CN117701295B - 一种三嗪脱硫剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冶金辅料技术领域，具体涉及一种三嗪脱硫剂及其制备方法和应用，所述三嗪脱硫剂由以下质量份原料制备得到：三嗪环主体80‑100份、过氧乙酸10‑12份、添加剂2‑6份、非离子表面活性剂1‑3份、助剂1‑2份；本发明通过在三嗪环主体上引入多烷氧基，再将三嗪环主体、添加剂和过氧乙酸复配，多烷氧基可以增加三嗪环和原油的相容性，使其与原油中的含硫物质充分接触，且三嗪环主体和添加剂可以除去硫化氢，过氧乙酸则可以进一步提高铁盐和三嗪环主体的脱硫率，同时过氧乙酸还可以氧化原油中的苯并噻吩，使之转变成易脱除的小分子，使原油中的硫含量降低，因此，本发明制备的三嗪脱硫剂可以应用于原油开采过程中的脱硫。
Description
技术领域
本发明涉及冶金辅料技术领域，尤其涉及一种三嗪脱硫剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着经济的发展，能源需求持续增长，原油开采呈现高含疏趋势，同时原油进口依存度已达约60%，这些原油多为中高硫原油，硫化物含量较高，硫化物具有恶臭、剧毒和强腐蚀性的特点，其存在于原油中，给油田生产和油气集输都带来严重的安全问题。近年来，化学脱硫剂因具有添加量小、操作方便的优势而得到广泛应用。
专利技术文献CN116003337A公开了一种原油用三嗪脱硫剂、制备方法及其应用，通过将脂肪胺、催化剂和溶剂加入反应釜中，随后加入醛类化合物，制得脱硫剂半成品，再将所述脱硫剂半成品与非离子表面活性剂复配，得到三嗪脱硫剂。该发明提供的原油用三嗪脱硫剂应用于原油开采中，可有效去除原油开采中的硫化氢。
专利技术文献CN116162068B公开了一种三嗪脱硫剂及其制备方法，该发明制得的三嗪脱硫剂中苯环含量较高，可以通过π-π堆积与原油中的芳烃互溶，促进了与含硫物质的充分接触，提高了脱硫效果。
上述方案中制得的三嗪脱硫剂在对原油中的硫化氢进行脱除时，由于三嗪环上的第一个氮在参与反应之后，使得三嗪环上的第二个氮和第三个氮很难参与反应，因此上述中的三嗪脱硫剂的脱硫率有待进一步提高。
因此，针对上述中的相关技术，亟需研发一种三嗪脱硫剂及其制备方法和应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种三嗪脱硫剂及其制备方法和应用，以解决现有技术中三嗪脱硫剂的脱硫率低的问题。
基于上述目的，本发明提供了一种三嗪脱硫剂及其制备方法和应用。
一种三嗪脱硫剂，所述三嗪脱硫剂由以下质量份原料制备得到：三嗪环主体80-100份、过氧乙酸10-12份、添加剂2-6份、非离子表面活性剂1-3份、助剂1-2份；
所述三嗪环主体包括以下步骤制得：
将3-甲氧基-2，2-二（甲氧基甲基）-1-丙胺和乙醇混合，然后向其中滴加甲醛水溶液，于0-10℃下反应1.2-1.8h后提纯得到三嗪环主体。
优选的，所述3-甲氧基-2,2-二（甲氧基甲基）-1-丙胺、乙醇和甲醛水溶液的用量比为1-1.2mol：10-18mL：10-12mL。
优选的，所述甲醛水溶液的浓度为35%-37%。
优选的，所述添加剂为氯化铁、硫酸铁和醋酸铁中的任意一种。
优选的，所述非离子表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚NP-5、壬基酚聚氧乙烯醚NP-7、壬基酚聚氧乙烯醚NP-10和壬基酚聚氧乙烯醚-15中的任意一种。
优选的，所述助剂为三乙胺、二乙胺和氢氧化钠中的任意一种。
一种三嗪脱硫剂的制备方法，包括以下步骤：
将三嗪环主体、过氧乙酸、添加剂、非离子表面活性剂和助剂混合，于40-50℃搅拌20-30min进行复配，得到三嗪脱硫剂。
一种三嗪脱硫剂的应用，所述三嗪脱硫剂用于原油开采脱硫过程。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种三嗪脱硫剂及其制备方法和应用，通过将三嗪环主体、添加剂和过氧乙酸复配，三嗪环主体和作为添加剂的铁盐可以除去体系中的硫化氢，而过氧乙酸则可以进一步提高铁盐和三嗪环主体的脱硫率，同时过氧乙酸还可以用于氧化原油中不易脱除的有机硫苯并噻吩类，使苯并噻吩可以转变成易被除去的亚砜和砜，可以大幅提高脱硫率，使得原油中的硫含量降低。
本发明提供了一种三嗪脱硫剂及其制备方法和应用，通过在三嗪环主体上引入多烷氧基，多烷氧基可以用于增加三嗪环和原油的相容性，使得三嗪环和原油中的含硫物质充分接触，进一步提高脱硫率，另外多烷氧基的引入还可提高三嗪脱硫剂的反应温度，使得制备得到的三嗪脱硫剂具有更大的温度适用范围。
本发明提供了一种三嗪脱硫剂及其制备方法和应用，通过向体系中加入非离子表面活性剂和助剂进行共混复配，非离子表面活性剂和助剂可以降低体系的表面张力，进一步地增大三嗪脱硫剂和原油的相容性，使三嗪脱硫剂在原油中可以实现均相脱硫，脱硫率得到进一步提高。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
实施例1：一种三嗪脱硫剂的制备方法，包括以下步骤：
S1.将10mol3-甲氧基-2,2-二（甲氧基甲基）-1-丙胺和100mL乙醇混合，然后向其中滴加100mL浓度为35%的甲醛水溶液，于0℃下反应1.2h后提纯得到三嗪环主体；
S2.将80g三嗪环主体、10g过氧乙酸、2g氯化铁、1g壬基酚聚氧乙烯醚NP-5和1g三乙胺混合，于40℃搅拌20min进行复配，得到三嗪脱硫剂。
实施例2：一种三嗪脱硫剂的制备方法，包括以下步骤：
S1.将10.7mol3-甲氧基-2,2-二（甲氧基甲基）-1-丙胺和130mL乙醇混合，然后向其中滴加107mL浓度为35.6%的甲醛水溶液，于3℃下反应1.4h后提纯得到三嗪环主体；
S2.将86g三嗪环主体、10.6份过氧乙酸、3.3g硫酸铁、1.7g壬基酚聚氧乙烯醚NP-7和1.3g二乙胺混合，于43℃搅拌23min进行复配，得到三嗪脱硫剂。
实施例3：一种三嗪脱硫剂的制备方法，包括以下步骤：
S1.将11.4mol3-甲氧基-2,2-二（甲氧基甲基）-1-丙胺和160mL乙醇混合，然后向其中滴加114mL浓度为36.2%的甲醛水溶液，于6℃下反应1.6h后提纯得到三嗪环主体；
S2.将92g三嗪环主体、11.2份过氧乙酸、4.6g醋酸铁、2.4g壬基酚聚氧乙烯醚NP-10和1.7g氢氧化钠混合，于47℃搅拌27min进行复配，得到三嗪脱硫剂。
实施例4：一种三嗪脱硫剂的制备方法，包括以下步骤：
S1.将12mol3-甲氧基-2,2-二（甲氧基甲基）-1-丙胺和180mL乙醇混合，然后向其中滴加120mL浓度为37%的甲醛水溶液，于10℃下反应1.2-1.4-1.6-1.8h后提纯得到三嗪环主体；
S2.将100g三嗪环主体、12份过氧乙酸、6g醋酸铁、3g壬基酚聚氧乙烯醚NP-15和2g氢氧化钠混合，于50℃搅拌30min进行复配，得到三嗪脱硫剂。
对比例1：
本对比例与实施例1相比仅将“3-甲氧基-2,2-二（甲氧基甲基）-1-丙胺”替换为“丙胺”，其余步骤和参数均相同，本对比例不再重复赘述，最终得到三嗪脱硫剂。
对比例2：
本对比例与实施例1相比仅将“3-甲氧基-2,2-二（甲氧基甲基）-1-丙胺”替换为“3-甲氧基丙胺”，其余步骤和参数均相同，本对比例不再重复赘述，最终得到三嗪环脱硫剂。
对比例3：
本对比例与实施例1相比未在三嗪环脱硫剂的制备过程中添加过氧乙酸，其余步骤和参数均相同，本对比例不再重复赘述，最终得到三嗪环脱硫剂。
对比例4：
本对比例与实施例1相比将“3-甲氧基-2,2-二（甲氧基甲基）-1-丙胺”替换为“丙胺”，并且未在三嗪脱硫剂的制备过程中添加过氧乙酸，其余步骤和参数均相同，本对比例不再重复赘述，最终得到三嗪环脱硫剂。
性能测试
力学性能：
除硫效率的测定：
参照GB/T11060.1-2010标准，测定除硫效率：将10mL45%的硫化钠水溶液放置于小反应瓶中，然后将小反应瓶置于大反应瓶中，然后向大反应瓶中加入实施例1-4和对比例1-4中制备的三嗪脱硫剂，将实施例1-4和对比例1-4中制备的三嗪脱硫剂均取10mL放置于大反应瓶中，并用橡胶塞塞住大反应瓶瓶口，用恒压漏斗向小反应瓶中加入5mL稀盐酸水溶液，并将大反应瓶放置于55℃恒温水浴中，1.5h后用氮气吹出大反应瓶中的硫化氢，吹出的硫化氢用醋酸锌溶液吸收，然后用碘量法测定剩余的硫化氢的量，记为m1，向小反应瓶中注入过量氢氧化钠溶液中和残留硫化氢，以不注入脱硫剂的小反应瓶内硫化氢浓度作为空白对照重复实验，同样产生的硫化氢用醋酸锌吸收，用碘量法测定产生的硫化氢总量，记为m2。
脱硫效率计算公式：
脱硫效率（%）=（m2-m1）/m2×100%
参照《SY/T0541-94原油凝点测定法》标准，测定实施例1-4和对比例1-4中制备的三嗪脱硫剂的凝固点；
参照《SY/T5273-2000油田采出水用缓蚀剂性能评价方法》和《GB/T16545-1996金属和合金的腐蚀-腐蚀试体上腐蚀产物的清除》标准，对实施例1-4和对比例1-4中制备的三嗪脱硫剂的腐蚀速率进行测定，所用钢片为N80钢片，试片的腐蚀速率按下式计算：
其中Vi为单个试片的腐蚀速率g/m2·h、Δt为反应时间h、Δmi为试片腐蚀的质量损失g、Ai为试片的表面积mm2;
吸附容量（L）是指每升除硫剂能够吸收常温常压下（温度25℃，大气压1.01×105Pa）的硫化氢体积；
测定反应1.5h后实施例1-4和对比例1-4中制备的三嗪脱硫剂对原油中苯并噻吩的转化率%，结果如下表1所示：
表1
数据分析：
从表1可以看出，本发明制备的三嗪脱硫剂具有较高的脱硫效率、较低的腐蚀速率、较大的硫化氢吸附容量和较高的苯并噻吩转化率，这是由于三嗪环主体、添加剂和过氧乙酸复配，三嗪环主体和作为添加剂的铁盐可以除去体系中的硫化氢，而过氧乙酸可以和部分游离的铁盐进行络合，进一步提高铁盐的脱硫率，同时过氧乙酸还可以用于活化三嗪环主体上的氮原子，使得三嗪环主体上的氮原子更加容易和硫化氢发生亲核取代反应，从而提高脱硫率，除此之外，过氧乙酸还可以将原油中的苯并噻吩转化成易被除去的亚砜和砜；
由于三嗪环主体上引入了多烷氧基，多烷氧基的引入可以提高三嗪脱硫剂的反应温度，使得制备得到的三嗪脱硫剂具有更大的温度适用范围，另外还可以增加三嗪环和原油的相容性，加之复配非离子表面活性剂和助剂，非离子表面活性剂和助剂可以降低体系的表面张力，进一步增加三嗪环主体和原油中的含硫物质的相容性，使三嗪脱硫剂在原油中可以实现均相脱硫，脱硫率得到显著提高；
对比例1中由于未向三嗪环主体上引入多烷氧基侧链或引入的烷氧基较少，使得三嗪环脱硫剂与原油中含硫物质的相容性较差，脱硫率下降，而对比例3中未加入过氧乙酸，使得铁盐和三嗪环主体的脱硫率均较低，并且过氧乙酸的缺失使得体系中的苯并噻吩等成分难以被转化，而对比例4中由于既没有过氧乙酸，也未向三嗪环主体上引入多烷氧基，因此制得的三嗪脱硫剂各项性能均下降。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明的范围被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本发明旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种三嗪脱硫剂，其特征在于，所述三嗪脱硫剂由以下质量份原料制备得到：三嗪环主体80-100份、过氧乙酸10-12份、添加剂2-6份、非离子表面活性剂1-3份、助剂1-2份；
所述三嗪环主体包括以下步骤制得：
将3-甲氧基-2，2-二（甲氧基甲基）-1-丙胺和乙醇混合，然后向其中滴加甲醛水溶液，于0-10℃下反应1.2-1.8h后提纯得到三嗪环主体；
所述添加剂为氯化铁、硫酸铁和醋酸铁中的任意一种；
所述非离子表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚NP-5、壬基酚聚氧乙烯醚NP-7、壬基酚聚氧乙烯醚NP-10和壬基酚聚氧乙烯醚-15中的任意一种；
所述助剂为三乙胺、二乙胺和氢氧化钠中的任意一种；
所述3-甲氧基-2,2-二（甲氧基甲基）-1-丙胺、乙醇和甲醛水溶液的用量比为1-1.2mol：10-18mL：10-12mL；
所述3-甲氧基-2,2-二（甲氧基甲基）-1-丙胺、乙醇和甲醛水溶液的反应温度为0-10℃，反应时间为1.2-1.8h。
2.根据权利要求1所述的一种三嗪脱硫剂，其特征在于，所述甲醛水溶液的浓度为35%-37%。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种三嗪脱硫剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将三嗪环主体、过氧乙酸、添加剂、非离子表面活性剂和助剂混合，于40-50℃搅拌20-30min进行复配，得到三嗪脱硫剂。
4.根据权利要求3所述的一种三嗪脱硫剂的制备方法，其特征在于，所述三嗪环主体、过氧乙酸、添加剂、非离子表面活性剂和助剂的搅拌温度为40-50℃，搅拌时间为20-30min。
5.根据权利要求4所述的一种三嗪脱硫剂的制备方法，其特征在于，所述三嗪脱硫剂用于原油开采脱硫过程。
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