CN1030263A - 硫代磷酸酯和磷酸酯咪唑啉衍生物缓蚀阻垢剂 - Google Patents

硫代磷酸酯和磷酸酯咪唑啉衍生物缓蚀阻垢剂 Download PDF

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Abstract

用本发明方法合成的缓蚀阻垢剂是以含脂肪酸 和树酯酸的混合物或脂肪酸与多胺化合物、环氧乙烷 反应制得的混合物，再与五硫化二磷或五氧化二磷等 物质作用制得的硫代磷酸酯或磷酸酯咪唑啉衍生 物。用于油田污水处理和回注水系统，不需配用其他 化学药剂对钢材管路，设备有明显的缓蚀和阻垢作 用。其缓蚀率达80％左右，阻垢率达80-100％。

Description

本发明是用于油田污水处理和回注水系统的硫代磷酸酯和磷酸酯咪唑啉衍生物缓蚀阻垢剂的制备方法。
本发明根据石油部科技情报研究所对国外近10年的有关专利文献检索尚未发现相关技术。
采用本发明的合成方法制备的物质，用于油田污水处理和回注水系统对减缓钢铁设备的腐蚀和防止在构筑物表面结垢具有较显著的效果。
本发明的硫代磷酸酯和磷酸酯咪唑啉衍生物是利用已有咪唑啉的制备技术合成了咪唑啉类型的化合物，如事例1和2。该类化合物作为缓蚀剂应用，在国内外已有多年历史，一般都是采用脂肪酸与多胺反应制得。从应用方面来看有油溶性和水溶性两类，油溶性咪唑啉由于在水相中溶解、分散性差，不易在水系统中应用。在水系统中应用时多采用无机酸如HCL和有机酸如CH3COOH等进行中和制得水溶性的咪唑啉盐，这些盐类化合物一般用于酸性介质中如酸洗及油井酸化压裂等处理液中，未见有用于油田污水处理和回注水系统的报导，该类化合物也无阻垢作用。
本发明的咪唑啉衍生物具有缓蚀和阻垢作用。咪唑啉的制备除采用脂肪酸以外，还采用了脂肪酸与树脂酸的混合物如妥尔油，为获得水溶性产物，采用了引入氧化乙烯醚的技术路线合成了含有氧化乙烯醚的咪唑啉化合物，为提高该化合物的缓蚀效果并使其具有阻垢作用，再将上述物质与P2S5或P2O5等物质作用，最后制得了水溶性的硫代磷酸酯或磷酸酯咪唑啉衍生物，在含氧水系统中其缓蚀效果达80%左右，阻垢效果达80～100%。
制备程序实例：
例1：将0.440千克（1摩尔）妥尔油和0.1032千克（1摩尔）多胺加入装有搅拌器，冷凝器和分水器的反应烧瓶中。添加适量的带水剂在150～190℃浴温回流，脱出85%以上的理论反应生成水最后制得棕色粘稠物。
+NH2〔（CH2）2NH〕n-H→
Figure 871045605_IMG17
（CH2CH2NH）n-1H和
Figure 871045605_IMG18
（CH2CH2NH）n-H
式中R1为脂肪酸残余基。R2为树脂酸残余基。n＝2～4整数。
例2：把0.2825千克（1摩尔）油酸和0.1032千克（1摩尔）多胺加入装有搅拌器，冷凝器和分水器的烧瓶中，再加入适量的带水剂在150°～190℃浴温回流，脱出85%以上的理论反应生成水而得到一个棕色产物。
CH3（CH2）7CH＝CH（CH2）7
Figure 871045605_IMG19
-OH+NH2（CH2CH2NH）nH→
Figure 871045605_IMG20
（CH2CH2NH）n-1H
式中R为油酸残余基n＝2～4整数
例3：称取例1产物0.2535千克（0.5摩尔）和适量催化剂加入压力反应釜中，升温到100～140℃再加入0.110～0.440千克（2.5～10摩尔）环氧乙烷，反应完毕后恒温0.5小时，得到一个水溶性的棕色粘稠混合物A和B。
-（CH2CH2NH）n-1H+R2- -NH-（CH2CH2NH）nH+m（ ）→
-（CH2CH2NH）n-2-CH2CH2N
Figure 871045605_IMG25
和R2- NH（CH2CH2NH）n-1CH2CH2N
式中p+q+p′+q′＝m
m＝2.5～10
例4：称取例2产物0.1725千克（0.5摩尔）和适量催化剂加入反应釜中，升温到100～150℃，再加入0.110～0.330千克（2.5～7.5摩尔）环氧乙烷，反应完毕，制得一个水溶性棕色粘稠产物C。
Figure 871045605_IMG28
-（CH2CH2NH）n-1-H+m（
Figure 871045605_IMG29
）→ （CH2CH2NH）n-2-CH2CH2N
Figure 871045605_IMG31
式中：p+q＝m    m＝2.5～7.5
例5、称取0.0652千克（约0.08摩尔）例3产物和0.0178～0.0045千克（约0.08～0.02摩尔）P2S5，加入带有搅拌器的反应器中在10～50℃搅拌，升温到90～140℃恒温2～7小时，制得一个棕色粘稠，均相的最终产物。
（A+B）+P2S5→
例6、称取0.057千克（约0.1摩尔）例4产物和0.0223～0.0045千克（0.1～0.02摩尔）P2S5加入带有搅拌器的烧瓶中，在10～50℃搅拌而后升温于90℃～150℃反应1～6小时，制取一个棕色粘稠，均相最终产物。
C+P2S5→
例7、称取例3产物0.0815千克（约0.1摩尔）和0.0142～0.00284千克（0.1～0.02摩尔）P2O5加入带有搅拌器的烧瓶中，低温搅拌后，升温于90～140℃反应1～5小时后，再加入均分子量为217的混合醇0.0145千克（约0.067摩尔）于110℃～140℃恒温反应2～6小时，制得棕色均相最终产物。
Figure 871045605_IMG34
式中R3为烷基
例8：称取例4产物0.057千克（约0.1摩尔）和0.0142～0.00284千克（0.1～0.02摩尔）P2O5加入到带有搅拌器的烧瓶中，低温搅拌，而后升温到85～150℃，反应1～6小时，再加入均分子量为217的混合醇0.0145千克，于100～150℃反应2～6小时，制得棕色粘稠的均相最终产物。
式中R3为烷基
缓蚀与阻垢效果：
缓蚀效果：
试验条件：
水质：胜利油田某站含油曝氧现场水。
试片：75×12×1.5mm普通碳钢片
静态挂片12天，试验温度50℃
试验结果（见表1）
阻垢效果：
评定方法：用化学定量分析法。
操作：将加药水样和空白水不加药水样，在70℃恒温5小时而后用络合滴定法测出恒温水样中的钙离子〔Ca++〕的含量，求出阻垢率。
阻垢率＝ (加药水样加热后的［Ca++]-空白水样加热后的［Ca++］)/(原始空白水样中［Ca++]-空白水加热后的［Ca++]) ×100%
评定结果（见表2）

Claims (7)

1、本发明的制备产物是用于油田污水处理和回注水系统的具有缓蚀和阻垢作用的一种化学药剂，其特征是妥尔油或油酸与多胺化合物和环氧乙烷反应制得水溶性混合物A和B或C再与五硫化二磷或五氧化二磷等物质作用制得硫代磷酸酯或磷酸酯咪唑啉衍生物。
2、权利要求1所说的妥尔油或油酸与多胺化合物和环氧乙烷反应制得的混合物再与五硫化二磷作用制得硫代磷酸酯咪唑啉其特征是含有
结构的物质。
3、权利要求2所述的
Figure 871045605_IMG2
Figure 871045605_IMG3
引入氧化乙烯醚的水溶性物质。m是1-20摩尔数，最好是5-10摩尔。
4、权利要求2所述的
Figure 871045605_IMG5
是（A+B）或C与P2S5以1∶1～5∶1摩尔最好是4∶1摩尔制得的含有
Figure 871045605_IMG6
基团的化合物。低温搅拌温度是10～50℃，反应温度是90-140℃。
5、权利要求1所述的妥尔油或油酸与多胺化合物和环氧乙烷反应制得的混合物再与五氧化二磷及混合醇作用制得的磷酸酯咪唑啉衍生物其特征是含有
Figure 871045605_IMG7
Figure 871045605_IMG9
结构的物质。
6、权利要求5所述的
Figure 871045605_IMG11
Figure 871045605_IMG12
加成反应引入氧化乙烯醚的水溶性物质。m是1-20摩尔数，最好是2.5-10摩尔。
7、权利要求5所述的
Figure 871045605_IMG13
Figure 871045605_IMG15
)是（A+B）或C与P2O5投料比为1∶1～5∶1摩尔，最好是3∶1～4∶1摩尔，低温搅拌温度是10-50℃，反应温度最好是120-130℃，加入混合醇的反应温度最好是130±5℃，混合醇的投加量与P2O5的比例是1∶1～2∶1摩尔，采用的混合醇是8-12个碳原子，其平均分子量为217。
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