   轻微点蚀
  Baker   871wo   30   92   光亮
  Clariant   906A   30   93   光亮
从表1中看出，本发明的缓蚀剂与国内其它的药剂相比，缓蚀率高出10％左右，试片光亮，本发明的缓蚀剂优于国内先进的同类药剂；与国外Baker公司和Clariant公司的药剂相比，缓蚀率可高出2％-5％。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明予以进一步说明。本发明的一种适用于油田复杂污水的缓蚀剂，其特征在于由咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂和炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂复配而成，其中咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂和炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂质量比为0.5～2之间。
实施例一，按照上述本发明缓蚀剂的制造方法的第一步和第二步，分别制得咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂和炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂；
第一步  咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂的合成
A、唑啉基体的合成
原料：
多乙烯多胺，分子式[CH2＝CH2NH2]n(性质：黄色或橙红色透明粘稠液体，是乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺的联产物)
油酸(顺式-9-+八(碳)烯酸)，分子式CH3(CH2)7CH＝CH(CH2)7COOH；
将多乙烯多胺和油酸按质量比：
[CH2＝CH2NH2]n∶CH3(CH2)7CH＝CH(CH2)7COOH＝1.1，
加入到反应釜中，升温至250℃恒温，保持釜内真空度为0.08-0.09Mpa，进行脱水反应，反应时间为8小时；生成咪唑啉基体和水；
B、咪唑啉的季胺化
将上述反应釜降温至50℃后，向反应釜中缓慢加入氯乙酸，上述咪唑啉基体与氯乙酸CH3COOCl，按照咪唑啉基体∶氯乙酸的摩尔比＝1，速度控制为：保持釜内温度不超过80℃，再向其中加入质量百分数为30％的甲醇作为溶剂，充分反应8小时后，即为咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂的成品；
第二步  炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂的合成
C、甲基烷基胺盐的合成
原料：
多聚甲醛，分子式为(HCHO)n
(多聚甲醛又称仲甲醛、固体甲醛、聚合甲醛，是甲醛的线型聚合物，分子量(30)n，n＝8～100)；
丙炔醇，分子式CH3C≡COH；
十二烷基二甲基叔胺，分子式：C12H25N(CH3)2
将十二烷基二甲基叔胺、多聚甲醛和丙炔醇，按照十二烷基二甲基叔胺∶多聚甲醛∶丙炔醇的摩尔比＝1∶1∶1加入反应釜中，升温至115℃，保持温度，回流12小时；生成炔氧甲基胺；
D、十二烷基二甲基叔胺的季胺化
炔氧甲基胺合成完毕后，反应釜降温至50℃后，向反应釜中加入十二烷基二甲基叔胺十二烷基二甲基叔胺，加入量和C步骤相同，再缓慢加入氯化苄；按照十二烷基二甲基叔胺∶氯化苄的摩尔比＝1，速度控制为：保持釜内温度不超过80℃，再向其中加入质量百分属为30％的甲醇作为溶剂，充分反应36小时后，即为炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂成品；
第三步  按照咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂∶炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂质量比＝1∶1复配成缓蚀剂-I。
实施例二，同样按照上述本发明缓蚀剂的制造方法的第一步和第二步，但第一步中咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂的合成的A过程中唑啉基体的合成时将多乙烯多胺和油酸按质量比：
[CH2＝CH2NH2]n∶CH3(CH2)7CH＝CH(CH2)7COOH＝1.2，其它条件不变分别制得咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂和炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂；
第三步按照咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂∶炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂质量比＝1∶2复配成缓蚀剂-II。
实施例三，同样按照上述本发明缓蚀剂的制造方法的第一步和第二步，分别制得咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂和炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂；
第三步按照咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂∶炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂质量比＝2∶1复配成缓蚀剂-III。
本发明的缓蚀剂在大港地区的应用情况。如大港油田枣大站：该站温度为65℃，矿化度为50000mg/L，硫化氢含量为30mg/L，现场挂片空白腐蚀速率为1.5mm/a，试片局部腐蚀、坑蚀严重，投加本发明缓蚀剂-I 30mg/L后，腐蚀速率为0.015mm/a，缓蚀率为99％，试片光滑，无点蚀、坑蚀。
再如大港油田官二期污水站：温度为55℃，矿化度为55000mg/L，硫化氢含量为35mg/L，现场挂片空白腐蚀速率为1.25mm/a，试片局部腐蚀、坑蚀严重，投加缓蚀剂-II 30mg/L后，腐蚀速率为0.011mm/a，缓蚀率为99％，试片光滑，无点蚀、坑蚀。
大港油田官二期污水站：该站温度为70℃，矿化度为60000mg/L，硫化氢含量为55mg/L，现场挂片空白腐蚀速率为2.5mm/a，试片局部腐蚀、坑蚀严重，投加缓蚀剂-III30mg/L后，腐蚀速率为0.045mm/a，缓蚀率为98.2％，试片光滑，无点蚀、坑蚀。
本发明的缓蚀剂具有更有利于缓蚀作用的分子结构和组成成分，在高硫化氢、高二氧化碳、高矿化度以及高温污水的缓蚀中，具有无可比拟的优势。

Claims (2)

1、一种适用于油田复杂污水的缓蚀剂，其特征在于由咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂和炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂复配而成，其中咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂和炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂质量比为0.5～2之间。
2、如权利要求1所述的适用于油田复杂污水的缓蚀剂，其制造方法包括如下步骤：
第一步咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂的合成
A、咪唑啉基体的合成
原料：
多乙烯多胺，分子式[CH2＝CH2NH2]n
油酸(顺式-9-+八(碳)烯酸)，分子式CH3(CH2)7CH＝CH(CH2)7COOH；
将多乙烯多胺和油酸按质量比：
[CH2＝CH2NH2]n∶CH3(CH2)7CH＝CH(CH2)7COOH＝1.1～1.2
，加入到反应釜中，升温至250℃恒温，保持釜内真空度为0.08-0.09Mpa，进行脱水反应，反应时间为8小时；
生成咪唑啉基体和水；
B、咪唑啉的季胺化
将上述反应釜降温至50℃后，向反应釜中缓慢加入氯乙酸，上述咪唑啉基体与氯乙酸CH3COOCl，按照咪唑啉基体∶氯乙酸的摩尔比＝1，速度控制为：保持釜内温度不超过80℃，再向其中加入质量百分数为30％的甲醇作为溶剂，充分反应8小时后，即为咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂成品；
第二步炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂的合成
C、炔氧甲基烷基胺盐的合成
原料：
多聚甲醛，分子式为(HCHO)n，分子量(30)n，n＝8～100；
丙炔醇，分子式CH3C≡COH；
十二烷基二甲基叔胺，分子式C12H25N(CH3)2；
将十二烷基二甲基叔胺、多聚甲醛和丙炔醇，按照十二烷基二甲基叔胺∶多聚甲醛∶丙炔醇的摩尔比＝1∶1∶1加入反应釜中，升温至115℃，保持温度，回流12小时；生成炔氧甲基胺；
D、十二烷基二甲基叔胺的季胺化
炔氧甲基胺合成完毕后，反应釜降温至50℃后，向反应釜中加入十二烷基二甲基叔胺，加入量和C步骤相同，再缓慢加入氯化苄，按照十二烷基二甲基叔胺∶氯化苄的摩尔比＝1，速度控制为：保持釜内温度不超过80℃，再向其中加入质量百分属为30％的甲醇作为溶剂，充分反应36小时后，即为炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂成品；
第三步缓蚀剂的复配
将第一步产生的咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂和第二步产生炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂，按照咪唑啉氯乙酸盐缓蚀剂：炔氧甲基胺季胺盐缓蚀剂的质量比为0.5～2进行复配，得到本发明的缓蚀剂。
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