CN102408886A - 高效无恶臭溶硫剂及制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效无恶臭溶硫剂，属于石油化工领域，由以下成分组成：氢氧化钠水溶液，环丁砜，N-甲基吡咯烷酮，N,N-二甲基甲酰胺。本发明保护的溶硫剂具有使用环境温度范围宽、低温时也保持高溶硫性能、低刺激性、无恶臭、低成本等优势，有很好的溶硫活性，可在油田化工领域广泛使用。

Description

高效无恶臭溶硫剂及制备方法和应用
技术领域
本发明涉及溶硫剂，特别涉及一种高效无恶臭溶硫剂以及该溶硫剂制备方法和溶硫剂的应用。
背景技术
随着高含硫气田开发的进行，硫沉积的问题日益突出。硫沉积的危害不仅表现在堵塞地层、降低渗透率、造成气井产能急剧下降，迫使气井减产、停产。更重要的是，一旦在生产管汇形成“硫堵”，将因腐蚀、憋压等破坏管汇，造成含硫气体的逸散，对人民的生命财产安全构成严重威胁。目前，高含硫气井井筒和地面管线中硫沉积十分严重。
1970年Fisher第一次提出了二烷基二硫醚（Merox）作为溶硫剂。1980年Sharp研究出高温高压下使用的无挥发性高分子量溶硫剂。1982年Hyne报道了苯硫醇钠-DMF（N,N-二甲基甲酰胺)催化体系溶硫剂。1985年Hyne又报道了NaHS-DMF催化体系溶硫剂。80年代中期，加拿大Alberta硫磺研究公司（ASRL）提出了DMDS-DMF-NaHS溶硫剂体系。1988年美国Pennwalt公司报道了商品名为硫速通-HT(SULFA-HITECH)的新催化体系溶硫剂。1994年赵明旭报道了DMDS-CTA溶硫体系。以上方法都基本是以二甲基二硫醚（DMDS）为溶硫主剂。
DMDS具有强挥发性、强刺激性、严重的恶臭气味、毒性大等缺点，以致现场工作人员都不能忍受它的恶臭气味、毒性，无法进行施工。并且，它给周围环境带来严重的伤害，也使得周围居住人员无法进行正常的生活。
不含DMDS的胺类、二硫化碳、正庚烷、甲苯、锭子油、烷烃、芳烃、N-甲基二乙醇胺、二乙醇胺、N,N-二甲基乙酰胺、甲醇等虽也具有一定的溶硫能力，但30℃时1g溶硫剂溶硫量都不能超过0.3g，溶硫量小、溶硫速度慢、用量大、且成本高，在工业中的应用有限。
发明内容
针对上述不足之处，本发明的目的之一是提供一种高效无恶臭溶硫剂，该溶硫剂不采用DMDS，且溶硫量在30℃时1g溶硫剂溶硫量到达1.15g，溶硫时间也比较短。
采用的技术方案是：一种高效无恶臭溶硫剂，由以下成分组成：
氢氧化钠水溶液；
环丁砜；
N-甲基吡咯烷酮；
N,N-二甲基甲酰胺。
作为优选，所述氢氧化钠、环丁砜、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、水质量比为氢氧化钠水溶液：环丁砜：N-甲基吡咯烷酮：N,N-二甲基甲酰胺=9-46:0.1-0.5：0.5-1.5:0.1-0.5，所述氢氧化钠水溶液中质量比为氢氧化钠：水=2-6：7-40。
作为优选，所述氢氧化钠、环丁砜、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺质量比为氢氧化钠：环丁砜：N-甲基吡咯烷酮：N,N-二甲基甲酰胺=3:0.25:1:0.25。
作为优选，所述氢氧化钠为6g, 环丁砜为0.5g, N-甲基吡咯烷酮为2g, N,N-二甲基甲酰胺为0.5g。
作为优选，所述氢氧化钠为7.5g, 环丁砜为0.5g, N-甲基吡咯烷酮为1.5g, N,N-二甲基甲酰胺为1g。
作为优选，所述氢氧化钠为8g, 环丁砜为0.5g, N-甲基吡咯烷酮为1.5g, N,N-二甲基甲酰胺为0.5g。
作为优选，所述氢氧化钠为6g, 环丁砜为0.5g, N-甲基吡咯烷酮为2g, N,N-二甲基甲酰胺为0.5g。
本发明的目的之二是提供一种制备上述高效无恶臭溶硫剂的方法。
采用的技术方案是：一种制备上述高效无恶臭溶硫剂的方法，包括以下步骤：
将氢氧化钠溶于水中；
待氢氧化钠完全溶解；
依次加入环丁砜、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺。
本发明的目的之三是提供一种上述高效无恶臭溶硫剂在油田或化工领域中的应用。
本发明的目的之四是提供一种上述高效无恶臭溶硫剂在解决升华硫和天然气井中沉积的硫中的应用。
发明反应机理：
反应机理主要是硫与氢氧化钠发生反应，反应的产物Na2S物理溶硫效果较好，同时环丁砜物理溶硫效果较好，并与氢氧化钠、Na2S起到了协同溶硫的作用，N-甲基吡咯烷酮起助溶剂或催化剂的作用，N,N-二甲基甲酰胺在整个溶硫过程中起到了催化剂的作用，加速溶硫。
化学机理如下：
     6NaOH+3S                                                2Na2S+Na2SO3+3H2O            （1）
     Na2S+xSNa2SX+1                       （2）
     C4H8O2S+xS
Figure 876228DEST_PATH_IMAGE001
C4H8O2SX+1                 （3）
其中N,N-二甲基甲酰胺在整个溶硫过程中起到了催化剂的作用，加速溶硫。
有益效果：
本发明保护的溶硫剂未使用DMDS，其使用环境温度范围宽、低温时也保持高溶硫性能、低刺激性、无恶臭、低成本、配置简单，对环境和周围人员伤害相对较小，可广泛应用于油田或化工领域中，特别适宜于解决升华硫和天然气井中沉积的硫。
 
附图说明
图1为本发明温度与溶硫量图；
图2为本发明温度与溶硫时间图。
 
具体实施方式
下面将结合附图1、附图2对本发明作进一步说明。
实施例1
将氢氧化钠（6g）溶于水（20g）中，待氢氧化钠完全溶解后，依次加入环丁砜（0.5g）、N-甲基吡咯烷酮(2g)、N,N-二甲基甲酰胺(0.5g)，得到溶硫剂。在溶硫剂中加入升华硫（15g），在30℃时进行溶硫实验，得到1g溶硫剂溶硫。
实施例2
将氢氧化钠（7.5g）溶于水（20g）中，待氢氧化钠完全溶解后，依次加入环丁砜（0.5g）、N-甲基吡咯烷酮(1.5g)、N,N-二甲基甲酰胺(1g)，得到溶硫剂。在溶硫剂中加入升华硫（15g），在30℃时进行溶硫实验，得到1g溶硫剂溶硫。
实施例3
将氢氧化钠（8g）溶于水（20g）中，待氢氧化钠完全溶解后，依次加入环丁砜（0.5g）、N-甲基吡咯烷酮(1.5g)、N,N-二甲基甲酰胺(0.5g)，得到溶硫剂。在溶硫剂中加入升华硫（15g），在30℃时进行溶硫实验，得到1g溶硫剂溶硫。
实施例4
将氢氧化钠（6g）溶于水（20g）中，待氢氧化钠完全溶解后，依次加入环丁砜（0.5g）、N-甲基吡咯烷酮(2g)、N,N-二甲基甲酰胺(0.5g)，得到溶硫剂。
溶硫剂性能试验1：
将实施例1-3所制得的溶硫剂分别在溶硫剂中加入升华硫（15g），在30℃时进行溶硫实验，实验结果如下表：
比较项目 实施例 实施例1 实施例2 实施例3
1g溶硫剂溶硫量 1.02g 1.12g 1.15g
溶硫剂性能试验2：
在实施例4所制得的溶硫剂中加入升华硫（30g），分别在30、40、50、60、70、80、90℃下进行溶硫实验。试验结果见图1。
溶硫剂性能试验3：
实施例4所制得的溶硫剂分别在30、40、50、60、70、80、90℃，溶解在各温度下最大溶硫量的一半的硫，进行溶硫时间实验。试验结果见图2。
上述溶硫实验的方法、步骤及计算公式如下：
溶硫实验在压力为1atm、一定温度下进行。将质量为M0的单质硫样粉末加入到质量为M的溶硫剂中,在一定温度下进行搅拌溶解, 转速为280r/min，溶解充分后将硫和溶硫剂的混合物倒入装有质量为M1的滤纸的漏斗中过滤, 并用相应温度下的四氢呋喃冲洗滤纸，然后在低温下将滤纸上面的液体烘干,直到质量恒定为M2,用差量法计算滤纸上面存留的硫的质量。然后求出1g溶硫剂的溶硫量S=(M0+M1-M2)/M。

Claims (10)

1.一种高效无恶臭溶硫剂，由以下成分组成：
氢氧化钠水溶液；
环丁砜；
N-甲基吡咯烷酮；
N,N-二甲基甲酰胺。
2.根据权利要求1所述的高效无恶臭溶硫剂，其特征在于：所述氢氧化钠水溶液、环丁砜、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺质量比为氢氧化钠水溶液：环丁砜：N-甲基吡咯烷酮：N,N-二甲基甲酰胺=9-46:0.1-0.5：0.5-1.5:0.1-0.5，所述氢氧化钠水溶液中质量比为氢氧化钠：水=2-6：7-40。
3.根据权利要求1所述的高效无恶臭溶硫剂，其特征在于：所述氢氧化钠、环丁砜、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺质量比为氢氧化钠：环丁砜：N-甲基吡咯烷酮：N,N-二甲基甲酰胺=3:0.25:1:0.25。
4.根据权利要求1所述的高效无恶臭溶硫剂，其特征在于：所述氢氧化钠为6g, 环丁砜为0.5g, N-甲基吡咯烷酮为2g, N,N-二甲基甲酰胺为0.5g。
5.根据权利要求1所述的高效无恶臭溶硫剂，其特征在于：所述氢氧化钠为7.5g, 环丁砜为0.5g, N-甲基吡咯烷酮为1.5g, N,N-二甲基甲酰胺为1g。
6.根据权利要求1所述的高效无恶臭溶硫剂，其特征在于：所述氢氧化钠为8g, 环丁砜为0.5g, N-甲基吡咯烷酮为1.5g, N,N-二甲基甲酰胺为0.5g。
7.根据权利要求1所述的高效无恶臭溶硫剂，其特征在于：所述氢氧化钠为6g, 环丁砜为0.5g, N-甲基吡咯烷酮为2g, N,N-二甲基甲酰胺为0.5g。
8.一种制备权利要求1-7任一权利要求所述的高效无恶臭溶硫剂的方法，其特征在于包括以下步骤：
将氢氧化钠溶于水中；
待氢氧化钠完全溶解；
依次加入环丁砜、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺。
9.权利要求1-7任一权利要求所述的高效无恶臭溶硫剂在油田或化工领域中的应用。
10.权利要求1-7任一权利要求所述的高效无恶臭溶硫剂在解决升华硫和天然气井中沉积的硫中的应用。
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