CN104513204B - 一种含三键双咪唑啉类化合物及含三键双咪唑啉类二氧化碳缓蚀剂及二氧化碳缓蚀剂的制备方法 - Google Patents
一种含三键双咪唑啉类化合物及含三键双咪唑啉类二氧化碳缓蚀剂及二氧化碳缓蚀剂的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种含三键双咪唑啉类化合物及含三键双咪唑啉类二氧化碳缓蚀剂及二氧化碳缓蚀剂的制备方法，包括：含三键双咪唑啉化合物、非离子表面活性剂、低分子醇溶剂。该缓蚀剂用于油气田含二氧化碳的油井、气井，地面集输管线，以及水处理***设备管线的腐蚀防护。本发明采用二元羧酸与多胺分子间脱水、分子内脱水反应，与含三键化合物进一步反应，生成的含三键双咪唑啉化合物，分子中含有两个二氮五元杂环、含三键基团等多个活性吸附中心，形成的有机吸附膜对碳钢具有更好的保护作用。本发明提供的缓蚀剂在高矿化度油气田产出液中具有良好的水溶性，无需用低分子醇等溶剂分散就可溶解。该二氧化碳缓蚀剂，缓蚀性能好、配伍性能好、易溶于水。
Description
技术领域
本发明属于腐蚀防护技术领域，尤其涉及一种含三键双咪唑啉类化合物及含三键双咪唑啉类二氧化碳缓蚀剂及二氧化碳缓蚀剂的制备方法。
背景技术
在石油天然气的开采过程中，油气井腐蚀基本上涉及所有的腐蚀类型，但H2S腐蚀和CO2腐蚀是油气井遇到的最普遍的腐蚀形式。投加缓蚀剂是一种有效的腐蚀防护措施，尤其是在高含CO2、H2S等酸性油气的开采过程中，采用缓蚀剂进行酸性气体腐蚀破坏的防治。
目前国内外所使用的缓蚀剂基本上都是吸附型缓蚀剂，如链状有机胺及其衍生物，咪唑啉及其盐或咪唑啉衍生物季胺盐类，松香胺衍生物；其它有机化合物(磺酸盐，亚胺乙酸衍生物及炔醇类)。普遍认为有机胺、有机胺盐、咪唑啉衍生物、季铵盐类缓蚀效果较好。
常用的咪唑啉、酰胺类缓蚀剂通常水溶性较差，即使进行了水溶性改造或优化(如季铵化等)，由于其分子结构中含有酰胺或胺基团，在现场使用过程中，往往与有机磷酸类阻垢剂、抑盐剂等油气田化学添加剂不配伍，极易产生分层沉淀等现象，严重影响各种药剂的使用效果。因此，在现场使用的过程中，配伍性好、适应性广、缓蚀性能优良的缓蚀剂更能够发挥良好的腐蚀防护作用，同时也不影响其他化学药剂的使用性能。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提供一种制备方法简单，且缓蚀效果和水溶性较好的含三键双咪唑啉类化合物及含三键双咪唑啉类二氧化碳缓蚀剂及二氧化碳缓蚀剂的制备方法。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种含三键双咪唑啉类化合物，包括含三键双咪唑啉类化合物具有如下结构通式：
式中的R为碳原子数量为4或8的直链烷基。
一种含三键双咪唑啉类二氧化碳缓蚀剂，包括以下组分：
含三键双咪唑啉化合物40－60重量％；
非离子表面活性剂3－5重量％；
低分子醇溶剂46－57重量％；
其中，含三键双咪唑啉化合物具有如下结构通式：
式中的R为碳原子数量为4或8的直链烷基。
所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚；其中，所述的聚氧乙烯醚的OP值为10；所述低分子醇溶剂为甲醇、乙醇。
一种含三键双咪唑啉类二氧化碳缓蚀剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：制备含三键双咪唑啉类化合物：
在反应器中按一定顺序加入摩尔比为1.0：1.5～2.5的二元有机羧酸和多胺，搅拌，在搅拌条件下升温至110-150℃开始回流，保持回流1.0～2.0h；再升温至140～180℃，回流3.0～6.0h进行酰胺化反应；继续升温至220～280℃回流3.0-10.0h进行环化反应，得到双咪唑啉中间体；将双咪唑啉中间体温度降至70-100℃，按照摩尔比双咪唑啉中间体：含三键的化合物＝ 1.0：1.5-2.5加入含三键化合物，再升温至100-150℃，继续反应3.0-6.0h，得到棕黄色均一粘稠液体，即为目标产物－含三键双咪唑啉化合物，备用；
步骤2：按照质量百分比分别称取含三键双咪唑啉化合物、非离子表面活性剂和低分子醇溶剂，将含三键双咪唑啉化合物与非离子表面活性剂、低分子醇溶剂互相混合，搅拌均匀，即得到含三键双咪唑啉类二氧化碳缓蚀剂。
所述二元有机羧酸为：己二酸或癸二酸。
所述多胺为：二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或多乙烯多胺。
所述含三键化合物为丙炔氯。
所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚；其中，所述的聚氧乙烯醚的OP值为10；所述低分子醇溶剂为甲醇、乙醇。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明采用二元羧酸与多胺分子间脱水、分子内脱水反应，与含三键化合物进一步反应，生成的含三键双咪唑啉化合物，分子中含有两个二氮五元杂环、含三键基团等多个活性吸附中心，形成的有机吸附膜对碳钢具有更好的保护作用。
本发明提供的缓蚀剂在高矿化度油气田产出液中具有良好的水溶性，无需用低分子醇等溶剂分散就可溶解。
本发明所提供的缓蚀剂可用于油气田含二氧化碳的油井、气井，地面集输管线，以及水处理***设备管线的腐蚀防护。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
在反应器中按一定顺序加入摩尔比为1.0：1.5的癸二酸、二乙烯三胺，在搅拌条件下升温至110℃，此时有液体分出，保持回流1h；再升温至140 ℃，回流3h进行酰胺化反应；继续升温至280℃回流3h进行环化反应，得到双咪唑啉中间体；
将双咪唑啉中间体温度降至70℃，按照摩尔比双咪唑啉中间体：丙炔氯＝1.0：1.5加入丙炔氯，再升温至100℃，继续反应3h，得到棕黄色均一粘稠液体，即为目标产物－含三键双咪唑啉化合物。
将含量为：含三键双咪唑啉：40重量％，OP-10：3.0重量％，乙醇：57 重量％，互相混合，搅拌均匀。最好取范围值的高、中、低三个值。其中， OP值为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚的OP值。
实施例2
在反应器中按一定顺序加入摩尔比为1.0：1.7的己二酸、三乙烯四胺，在搅拌条件下升温至120℃，此时有液体分出，保持回流1.4h；再升温至160 ℃，回流4h进行酰胺化反应；继续升温至260℃回流4.5h进行环化反应，得到双咪唑啉中间体。
将双咪唑啉中间体温度降至85℃，按照摩尔比双咪唑啉中间体：丙炔氯＝1.0：1.8加入丙炔氯，再升温至130℃，继续反应4h，得到棕黄色均一粘稠液体，即为目标产物－含三键双咪唑啉化合物。
将含量为：含三键双咪唑啉：45重量％，OP-10：3.5重量％，甲醇：51.5 重量％，互相混合，搅拌均匀。
实施例3
在反应器中按一定顺序加入摩尔比约为1.0：2.05的癸二酸、四乙烯五胺，在搅拌条件下升温至135℃，此时有液体分出，保持回流1.8h；再升温至170 ℃，回流5h进行酰胺化反应；继续升温至240℃回流6h进行环化反应，得到双咪唑啉中间体。
将双咪唑啉中间体温度降至90℃，按照摩尔比双咪唑啉中间体：丙炔氯＝1.0：1.7比例加入丙炔氯，再升温至145℃，继续反应5h，得到棕黄色均一粘稠液体，即为目标产物－含三键双咪唑啉化合物。
将含量为：含三键双咪唑啉：50重量％，OP-10：4.0重量％，甲醇：46 重量％，互相混合，搅拌均匀。
实施例4
在反应器中按一定顺序加入摩尔比约为1.0：2.5的己二酸、多乙烯多胺，在搅拌条件下升温至150℃，此时有液体分出，保持回流2h；再升温至180 ℃，回流6h进行酰胺化反应；继续升温至220℃回流10h进行环化反应，得到双咪唑啉中间体。
将双咪唑啉中间体温度降至100℃，按照摩尔比多胺：丙炔氯＝1.0：2.5 加入丙炔氯，再升温至160℃，继续反应6h，得到棕黄色均一粘稠液体，即为目标产物－含三键双咪唑啉化合物。
将含量为：含三键双咪唑啉(实施例4)：60重量％，OP-10：5重量％，甲醇：52重量％，互相混合，搅拌均匀。
实施例5
为了检验本发明含三键双咪唑啉类二氧化碳缓蚀剂在CO2环境中的缓蚀性能，进行了实验评价。试片为N80，实验介质由分析纯化学试剂和二次蒸馏水配制而成，其组成见表1：
表1
实验介质配制好后，首先通高纯N2除氧12h以上，然后通CO21h，最后溶液澄清，备用。
将N80钢腐蚀试片(尺寸71.00mm×12.92mm×1.50mm)，用金相砂纸逐级打磨抛光，使其各表面及棱、角、孔各处的光洁度一致，然后用蒸馏水冲洗，丙酮脱脂去油后干燥称重备用。进行腐蚀失重实验测试时，将处理好的试片浸没于CO2饱和的模拟油田水介质中(温度控制在80±1℃)密闭挂片168h后，取出试片，清除腐蚀产物，经蒸馏水和丙酮清洗后干燥至恒重，精确称取试片重量。由腐蚀实验前后试片的失重量计算腐蚀速度和所加含三键双咪唑啉缓蚀剂的缓蚀效率。
表2
一种含三键双咪唑啉类化合物，包括含三键双咪唑啉类化合物具有如下结构通式：
式中的R为碳原子数量为4或8的直链烷基。其中，分子中含有两个二氮五元杂环、含三键基团等多个活性吸附中心，形成的有机吸附膜对碳钢具有更好的保护作用。
一种含三键双咪唑啉类二氧化碳缓蚀剂，该缓蚀剂以其总为基准含有：
含三键双咪唑啉季铵盐40－60重量％；
非离子表面活性剂3－5重量％；
低分子醇溶剂46－57重量％；
其中，含三键双咪唑啉化合物具有如下结构通式：
式中的R为碳原子数量为4或8的直链烷基。
进一步，所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚；其中，所述的聚氧乙烯醚的OP值为10。
进一步，所述低分子醇溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇或乙二醇。
本发明采用二元羧酸与多胺分子间脱水、分子内脱水反应，与含三键化合物进一步反应，生成的含三键双咪唑啉化合物，分子中含有两个二氮五元杂环、含三键基团等多个活性吸附中心，形成的有机吸附膜对碳钢具有更好的保护作用。
本发明提供的缓蚀剂在高矿化度油气田产出液中具有良好的水溶性，无需用低分子醇等溶剂分散就可溶解。
本发明所提供的缓蚀剂可用于油气田含二氧化碳的油井、气井，地面集输管线，以及水处理***设备管线的腐蚀防护。
本发明二氧化碳缓蚀剂包括：(A)含三键双咪唑啉化合物、(B)非离子表面活性剂、(C)低分子醇溶剂。本发明所提供的二氧化碳缓蚀剂，缓蚀性能好、配伍性能好、易溶于水。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种含三键双咪唑啉类化合物，其特征在于，所述的含三键双咪唑啉类化合物具有如下结构通式：
式中的R为碳原子数量为4或8的直链烷基。
2.一种含三键双咪唑啉类二氧化碳缓蚀剂，其特征在于，包括以下组分：
含三键双咪唑啉化合物40－60重量％；
非离子表面活性剂3－5重量％；
低分子醇溶剂46－57重量％；
其中，含三键双咪唑啉化合物具有如下结构通式：
式中的R为碳原子数量为4或8的直链烷基。
3.根据权利要求2所述的含三键双咪唑啉类二氧化碳缓蚀剂，其特征在于，所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚；其中，所述的聚氧乙烯醚的OP值为10；所述低分子醇溶剂为甲醇、乙醇。
4.一种制备权利要求2所述的含三键双咪唑啉类二氧化碳缓蚀剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：制备含三键双咪唑啉类化合物：
在反应器中按一定顺序加入摩尔比为1.0：1.5～2.5的二元有机羧酸和多胺，搅拌，在搅拌条件下升温至110-150℃开始回流，保持回流1.0～2.0h；再升温至140～180℃，回流3.0～6.0h进行酰胺化反应；继续升温至220～280℃回流3.0-10.0h进行环化反应，得到双咪唑啉中间体；将双咪唑啉中间体温度降至70-100℃，按照摩尔比双咪唑啉中间体：含三键的化合物＝1.0：1.5-2.5加入含三键化合物，再升温至100-150℃，继续反应3.0-6.0h，得到棕黄色均一粘稠液体，即为目标产物－含三键双咪唑啉化合物，备用；其中，所述二元有机羧酸为：己二酸或癸二酸；所述多胺为：二乙烯三胺；所述含三键化合物为丙炔氯；
步骤2：按照质量百分比分别称取含三键双咪唑啉化合物、非离子表面活性剂和低分子醇溶剂，将含三键双咪唑啉化合物与非离子表面活性剂、低分子醇溶剂互相混合，搅拌均匀，即得到含三键双咪唑啉类二氧化碳缓蚀剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚；其中，所述的聚氧乙烯醚的OP值为10；所述低分子醇溶剂为甲醇、乙醇。
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