CN102181276A - 一种用于高含硫气田的溶硫剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于高含硫气田的溶硫剂，主剂是具有通式R-S-S-R的二硫化物，其中R选自：含1-12个碳原子的烷基、芳烷基、羟烷基或苯基中的一种，所述催化剂为有机胺，所述助催化剂为路易斯碱，所述稳定剂为有机醇。本发明溶硫剂的溶硫效果好、性能稳定、成本低，可广泛用于解除高含硫气井井筒、地面管线及阀门、筛网等的硫沉积堵塞。

Description

一种用于高含硫气田的溶硫剂
技术领域
本发明涉及一种溶硫剂，尤其是涉及一种用于高含硫气田的溶硫剂。
背景技术
在高酸性气井中，元素硫以多硫化物的形式溶解在含硫天然气中，当气井开采时，由于温度和压力降低，气体中溶解元素硫的量也会减少，过饱和的硫就会析出。元素硫沉积出来后，会堵塞管道和下游设备，妨碍生产的正常进行，甚至使整个气井无法开采。元素硫的存在还能与H2S、CO2 等共同作用，引起生产系统的严重腐蚀。因此，除了在开采过程中采用一定措施避免元素硫沉积外，对已经产生的元素硫一般使用硫溶剂来溶解分离出硫磺，降低对后续工艺的影响。
溶硫剂按其溶硫时是否发生化学反应，大致可分为物理溶剂和化学溶剂。物理溶剂有：二硫化碳、环烷烃、芳烃、石油馏分、石蜡基矿物油、萘及其衍生物等；化学溶剂有：无机碱、有机碱、有机二硫化物等。尽管国外以专利或研究的形式报道了多种溶硫剂，但工业上得到实际应用的为数不多，并且在使用中或多或少还存在某些具体问题。一般物理溶剂对硫的溶解度大大低于化学溶剂，其中仅CS2对硫有较大的溶解度，但CS2存在闪点低、易燃、剧毒且可和醇胺脱硫液降解等缺点，在工业上限制了其使用。化学溶剂中的无机碱和有机碱因具有较强的腐蚀性，其使用也受到限制。二烷基二硫化物是目前世界上广泛使用而有效的硫溶剂。研究发现，二烷基二硫的溶硫能力随烷基碳原子数减少而增大，其中，二甲基二硫（DMDS）的溶硫量和溶硫速率均显著高于其同系物。由于DMDS溶硫剂沸点不太高，仅适用于温度低于100℃气井溶硫。继而出现了沸点更高的二芳基二硫（DADS）溶硫剂，其气味也较DMDS低，但在同一温度下，其溶硫能力只有DMDS的1/5左右。这两种溶硫剂在北美酸性气田的开发中得到应用。不管是DMDS还是DADS体系，这些有机二硫化物在单独使用时，仅能吸收有限量的硫，需要加入催化剂体系，增加溶剂的活性后，在常温下的溶硫量可达溶剂量的1.5倍以上。
目前，采用各种活性化合物将烷基二硫化物进行催化以增加硫化物对硫的溶解能力。在这些活性化合物中，较为典型的是加拿大Alberta硫磺研究公司的DMF-NaHS和美国Pennwalt公司的SULFA-HITECH催化体系，催化活性高。但在现场试验中也存在如下问题：（1）催化体系对NaHS的纯度要求较高，而高纯度的NaHS来源少、成本高；（2）系统稳定性差，放置两周左右就容易失活；（3）系统活性受水的影响较大，少量的水可使体系失活；（4）在现场操作过程中需与凝析油、水溶性缓蚀剂、水合物抑制剂等混合时，系统活性大大降低。
发明内容
为了克服现有技术中溶硫剂成本高、溶硫效果不佳、性能不稳定的不足，本发明提供了一种用于高含硫气田的溶硫剂。该溶硫剂的溶硫效果好、性能稳定、成本低，可广泛用于解除高含硫气井井筒、地面管线及阀门、筛网等的硫沉积堵塞。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于高含硫气田的溶硫剂，由下述重量百分比的组分构成：
主剂                                    50%-90 %；
催化剂                                  0.1%-5%；
助催化剂                                3%-10%；
稳定剂                                  5%-40%；
所述主剂是具有通式R-S-S-R的二硫化物，其中R选自：含1-12个碳原子的烷基、芳烷基、羟烷基或苯基中的一种，所述催化剂为有机胺，所述助催化剂为路易斯碱，所述稳定剂为有机醇。
作为优选方式，所述溶硫剂，由下述重量百分比的组分构成：
主剂                                   75%~85%；
催化剂                                  0.5%~1.5%；
助催化剂                                4%~6%；
稳定剂                                 10%~25%。
作为优选方式，所述有机胺为伯胺、肿胺、醇胺或多亚烷基多胺中的一种。
作为优选方式，所述有机胺的烷基具有3-15个碳原子。
作为优选方式，所述路易斯碱选自烷基酰胺或醇胺中的一种或多种。
作为优选方式，所述稳定剂选自甲醇、乙醇、乙二醇或丙醇中的一种或多种。
本发明主剂是具有通式R-S-S-R的二硫化物，R中碳原子越少，溶硫效果越好，R为苯基或芳烷基时，溶硫剂耐温性较好。助催化剂是由烷基酰胺或醇胺中的一种或几种的混合物组成，在溶液中通过酸碱性调节使催化剂保持活性。
本发明的溶硫剂，其制备方法包括下述步骤：
（ⅰ）在常温常压下，在空容器中加入主剂，按所需比例加入催化剂，搅拌均匀，放置10分钟以上；
（ⅱ）在常温常压下，在空容器中按所需比例加入稳定剂，再按比例加入助催化剂，搅拌均匀，静置30分钟以上；
（ⅲ）在常温常压下，在搅拌下将步骤（ⅱ）中所配的溶液慢慢加入步骤（ⅰ）中所配的溶液中，继续搅拌5-30分钟即可。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：本发明提供的溶硫剂，是以二硫化合物为主剂，通过催化剂和助催化剂的催化作用，使体系保持较高的活性，达到溶硫速度快、溶硫量大的目的。通过加入有机醇稳定剂，降低了杂质对催化体系的中毒效应，同时，提高了整个体系的适应性。少量水分的加入，对体系的溶硫速度和溶硫量影响不大，从而使整个溶硫剂体系具有高活性和高稳定性，适于现场复杂的施工条件。
具体实施方式
对比例：一种用于高含硫气田的溶硫剂，在空容器中加入主剂二甲基二硫90 g，催化剂三乙烯四胺0.5 g，常温下搅拌均匀后静置20分钟，再加入助催化剂乙醇胺5 g，常温下搅拌均匀，静置10分钟。
在30℃使用时，加入100 g硫，溶解时间为4.5分钟，继续加入硫，最大溶硫量达168 g；在80℃使用时，加入100 g硫，溶解时间为1.3分钟,继续加入硫，最大溶硫量达412 g。
在常温下放置30天后，在30℃使用时，最大溶硫量为6 g；在80℃使用时，最大溶硫量为15 g。这证明溶硫剂已经失效。
实施例1：在A容器中加入主剂二甲基二硫90 g，催化剂三乙烯四胺0.5 g，常温下搅拌均匀后静置20分钟。在B容器中加入乙醇15 g，助催化剂乙醇胺5 g，常温下搅拌均匀，静置40分钟。将B容器中的溶液慢慢加入A容器，常温下搅拌均匀，放置10分钟。
在30℃使用时，加入100 g硫，溶解时间为4.2分钟，继续加入硫，最大溶硫量达157 g；在80℃使用时，加入100 g硫，溶解时间为1.3分钟,继续加入硫，最大溶硫量达406 g。
在常温下放置240天后，在30℃使用时，最大溶硫量为149 g；在80℃使用时，最大溶硫量为418 g。
实施例2：在A容器中加入主剂二甲基二硫65 g和二苯基二硫20 g，催化剂三乙醇胺1 g，常温下搅拌均匀后静置20分钟。在B容器中加入乙醇10 g，助催化剂乙醇胺6 g，常温下搅拌均匀，静置45分钟。将B容器中的溶液慢慢加入A容器，常温下搅拌均匀，放置15分钟。在30℃使用时，加入100 g硫，溶解时间为6.4分钟，继续加入硫，最大溶硫量为154 g；在80℃使用时，加入100 g硫，溶解时间为1.6分钟,继续加入硫，最大溶硫量达346 g。
在常温下放置240天后，在30℃使用时，最大溶硫量为146 g；在80℃使用时，最大溶硫量为338 g。
实施例3：在A容器中加入主剂二苯基二硫80 g，催化剂二乙烯三胺0.8 g，常温下搅拌均匀后静置20分钟。在B容器中加入98%以上的乙醇15 g，助催化剂乙醇胺6 g，常温下搅拌均匀，静置45分钟。将B容器中的溶液慢慢加入A容器，常温下搅拌均匀，放置15分钟。在30℃使用时，加入20 g硫，溶解时间为7.2分钟，继续加入硫，最大溶硫量为105 g；在80℃使用时，加入20 g硫，溶解时间为1.8分钟,继续加入硫，最大溶硫量达252 g。
在常温下放置240天后，在30℃使用时，最大溶硫量为102 g；在80℃使用时，最大溶硫量为231 g。
对比例和实施例的数据表明在溶硫剂中加入稳定剂后，溶液变得长效稳定。

Claims (6)

1.一种用于高含硫气田的溶硫剂，其特征在于，由下述重量百分比的组分构成：
主剂                                    50%-90 %；
催化剂                                  0.1%-5%；
助催化剂                                3%-10%；
稳定剂                                  5%-40%；
所述主剂是具有通式R-S-S-R的二硫化物，其中R选自：含1-12个碳原子的烷基、芳烷基、羟烷基或苯基中的一种，所述催化剂为有机胺，所述助催化剂为路易斯碱，所述稳定剂为有机醇。
2.根据权利要求1所述的一种用于高含硫气田的溶硫剂，其特征在于,由下述重量百分比的组分构成：
主剂                                   75%~85%；
催化剂                                  0.5%~1.5%；
助催化剂                                4%~6%；
稳定剂                                 10%~25%。
3.根据权利要求1所述的一种用于高含硫气田的溶硫剂，其特征在于：所述有机胺为伯胺、肿胺、醇胺或多亚烷基多胺中的一种。
4.根据权利要求2所述的一种用于高含硫气田的溶硫剂，其特征在于：所述有机胺的烷基具有3-15个碳原子。
5.根据权利要求1所述的一种用于高含硫气田的溶硫剂，其特征在于：所述路易斯碱选自烷基酰胺或醇胺中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种用于高含硫气田的溶硫剂，其特征在于：所述稳定剂选自甲醇、乙醇、乙二醇或丙醇中的一种或多种。
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