CN113234473A - 一种油田用液体脱硫剂及其制备和应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开及一种油田用液体脱硫剂及其制备和应用方法，属于化学石油助剂技术领域。所述油田用液体脱硫剂，由主剂、增效剂、活化剂、分散剂和咪唑化合物组成，兼具醛胺缩合三嗪化合物液体脱硫剂的脱硫优势，具有显著的脱硫效果；此外本发明所述液体脱硫剂中咪唑类化合物，充分发挥有机溶剂和离子液体脱硫的叠加作用，显著提升脱硫剂产品的脱硫效果，降低脱硫过程中脱硫剂的用量；本发明液体脱硫剂，其主剂为同时含有羟基和胺基的双功能三嗪化合物，具有更加显著的脱硫效果；本发明生产工艺简单，较现有技术相比在主剂制备过程中减少了蒸馏工艺，降低了产品能耗和生产成本，具有广阔的应用前景。

Description

一种油田用液体脱硫剂及其制备和应用方法
技术领域
本发明涉及一种油田用液体脱硫剂及其制备和应用方法，属于化学石油助剂技术领域。
背景技术
在油气田开发过程中，原油在地下经微生物分解会产生硫化氢、原油中有机硫在经过高温或水热裂解后也可产生硫化氢。硫化氢是一种剧毒气体，对人体危害严重。就石油行业而言，H2S气体的分布非常广泛，威胁着钻采生产过程的每一个环节，甚至危害油田工人的健康。针对微生物SRB细菌导致的硫化氢问题，可以通过添加杀菌剂和液体脱硫剂两种方法解决；而针对油层原生的硫化氢，只能通过添加脱硫剂来解决。因此，液体脱硫剂在石油工业中的应用愈加广泛。
目前，常用的脱硫剂为三嗪类脱硫剂，与其他脱硫剂相比，三嗪类脱硫具有与H2S反应速度、选择性方面具有显著优势，是油田采出液处理过程中最常用的脱硫剂产品。但应用效果表明三嗪类脱硫剂为碱性脱硫剂，容易导致油田产液中存在大量的钙镁离子，产生较强的腐蚀作用；且在高H2S油田中由于三嗪类脱硫剂硫容量较低导致用量较大，成本增加。由此，开发新型的油田用液体脱硫剂成为研究的热点。如专利201810253049.6公开了一种油田采出液用液体脱硫剂及其制备方法，首先以摩尔比为(l～2.5）：1的有机胺和醛类化合物为原料，乙醇为溶剂，采用醛胺缩合的方法合成三嗪化合物，然后对其进行脱水提纯得到主剂，再添加增效剂、活化剂和分散剂进行复配制备而成；该液体脱硫剂的主剂为同时含有羟基和胺基的双功能三嗪化合物，增效剂能高效溶解硫化氢，活化剂能大幅度提高主剂同硫化氢的反应速率，分散剂能使产品迅速扩散；该液体脱硫剂具有高效的硫容量，可用于油田采出液的硫化氢脱除，并且可直接添加到油田产液中使用。但比较上述专利技术可以发现，上述液体脱硫剂均为化学试剂，大量使用会对环境产生一定的负面效应，其在脱硫剂中的减量成为必然的发展趋势，也是目前制约油田采出液脱硫的瓶颈因素。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种油田用液体脱硫剂及其制备和应用方法，该液体脱硫剂兼具醛胺缩合三嗪化合物液体脱硫剂的脱硫优势，具有显著的脱硫效果；此外本发明所述液体脱硫剂中咪唑类化合物，充分发挥有机溶剂和离子液体脱硫的叠加作用，显著提升脱硫剂产品的脱硫效果，降低脱硫过程中脱硫剂的用量。
本发明通过下述技术方案实现上述技术效果：
一种油田用液体脱硫剂，由主剂、增效剂、活化剂、分散剂和咪唑化合物组成，其中所述主剂的质量分数为65～75%，所述增效剂的质量分数为2～5%，所述活化剂的质量分数为0.5～2%，所述咪唑类化合物的质量分数为0～10%，其余为所述分散剂；所述主剂是以有机胺和醛类化合物为原料、乙醇为溶剂，经缩合反应而成，其中所述有机胺与所述醛类化合物摩尔比为（2～3）:1，所述乙醇与所述醛类化合物的质量比为（0.2～0.4）：1。
进一步的，所述有机胺为乙醇胺和N，N-二甲基乙酰胺的混合物，其N，N-二甲基乙酰胺与混合物的摩尔比为（0.1～0.2）：1。
进一步的，所述醛类化合物为甲醛溶液、苯甲醛、三聚甲醛、多聚甲醛中的一种。
进一步的，所述增效剂为对苯二酚或对甲苯酚。
进一步的，所述活化剂为二异丙胺。
进一步的，所述分散剂为甲醇或乙醇。
优选的，所述乙醇胺为单乙醇胺和三乙醇胺的混合物，其质量比为4:1。
优选的，所述醛类化合物为多聚甲醛。
所述咪唑化合物为咪唑和水溶性咪唑啉中的一种或两者的混合物。
优选的，所述咪唑化合物为咪唑和水溶性咪唑啉的混合物，其质量比为1:2。
本发明还提供一种油田用液体脱硫剂的制备方法，所述制备方法具体包括如下步骤：
（1）先将计量好的醛类化合物和乙醇加入反应釜中，再将有机胺抽入高位滴加槽，常温搅拌滴加有机胺，控制滴加速度，保证反应温度不超过50℃；滴加完成后，搅拌反应1～2h，制得主剂；
（2）取步骤（1）所述主剂，按计量加入增效剂、活化剂、分散剂和咪唑化合物，搅拌至混合均匀，即制得油田用液体脱硫剂。
本发明还提供一种油田用液体脱硫剂的应用方法，其在油田采出液或产液中的用量为200～400mg/L。
本发明提供一种油田用液体脱硫剂及其制备和应用方法，与现有技术相比，具有以下显著优势：
（1）本发明液体脱硫剂兼具醛胺缩合三嗪化合物液体脱硫剂的脱硫优势，具有显著的脱硫效果；此外本发明所述液体脱硫剂中咪唑类化合物，充分发挥有机溶剂和离子液体脱硫的叠加作用，显著提升脱硫剂产品的脱硫效果，降低脱硫过程中脱硫剂的用量；
（2）本发明液体脱硫剂，其主剂为同时含有羟基和胺基的双功能三嗪化合物，增效剂能高效溶解硫化氢，活化剂能大幅度提高主剂同硫化氢的反应速率，分散剂能使产品迅速扩散；该液体脱硫剂具有高效的硫容量，可用于油田采出液或油田产液中使用，具有更加显著的脱硫效果；
（3）本发明生产工艺简单，较现有技术相比在主剂制备过程中减少了蒸馏工艺，降低了产品能耗和生产成本，且投放使用方便，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
实施例1
一种油田用液体脱硫剂，由主剂、增效剂、活化剂、分散剂和咪唑化合物组成，其中所述主剂的质量分数为70%，所述增效剂的质量分数为3%，所述活化剂的质量分数为1%，所述咪唑类化合物的质量分数为5%，其余为所述分散剂；所述液体脱硫剂的制备方法如下：
（1）先将计量好的多聚甲醛和乙醇加入反应釜中，再将有机胺抽入高位滴加槽，常温搅拌滴加有机胺，控制滴加速度，保证反应温度不超过50℃；滴加完成后，搅拌反应2h，制得主剂；其中所述有机胺与所述醛类化合物摩尔比为2.5:1，所述乙醇与所述醛类化合物的质量比为0.3：1；所述有机胺为乙醇胺和N，N-二甲基乙酰胺的混合物，其N，N-二甲基乙酰胺与混合物的摩尔比为0.2：1；所述乙醇胺为单乙醇胺和三乙醇胺的混合物，其质量比为4:1；
（2）取步骤（1）所述主剂，按计量加入增效剂、活化剂、分散剂和咪唑化合物，搅拌至混合均匀，即制得油田用液体脱硫剂；其中所述增效剂为对苯二酚，所述活化剂为二异丙胺，所述分散剂为乙醇；所述咪唑化合物为咪唑和水溶性咪唑啉的混合物，其质量比为1:2。
实施例2
一种油田用液体脱硫剂，由主剂、增效剂、活化剂、分散剂和咪唑化合物组成，其中所述主剂的质量分数为70%，所述增效剂的质量分数为3%，所述活化剂的质量分数为1%，所述咪唑类化合物的质量分数为5%，其余为所述分散剂；所述液体脱硫剂的制备方法如下：
（1）先将计量好的多聚甲醛和乙醇加入反应釜中，再将有机胺抽入高位滴加槽，常温搅拌滴加有机胺，控制滴加速度，保证反应温度不超过50℃；滴加完成后，搅拌反应2h，制得主剂；其中所述有机胺与所述醛类化合物摩尔比为2.5:1，所述乙醇与所述醛类化合物的质量比为0.3：1；所述有机胺为乙醇胺和N，N-二甲基乙酰胺的混合物，其N，N-二甲基乙酰胺与混合物的摩尔比为0.2：1；所述乙醇胺为单乙醇胺；
（2）取步骤（1）所述主剂，按计量加入增效剂、活化剂、分散剂和咪唑化合物，搅拌至混合均匀，即制得油田用液体脱硫剂；其中所述增效剂为对苯二酚，所述活化剂为二异丙胺，所述分散剂为乙醇；所述咪唑化合物为咪唑和水溶性咪唑啉的混合物，其质量比为1:2。
实施例3
一种油田用液体脱硫剂，由主剂、增效剂、活化剂、分散剂和咪唑化合物组成，其中所述主剂的质量分数为70%，所述增效剂的质量分数为3%，所述活化剂的质量分数为1%，所述咪唑类化合物的质量分数为5%，其余为所述分散剂；所述液体脱硫剂的制备方法如下：
（1）先将计量好的多聚甲醛和乙醇加入反应釜中，再将有机胺抽入高位滴加槽，常温搅拌滴加有机胺，控制滴加速度，保证反应温度不超过50℃；滴加完成后，搅拌反应2h，制得主剂；其中所述有机胺与所述醛类化合物摩尔比为2.5:1，所述乙醇与所述醛类化合物的质量比为0.3：1；所述有机胺为乙醇胺和N，N-二甲基乙酰胺的混合物，其N，N-二甲基乙酰胺与混合物的摩尔比为0.2：1；所述乙醇胺为三乙醇胺；
（2）取步骤（1）所述主剂，按计量加入增效剂、活化剂、分散剂和咪唑化合物，搅拌至混合均匀，即制得油田用液体脱硫剂；其中所述增效剂为对苯二酚，所述活化剂为二异丙胺，所述分散剂为乙醇；所述咪唑化合物为咪唑和水溶性咪唑啉的混合物，其质量比为1:2。
实施例4
一种油田用液体脱硫剂，由主剂、增效剂、活化剂、分散剂和咪唑化合物组成，其中所述主剂的质量分数为70%，所述增效剂的质量分数为3%，所述活化剂的质量分数为1%，所述咪唑类化合物的质量分数为5%，其余为所述分散剂；所述液体脱硫剂的制备方法如下：
（1）先将计量好的多聚甲醛和乙醇加入反应釜中，再将有机胺抽入高位滴加槽，常温搅拌滴加有机胺，控制滴加速度，保证反应温度不超过50℃；滴加完成后，搅拌反应2h，制得主剂；其中所述有机胺与所述醛类化合物摩尔比为2.5:1，所述乙醇与所述醛类化合物的质量比为0.3：1；所述有机胺为乙醇胺和N，N-二甲基乙酰胺的混合物，其N，N-二甲基乙酰胺与混合物的摩尔比为0.2：1；所述乙醇胺为单乙醇胺和三乙醇胺的混合物，其质量比为4:1；
（2）取步骤（1）所述主剂，按计量加入增效剂、活化剂、分散剂和咪唑化合物，搅拌至混合均匀，即制得油田用液体脱硫剂；其中所述增效剂为对苯二酚，所述活化剂为二异丙胺，所述分散剂为乙醇；所述咪唑化合物为咪唑。
实施例5
一种油田用液体脱硫剂，由主剂、增效剂、活化剂、分散剂和咪唑化合物组成，其中所述主剂的质量分数为70%，所述增效剂的质量分数为3%，所述活化剂的质量分数为1%，所述咪唑类化合物的质量分数为5%，其余为所述分散剂；所述液体脱硫剂的制备方法如下：
（1）先将计量好的多聚甲醛和乙醇加入反应釜中，再将有机胺抽入高位滴加槽，常温搅拌滴加有机胺，控制滴加速度，保证反应温度不超过50℃；滴加完成后，搅拌反应2h，制得主剂；其中所述有机胺与所述醛类化合物摩尔比为2.5:1，所述乙醇与所述醛类化合物的质量比为0.3：1；所述有机胺为乙醇胺和N，N-二甲基乙酰胺的混合物，其N，N-二甲基乙酰胺与混合物的摩尔比为0.2：1；所述乙醇胺为单乙醇胺和三乙醇胺的混合物，其质量比为4:1；
（2）取步骤（1）所述主剂，按计量加入增效剂、活化剂、分散剂和咪唑化合物，搅拌至混合均匀，即制得油田用液体脱硫剂；其中所述增效剂为对苯二酚，所述活化剂为二异丙胺，所述分散剂为乙醇；所述咪唑化合物为水溶性咪唑啉。
实施例6
一种油田用液体脱硫剂，由主剂、增效剂、活化剂、分散剂和咪唑化合物组成，其中所述主剂的质量分数为70%，所述增效剂的质量分数为3%，所述活化剂的质量分数为1%，所述咪唑类化合物的质量分数为5%，其余为所述分散剂；所述液体脱硫剂的制备方法如下：
（1）先将计量好的多聚甲醛和乙醇加入反应釜中，再将有机胺抽入高位滴加槽，常温搅拌滴加有机胺，控制滴加速度，保证反应温度不超过50℃；滴加完成后，搅拌反应2h，制得主剂；其中所述有机胺与所述醛类化合物摩尔比为2.5:1，所述乙醇与所述醛类化合物的质量比为0.3：1；所述有机胺为乙醇胺和N，N-二甲基乙酰胺的混合物，其N，N-二甲基乙酰胺与混合物的摩尔比为0.2：1；所述乙醇胺为单乙醇胺和三乙醇胺的混合物，其质量比为4:1；
（2）取步骤（1）所述主剂，按计量加入增效剂、活化剂、分散剂和咪唑化合物，搅拌至混合均匀，即制得油田用液体脱硫剂；其中所述增效剂为对苯二酚，所述活化剂为二异丙胺，所述分散剂为乙醇；所述咪唑化合物为咪唑和水溶性咪唑啉的混合物，其质量比为1:1。
实施例7
一种油田用液体脱硫剂，由主剂、增效剂、活化剂、分散剂和咪唑化合物组成，其中所述主剂的质量分数为70%，所述增效剂的质量分数为3%，所述活化剂的质量分数为1%，其余为所述分散剂；所述液体脱硫剂的制备方法如下：
（1）先将计量好的多聚甲醛和乙醇加入反应釜中，再将有机胺抽入高位滴加槽，常温搅拌滴加有机胺，控制滴加速度，保证反应温度不超过50℃；滴加完成后，搅拌反应2h，制得主剂；其中所述有机胺与所述醛类化合物摩尔比为2.5:1，所述乙醇与所述醛类化合物的质量比为0.3：1；所述有机胺为乙醇胺和N，N-二甲基乙酰胺的混合物，其N，N-二甲基乙酰胺与混合物的摩尔比为0.2：1；所述乙醇胺为单乙醇胺和三乙醇胺的混合物，其质量比为4:1；
（2）取步骤（1）所述主剂，按计量加入增效剂、活化剂和分散剂，搅拌至混合均匀，即制得油田用液体脱硫剂；其中所述增效剂为对苯二酚，所述活化剂为二异丙胺，所述分散剂为乙醇。
实施例8 油田采出液脱硫性能对比实验
采用上述七个实施例所得液体脱硫剂与目前油田广泛应用的均三嗪脱硫剂进行性能对比，其中脱硫能力检测方法参考ASTM D4810-2006(2015)《使用着色长度检测管测定天然气中的硫化氢的标准试验方法》。以脱硫率评估脱硫剂的脱硫性能好坏，脱硫率越高，脱硫性能越好。
实验原料：新鲜油田采出液；
评价方式：现场脱硫检测实验；
药剂浓度：300mg/L；
实验结果如表1所示：
表1 脱硫效果对比情况表
药剂名称 硫化氢含量（ppm） 脱硫率（%）
空白 1520 —
均三嗪脱硫剂 434 71.45
实施例1脱硫剂 45 97.04
实施例2脱硫剂 107 92.96
实施例3脱硫剂 219 85.59
实施例4脱硫剂 245 83.88
实施例5脱硫剂 280 81.57
实施例6脱硫剂 138 90.92
实施例7脱硫剂 310 79.61
专利201810253049.6实施例9脱硫剂 195 87.17
上述实验结果表明，本发明液体脱硫剂具有显著的脱硫效果，在较低的添加量下能够有效实现油田采出液的脱硫，与目前常用的均三嗪脱硫剂技术效果差异显著。实施例1-7所述脱硫剂的脱硫效果存在差异，说明了在本发明中原料组成及比例对产品的脱硫效果有着显著的影响；专利201810253049.6实施例9脱硫剂的脱硫效果显著低于公开的技术效果，分析原因在于降低了脱硫剂的浓度。综合分析，实施例1为本发明最佳实施例，目前已广泛用于中国石油化工股份有限公司江汉油田。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对被发明进行了详细的说明，但对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而对这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种油田用液体脱硫剂，其特征在于所述液体脱硫剂由主剂、增效剂、活化剂、分散剂和咪唑化合物组成，其中所述主剂的质量分数为65～75%，所述增效剂的质量分数为2～5%，所述活化剂的质量分数为0.5～2%，所述咪唑类化合物的质量分数为0～10%，其余为所述分散剂；所述主剂是以有机胺和醛类化合物为原料、乙醇为溶剂，经缩合反应而成，其中所述有机胺与所述醛类化合物摩尔比为（2～3）:1，所述乙醇与所述醛类化合物的质量比为（0.2～0.4）：1。
2.根据权利要求1所述的一种油田用液体脱硫剂，其特征在于所述有机胺为乙醇胺和N，N-二甲基乙酰胺的混合物，其N，N-二甲基乙酰胺与混合物的摩尔比为（0.1～0.2）：1。
3.根据权利要求1所述的一种油田用液体脱硫剂，其特征在于所述醛类化合物为甲醛溶液、苯甲醛、三聚甲醛、多聚甲醛中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种油田用液体脱硫剂，其特征在于所述增效剂为对苯二酚或对甲苯酚；所述活化剂为二异丙胺；所述分散剂为甲醇或乙醇。
5.根据权利要求2所述的一种油田用液体脱硫剂，其特征在于所述乙醇胺为单乙醇胺和三乙醇胺的混合物，其质量比为4:1。
6.根据权利要求3所述的一种油田用液体脱硫剂，其特征在于所述醛类化合物为多聚甲醛。
7.根据权利要求1所述的一种油田用液体脱硫剂，其特征在于所述咪唑化合物为咪唑和水溶性咪唑啉中的一种或两者的混合物。
8.根据权利要求7所述的一种油田用液体脱硫剂，其特征在于所述咪唑化合物为咪唑和水溶性咪唑啉的混合物，其质量比为1:2。
9.根据权利要求1所述的一种油田用液体脱硫剂，其特征在于所述液体脱硫剂的制备方法具体包括如下步骤：
（1）先将计量好的醛类化合物和乙醇加入反应釜中，再将有机胺抽入高位滴加槽，常温搅拌滴加有机胺，控制滴加速度，保证反应温度不超过50℃；滴加完成后，搅拌反应1～2h，制得主剂；
（2）取步骤（1）所述主剂，按计量加入增效剂、活化剂、分散剂和咪唑化合物，搅拌至混合均匀，即制得油田用液体脱硫剂。
10.根据权利要求1所述的一种油田用液体脱硫剂，其特征在于所述液体脱硫剂在油田采出液或产液中的用量为200～400mg/L。
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