含硫化氢油田污水用咪唑啉缓蚀剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含硫化氢油田污水用咪唑啉缓蚀剂及其制备方法。含硫化氢油田污水用咪唑啉缓蚀剂按照质量百分数，由以下配比构成：咪唑啉季铵盐衍生物5‑25％，咪唑啉硼酸酯衍生物5‑25％，醛类化合物5‑10％，羟乙基六氢均三嗪5‑10％，异抗坏血酸钠0.1‑1％，降凝剂5‑25％，剩余去离子水补足至100％。含硫化氢油田污水用咪唑啉缓蚀剂的制备方法，首先制备咪唑啉季铵盐衍生物和咪唑啉硼酸酯衍生物；其次是含硫化氢油田污水用咪唑啉缓蚀剂的制备。本发明专利技术含硫化氢油田污水用咪唑啉缓蚀剂利用咪唑啉季铵盐衍生物与咪唑啉硼酸酯衍生物之间的缓蚀协同效应，有效解决油田含H2S污水介质对金属设备管线的腐蚀问题。

【技术实现步骤摘要】
含硫化氢油田污水用咪唑啉缓蚀剂及其制备方法
本专利技术属于油田采油生产
，特别是涉及一种含硫化氢油田污水用咪唑啉缓蚀剂及其制备方法。
技术介绍
目前，我国油气田储量中约有25％为含硫油气。在含硫油气田的开发中，主要危险来源于油气开采过程中产生的硫化氢(H2S)，H2S是一种高危剧毒的酸性气体，会对输油管道、仪器设备产生严重腐蚀，此外H2S因具有剧毒还严重地威胁人身安全。油田注水开发是目前油田二次开采的主要方式，油田注水的主要水源是油田污水，随着油田的开采，原油中含水量不断增加。油田污水中的H2S主要来自于原油含硫化合物的热分解和污水中的硫酸盐还原菌，H2S溶于水会形成酸，酸性腐蚀介质会造成金属设备管线氢致开裂(HIC)和硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)，导致管线设备的鼓泡、脱落、生锈、坑蚀、穿孔和破裂，对水处理设备、注水井套管和注水泵及输水管线造成腐蚀，甚至造成输水管线的穿孔，导致油田污水的泄露，不但影响油田的正常生产，而且还对环境造成危害。为了解决油田含H2S污水的腐蚀性问题，急需开发出系列高效抗H2S腐蚀效果好的污水缓蚀剂，解决油气井集输系统、污水处理系统和污水回注系统在富硫环境下的腐蚀问题。咪唑啉因其优良的缓蚀性能和低毒环保特性，是目前国内外在酸性腐蚀介质中使用最广泛的缓蚀剂之一。通常由脱水合成的咪唑啉为油溶性，不易分散在水性腐蚀介质中，因此需要对合成的咪唑啉进行改性以提高它的水溶性和分散性，水溶性的咪唑啉缓蚀剂可以提高其在水相环境的缓蚀性能，又可以提高运输安全性和扩大应用范围。目前，国内外企业使用的水溶性咪唑啉缓蚀剂大致可以分为以下四类：季胺化改性咪唑啉、酯化改性咪唑啉、咪唑啉聚氧乙烯醚和表面活性剂物理改性咪唑啉。近几年国内外学者对单一水溶性咪唑啉衍生物的合成与性能应用研究较多，对不同水溶性咪唑啉衍生物单体之间的缓蚀协同作用的研究鲜有报道。在含H2S的油气井集输系统、污水处理系统和污水回注系统，单一种类水溶性咪唑啉缓蚀剂往往存在使用性能差，缓蚀性能低，产品对现场变化的工况条件适应性不强的缺点，对油田含H2S污水引起的金属设备管线腐蚀和环境安全问题得不到有效的解决。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含硫化氢油田污水用咪唑啉缓蚀剂及其制备方法，利用咪唑啉季铵盐衍生物与咪唑啉硼酸酯衍生物之间的缓蚀协同效应，解决了现有技术中单一种类水溶性咪唑啉缓蚀剂存在使用性能差，缓蚀性能低，产品对现场变化的工况条件适应性不强的问题，油田含H2S污水介质对金属设备管线的腐蚀问题和含硫化氢污水泄漏引起的油田环境安全问题得到有效解决。本专利技术所采用的技术方案是，含硫化氢油田污水用咪唑啉缓蚀剂，按照质量百分数，由以下配比构成：以上原料配比之和为100％。进一步的，所述咪唑啉季铵盐衍生物结构式如下：其中R1为脂肪酸。进一步的，所述咪唑啉硼酸酯衍生物具有结构式：其中R2为脂肪酸。进一步的，所述醛类化合物为甲醛、乙醛、戊二醛、丙烯醛、丁烯醛、柠檬醛的任意一种或两种以上任意组合。进一步的，所述降凝剂为甲醇、乙醇、乙二醇单丁醚、N,N-二甲基甲酰胺的任意一种或两种以上任意组合。进一步的，所述脂肪酸为油酸、椰油酸、蓖麻油酸、月桂酸、妥尔油酸、环烷酸、棕榈酸、松香酸、硬脂酸中的任意一种或两种以上任意组合。本文所采用的另一种技术方案是，含硫化氢油田污水用咪唑啉缓蚀剂的制备方法，具体操作步骤如下：步骤1、制备咪唑啉季铵盐衍生物和咪唑啉硼酸酯衍生物；步骤2、按照质量百分比称取5-25％的咪唑啉季铵盐衍生物、5-25％的咪唑啉硼酸酯衍生物、5-10％的醛类化合物、5-10％的羟乙基六氢均三嗪、0.1-1％的异抗坏血酸钠、5-25％的降凝剂、剩余去离子水补足至100％；将咪唑啉季铵盐衍生物和咪唑啉硼酸酯衍生物加入适量去离子水中，搅拌均匀得到混合物；向混合物中依次加入醛类化合物、羟乙基六氢均三嗪、异抗坏血酸钠、降凝剂和适量去离子水，搅拌均匀，即得到含硫化氢油田污水用咪唑啉缓蚀剂。进一步的，所述步骤1咪唑啉季铵盐衍生物的制备过程为：将质量相等的脂肪酸和二甲苯加入装有搅拌器、冷凝器、分水器、温度计的四口瓶中，启动搅拌器，缓慢滴加羟乙基乙二胺，搅拌均匀，然后加热至150-180℃，脱水生成酰胺，反应1-2h后至不再有水和二甲苯分出，逐渐升温至250-270℃进行环化反应，反应2-4h后至不再有水和二甲苯分出，生成咪唑啉，然后降温至50-90℃，加入溴乙酸钠，加热至180-200℃反应4-6h，降温至50～60℃，得到咪唑啉季铵盐衍生物。进一步的，所述脂肪酸与羟乙基乙二胺的摩尔比为1：1-2，溴乙酸钠与脂肪酸的摩尔比为1-3：1。进一步的，所述步骤1咪唑啉硼酸酯衍生物的制备过程为：将质量相等的脂肪酸和二甲苯加入装有搅拌器、冷凝器、分水器、温度计的四口瓶中，启动搅拌器，缓慢滴加羟乙基乙二胺，搅拌均匀；然后加热至150-180℃，脱水生成酰胺，反应1-2h后至不再有水和二甲苯分出，逐渐升温至250-270℃进行环化反应，反应2-4h后，至不再有水和二甲苯分出，生成咪唑啉，然后降温至50-90℃，加入硼酸，加热至160-190℃反应4-6h，至不再有水分出，降温至50～60℃，得到咪唑啉硼酸酯衍生物；所述脂肪酸与羟乙基乙二胺的摩尔比为1：1-2，硼酸与脂肪酸的摩尔比为1-3：1。冷凝器是用来冷却二甲苯和水蒸气的气相组分，分水器是将二甲苯和水蒸气冷凝液收集起来；二甲苯作为携水剂，促进水从反应体系分离出来。本专利技术制备的咪唑啉季铵盐衍生物与咪唑啉硼酸酯衍生物均为水溶性咪唑啉衍生物，咪唑啉季铵盐衍生物与咪唑啉硼酸酯衍生物形成良好的缓蚀协同作用。咪唑啉属于化学吸附型缓蚀剂，在金属表面形成牢固的吸附膜，从而隔绝腐蚀介质与金属材质的直接接触，达到缓蚀的效果。咪唑啉分子中含有以氮、氧为中心原子的极性基团，具有一定的供电子能力，金属材质的元素铁具有未占据的空d轨道，孤对电子与铁原子空的d轨道形成范德华吸附；除咪唑啉分子极性基团上原子的共用电子对之外，缓蚀剂分子中的双键、环上的π电子起着和孤对电子同样的作用，也能和铁原子形成范德华吸附。咪唑啉硼酸酯衍生物分子中的硼酸酯基和咪唑啉季铵盐衍生物分子中的羟基形成分子间的配位键，通过配位键的化学吸附将两种不同的咪唑啉连接在一起，从而提高金属表面吸附膜的紧密度和牢固程度，提高缓蚀剂的缓蚀性能。醛类化合物有效抑制含硫化氢油田污水中的硫酸盐还原菌繁殖生长，降低油田污水中次生H2S的浓度。羟乙基六氢均三嗪与油田污水中的H2S发生不可逆的亲电取代反应，生成化学活性较低的噻嗪化合物，有效降低油田污水中的H2S浓度。异抗坏血酸钠在缓蚀剂中作为缓蚀剂助剂，油田污水中溶解有微量氧，但是会对金属设备管线产生腐蚀，异抗坏血酸钠能够有效的去除油田污水中的微量氧，以增强缓蚀剂的缓蚀性能。降凝剂降低含硫化氢油田污水用咪唑啉缓蚀剂的凝固点，从而达到提高缓蚀剂的低温流动性。本专利技术的有益效果是，1.本专利技术利用咪唑啉季铵盐衍生物与咪唑啉硼酸酯衍生物两种化学物质之间的缓蚀协同作用，提高咪唑啉缓蚀剂产品在含硫化氢的高矿化度的油田污水中缓蚀性能。2.本专利技术制备的含硫化氢油田污水用咪唑啉缓蚀剂产品中不含有机氯，可以避免常见的含有机氯缓蚀剂混入原油中，对原油炼制以及后续加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.含硫化氢油田污水用咪唑啉缓蚀剂，其特征在于，按照质量百分数，由以下配比构成：

【技术特征摘要】
1.含硫化氢油田污水用咪唑啉缓蚀剂，其特征在于，按照质量百分数，由以下配比构成：以上原料配比之和为100％。2.根据权利要求1所述的含硫化氢油田污水用咪唑啉缓蚀剂，其特征在于，所述咪唑啉季铵盐衍生物结构式如下：其中R1为脂肪酸。3.根据权利要求1所述的含硫化氢油田污水用咪唑啉缓蚀剂，其特征在于，所述咪唑啉硼酸酯衍生物具有结构式：其中R2为脂肪酸。4.根据权利要求1-3任意一项所述的含硫化氢油田污水用咪唑啉缓蚀剂，其特征在于，所述醛类化合物为甲醛、乙醛、戊二醛、丙烯醛、丁烯醛、柠檬醛的任意一种或两种以上任意组合。5.根据权利要求1-3任意一项所述的含硫化氢油田污水用咪唑啉缓蚀剂，其特征在于，所述降凝剂为甲醇、乙醇、乙二醇单丁醚、N,N-二甲基甲酰胺的任意一种或两种以上任意组合。6.根据权利要求2或3所述的含硫化氢油田污水用咪唑啉缓蚀剂，其特征在于，所述脂肪酸为油酸、椰油酸、蓖麻油酸、月桂酸、妥尔油酸、环烷酸、棕榈酸、松香酸、硬脂酸中的任意一种或两种以上任意组合。7.如权利要求1所述的含硫化氢油田污水用咪唑啉缓蚀剂的制备方法，其特征在于，具体操作步骤如下：步骤1、制备咪唑啉季铵盐衍生物和咪唑啉硼酸酯衍生物；步骤2、按照质量百分比称取5-25％的咪唑啉季铵盐衍生物、5-25％的咪唑啉硼酸酯衍生物、5-10％的醛类化合物、5-10％的羟乙基六氢均三嗪、0.1-1％的异抗坏血酸钠、5-25％的降凝剂、剩余去离子水补足至100％；将咪唑啉季铵盐衍生物和咪唑啉硼酸酯衍生物加入适量去离子水中，搅拌均匀得到混合物；向混合物中依次加入醛类化合物、羟乙基六氢均三嗪、异抗坏血酸钠、降...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑜，赵全庭，左胜军，李飞阳，安东东，郭琦，孙彦武，袁浩，邓肯，
申请(专利权)人：陕西日新石油化工有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61