[发明专利]一种复合咪唑啉缓蚀剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于油田化学品领域,具体涉及到一种复合咪唑啉缓蚀剂及其制备方法。

背景技术

原油开采、生产和储运过程中一直伴随着金属腐蚀的发生，从原油输送管线到生产工艺设备都会遭到不同程度的金属腐蚀，它们给油田稳定生产带来了巨大的安全隐患，严重的会造成原油输送管线腐蚀穿孔，导致环境严重污染。腐蚀发生的主要原因是，油水混合液中所含的H₂S、CO₂和高盐类等腐蚀介质的直接侵蚀，从而引起的电化学腐蚀、氢脆等金属腐蚀。

缓蚀剂控制金属腐蚀是油田开采行业普遍采用的行之有效的方法，其中使用最广泛和收效最显著的缓蚀剂是咪唑啉类缓蚀剂。但是，当前使用的咪唑啉类缓蚀剂普遍适用于硫化氢和二氧化碳共存体系下的腐蚀环境。目前，油田生产中出现的典型案例是：原油采出端处于纯二氧化碳腐蚀环境，在原油输送、生产和储存过程中，由于硫酸盐还原菌的滋生产生硫化氢，从而造成生产系统、输送管线和储存舱室中出现硫化氢和二氧化碳共存的腐蚀，因此，研发在这两种环境下的均具有高效性能的缓蚀剂具有重要实际应用价值。

发明内容

针对现有咪唑啉类缓蚀剂不能在纯二氧化碳环境下和硫化氢与二氧化碳共存环境下同时具有良好缓蚀性能的局限性。

本发明分别进行咪唑啉的季胺化和咪唑啉的醚化反应，先选择性的合成了具有两个咪唑啉环的季胺盐增强了在硫化氢和二氧化碳共存环境下产品的缓蚀性能，通过选择性的咪唑啉醚化反应合成了一种在纯二氧化碳环境下具有优异缓蚀性能的咪唑啉醚化衍生物，并且在此基础上进行复配增效研究，制备了一种复合咪唑啉缓蚀剂，可以解决上述两种不同环境下的金属腐蚀问题，在原油开采、生产和储运过程中具有普遍适用性，避免使用两种不同的缓蚀剂，对油田稳定生产具有重要的实际应用价值。

一种复合咪唑啉缓蚀剂，其特征是由咪唑啉化合物Ⅱ和咪唑啉化合物Ⅲ、乙二醇和水混合而成；咪唑啉化合物Ⅱ的重量百分比为20％-30％，咪唑啉化合物Ⅲ的重量百分比为20％-30％、乙二醇的重量百分比为5％，其余为水；

上述咪唑啉化合物Ⅱ是多咪唑啉的季胺盐，其通式为：

上述咪唑啉化合物Ⅲ是咪唑啉醚化后的衍生物，其通式为：

其中R为十五烷基、十七烷基、十七烯基、环己烯基、苯基中的一种，优选十七烯基；n为2、3、4或5。

本发明还提供了上述复合啉缓蚀剂的制备方法，包括步骤如下：

1)将咪唑啉化合化合物Ⅰ和1,4-双(氯甲基)苯按照1.8-2.2：1的摩尔比加入到装有搅拌、冷凝器、分水器及温度计的高温反应釜内，加入适量催化剂，通N₂排除体系内空气，开搅拌并逐渐升温，控制温度在135-140℃反应2-3小时，得到咪唑啉化合物Ⅱ；

催化剂为：氢氧化钾、氢氧化钠、甲醇钠；

2)咪唑啉化合物Ⅰ与环氧丙烷反应生成咪唑啉化合物Ⅲ

在装有搅拌、冷凝器、分水器及温度计的高温反应釜内，加入适量催化剂，通N₂排除体系内空气，将咪唑啉化合化合物Ⅰ和环氧丙烷按照1：4-6的摩尔比加入到反应釜内，控制温度在125-130°反应2-4小时，卸压降温后，得到咪唑啉化合物Ⅲ；

催化剂为：氢氧化钾、氢氧化钠、甲醇钠；

3)咪唑啉化合物Ⅱ、咪唑啉化合物Ⅲ、醇和水按照上述比例进行复配，制得复合咪唑啉缓蚀剂。

本发明复合咪唑啉缓蚀剂的水溶性好，在纯二氧化碳环境下和硫化氢与二氧化碳共存环境下兼具良好的缓蚀性能，有效抑制采油生产过程中金属腐蚀的发生，具有普适性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明所涉及的原料均为市售商品或已知化合物，实施例1-3中涉及的咪唑啉化合物I采用以下方法自己制备得到：

将多乙烯多胺和有机酸按照1.15-1.2：1的摩尔比加入到装有搅拌、冷凝器、分水器及温度计的高温反应釜内，加入带水剂二甲苯，通N₂排除体系内空气，开搅拌并逐渐升温，控制温度在130-135℃下反应1.5-3小时，再继续升温至235℃保温2-3小时，直至将二甲苯和多余的物料蒸出完毕，得到咪唑啉化合物Ⅰ。其中多乙烯多胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺中的一种，优选三乙烯四胺；有机酸选自月桂酸、硬脂酸、十八(碳)烯酸中的一种，优选十八(碳)烯酸。

反应式如下：