本發(fā)明屬于油田化學(xué)品領(lǐng)域,具體涉及到一種復(fù)合咪唑啉緩蝕劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
：原油開(kāi)采、生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中一直伴隨著金屬腐蝕的發(fā)生，從原油輸送管線(xiàn)到生產(chǎn)工藝設(shè)備都會(huì)遭到不同程度的金屬腐蝕，它們給油田穩(wěn)定生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的安全隱患，嚴(yán)重的會(huì)造成原油輸送管線(xiàn)腐蝕穿孔，導(dǎo)致環(huán)境嚴(yán)重污染。腐蝕發(fā)生的主要原因是，油水混合液中所含的h2s、co2和高鹽類(lèi)等腐蝕介質(zhì)的直接侵蝕，從而引起的電化學(xué)腐蝕、氫脆等金屬腐蝕。緩蝕劑控制金屬腐蝕是油田開(kāi)采行業(yè)普遍采用的行之有效的方法，其中使用最廣泛和收效最顯著的緩蝕劑是咪唑啉類(lèi)緩蝕劑。但是，當(dāng)前使用的咪唑啉類(lèi)緩蝕劑普遍適用于硫化氫和二氧化碳共存體系下的腐蝕環(huán)境。目前，油田生產(chǎn)中出現(xiàn)的典型案例是：原油采出端處于純二氧化碳腐蝕環(huán)境，在原油輸送、生產(chǎn)和儲(chǔ)存過(guò)程中，由于硫酸鹽還原菌的滋生產(chǎn)生硫化氫，從而造成生產(chǎn)系統(tǒng)、輸送管線(xiàn)和儲(chǔ)存艙室中出現(xiàn)硫化氫和二氧化碳共存的腐蝕，因此，研發(fā)在這兩種環(huán)境下的均具有高效性能的緩蝕劑具有重要實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有咪唑啉類(lèi)緩蝕劑不能在純二氧化碳環(huán)境下和硫化氫與二氧化碳共存環(huán)境下同時(shí)具有良好緩蝕性能的局限性。本發(fā)明分別進(jìn)行咪唑啉的季胺化和咪唑啉的醚化反應(yīng)，先選擇性的合成了具有兩個(gè)咪唑啉環(huán)的季胺鹽增強(qiáng)了在硫化氫和二氧化碳共存環(huán)境下產(chǎn)品的緩蝕性能，通過(guò)選擇性的咪唑啉醚化反應(yīng)合成了一種在純二氧化碳環(huán)境下具有優(yōu)異緩蝕性能的咪唑啉醚化衍生物，并且在此基礎(chǔ)上進(jìn)行復(fù)配增效研究，制備了一種復(fù)合咪唑啉緩蝕劑，可以解決上述兩種不同環(huán)境下的金屬腐蝕問(wèn)題，在原油開(kāi)采、生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中具有普遍適用性，避免使用兩種不同的緩蝕劑，對(duì)油田穩(wěn)定生產(chǎn)具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。一種復(fù)合咪唑啉緩蝕劑，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的重量百分比為20％-30％，咪唑啉化合物ⅲ的重量百分比為20％-30％、乙二醇的重量百分比為5％，其余為水；上述咪唑啉化合物ⅱ是多咪唑啉的季胺鹽，其通式為：上述咪唑啉化合物ⅲ是咪唑啉醚化后的衍生物，其通式為：其中r為十五烷基、十七烷基、十七烯基、環(huán)己烯基、苯基中的一種，優(yōu)選十七烯基；n為2、3、4或5。本發(fā)明還提供了上述復(fù)合啉緩蝕劑的制備方法，包括步驟如下：1)將咪唑啉化合化合物ⅰ和1,4-雙(氯甲基)苯按照1.8-2.2：1的摩爾比加入到裝有攪拌、冷凝器、分水器及溫度計(jì)的高溫反應(yīng)釜內(nèi)，加入適量催化劑，通n2排除體系內(nèi)空氣，開(kāi)攪拌并逐漸升溫，控制溫度在135-140℃反應(yīng)2-3小時(shí)，得到咪唑啉化合物ⅱ；催化劑為：氫氧化鉀、氫氧化鈉、甲醇鈉；2)咪唑啉化合物ⅰ與環(huán)氧丙烷反應(yīng)生成咪唑啉化合物ⅲ在裝有攪拌、冷凝器、分水器及溫度計(jì)的高溫反應(yīng)釜內(nèi)，加入適量催化劑，通n2排除體系內(nèi)空氣，將咪唑啉化合化合物ⅰ和環(huán)氧丙烷按照1：4-6的摩爾比加入到反應(yīng)釜內(nèi)，控制溫度在125-130°反應(yīng)2-4小時(shí)，卸壓降溫后，得到咪唑啉化合物ⅲ；催化劑為：氫氧化鉀、氫氧化鈉、甲醇鈉；3)咪唑啉化合物ⅱ、咪唑啉化合物ⅲ、醇和水按照上述比例進(jìn)行復(fù)配，制得復(fù)合咪唑啉緩蝕劑。本發(fā)明復(fù)合咪唑啉緩蝕劑的水溶性好，在純二氧化碳環(huán)境下和硫化氫與二氧化碳共存環(huán)境下兼具良好的緩蝕性能，有效抑制采油生產(chǎn)過(guò)程中金屬腐蝕的發(fā)生，具有普適性。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明所涉及的原料均為市售商品或已知化合物，實(shí)施例1-3中涉及的咪唑啉化合物i采用以下方法自己制備得到：將多乙烯多胺和有機(jī)酸按照1.15-1.2：1的摩爾比加入到裝有攪拌、冷凝器、分水器及溫度計(jì)的高溫反應(yīng)釜內(nèi)，加入帶水劑二甲苯，通n2排除體系內(nèi)空氣，開(kāi)攪拌并逐漸升溫，控制溫度在130-135℃下反應(yīng)1.5-3小時(shí)，再繼續(xù)升溫至235℃保溫2-3小時(shí)，直至將二甲苯和多余的物料蒸出完畢，得到咪唑啉化合物ⅰ。其中多乙烯多胺為二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺中的一種，優(yōu)選三乙烯四胺；有機(jī)酸選自月桂酸、硬脂酸、十八(碳)烯酸中的一種，優(yōu)選十八(碳)烯酸。反應(yīng)式如下：實(shí)施例1步驟一將三乙烯四胺和十八(碳)烯酸按照1.2：1的摩爾比加入到裝有攪拌、冷凝器、分水器及溫度計(jì)的高溫反應(yīng)釜內(nèi)，加入帶水劑二甲苯60g，通n2排除體系內(nèi)空氣，開(kāi)攪拌并逐漸升溫，控制溫度在135℃反應(yīng)2小時(shí)，再繼續(xù)升溫至235℃保溫3小時(shí)，直至將二甲苯和多余的物料蒸出完畢，得到咪唑啉化合物ⅰ。步驟二將步驟一中得到的咪唑啉化合化合物ⅰ和1,4-雙(氯甲基)苯按照2.1：1的摩爾比加入到裝有攪拌、冷凝器、分水器及溫度計(jì)的高溫反應(yīng)釜內(nèi)，加入適量甲醇鈉作為催化劑，通n2排除體系內(nèi)空氣，開(kāi)攪拌并逐漸升溫，控制溫度在135-140℃下反應(yīng)2小時(shí)，得到咪唑啉化合物ⅱ。步驟三在裝有攪拌、冷凝器、分水器及溫度計(jì)的高溫反應(yīng)釜內(nèi)，加入適量甲醇鈉作為催化劑，通n2排除體系內(nèi)空氣，將步驟一中得到的咪唑啉化合化合物ⅰ和環(huán)氧丙烷按照1：4的摩爾比加入到反應(yīng)釜內(nèi)，控制溫度在125-130℃下反應(yīng)2小時(shí)，卸壓降溫后，得到咪唑啉化合物ⅲ。步驟四:咪唑啉化合物ⅱ20％、咪唑啉化合物ⅲ30％、乙二醇5％和水45％復(fù)配，即得到復(fù)合咪唑啉緩蝕劑1號(hào)。實(shí)施例2步驟一將二乙烯三胺和月桂酸按照1.15：1的摩爾比加入到裝有攪拌、冷凝器、分水器及溫度計(jì)的高溫反應(yīng)釜內(nèi)，加入帶水劑二甲苯60g，通n2排除體系內(nèi)空氣，開(kāi)攪拌并逐漸升溫，控制溫度在130-135℃下反應(yīng)2小時(shí)，再繼續(xù)升溫至235℃保溫2-3小時(shí)，直至將二甲苯和多余的物料蒸出完畢，得到咪唑啉化合物ⅰ。步驟二將步驟一中得到的咪唑啉化合化合物ⅰ和1,4-雙(氯甲基)苯按照2.1：1的摩爾比加入到裝有攪拌、冷凝器、分水器及溫度計(jì)的高溫反應(yīng)釜內(nèi)，加入適量甲醇鈉作為催化劑，通n2排除體系內(nèi)空氣，開(kāi)攪拌并逐漸升溫，控制溫度在135-140℃下反應(yīng)2小時(shí)，得到咪唑啉化合物ⅱ。步驟三在裝有攪拌、冷凝器、分水器及溫度計(jì)的高溫反應(yīng)釜內(nèi)，加入適量甲醇鈉作為催化劑，通n2排除體系內(nèi)空氣，將步驟一中得到的咪唑啉化合化合物ⅰ和環(huán)氧丙烷按照1：6的摩爾比加入到反應(yīng)釜內(nèi)，控制溫度在125-130℃下反應(yīng)2小時(shí)，卸壓降溫后，得到咪唑啉化合物ⅲ。步驟四:咪唑啉化合物ⅱ30％、咪唑啉化合物ⅲ20％、乙二醇5％和水45％復(fù)配，即得到復(fù)合咪唑啉緩蝕劑2號(hào)。實(shí)施例3步驟一將四乙烯五胺和十八(碳)烯酸按照1.15：1的摩爾比加入到裝有攪拌、冷凝器、分水器及溫度計(jì)的高溫反應(yīng)釜內(nèi)，加入帶水劑二甲苯60g，通n2排除體系內(nèi)空氣，開(kāi)攪拌并逐漸升溫，控制溫度在130-135℃下反應(yīng)2小時(shí)，再繼續(xù)升溫至235℃保溫2-3小時(shí)，直至將二甲苯和多余的物料蒸出完畢，得到咪唑啉化合物ⅰ。步驟二將步驟一中得到的咪唑啉化合化合物ⅰ和1,4-雙(氯甲基)苯按照2.1：1的摩爾比加入到裝有攪拌、冷凝器、分水器及溫度計(jì)的高溫反應(yīng)釜內(nèi)，加入適量甲醇鈉作為催化劑，通n2排除體系內(nèi)空氣，開(kāi)攪拌并逐漸升溫，控制溫度在135-140℃下反應(yīng)2小時(shí)，得到咪唑啉化合物ⅱ。步驟三在裝有攪拌、冷凝器、分水器及溫度計(jì)的高溫反應(yīng)釜內(nèi)，加入適量甲醇鈉作為催化劑，通n2排除體系內(nèi)空氣，將步驟一中得到的咪唑啉化合化合物ⅰ和環(huán)氧丙烷按照1：4的摩爾比加入到反應(yīng)釜內(nèi)，控制溫度在125-130℃下反應(yīng)2小時(shí)，卸壓降溫后，得到咪唑啉化合物ⅲ。步驟四:咪唑啉化合物ⅱ25％、咪唑啉化合物ⅲ25％、乙二醇5％和水45％復(fù)配，即得到復(fù)合咪唑啉緩蝕劑3號(hào)。在硫化氫和二氧化碳共存體系下緩蝕評(píng)價(jià)試驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)條件：溫度：75℃；試片材質(zhì)：q235鋼；時(shí)間：24hr；二氧化碳分壓：0.8mpa；硫化氫分壓：0.7kpa；10％的原油；實(shí)驗(yàn)水質(zhì)，如下表。實(shí)驗(yàn)水質(zhì)表項(xiàng)目單位數(shù)值na++k+mg/l12474ca2+mg/l551mg2+mg/l190cl-mg/l19178hco3-mg/l2330co32-mg/l180so42-mg/l16實(shí)驗(yàn)方法：依據(jù)sy-t5273-2000《油田采出水用緩蝕劑性能評(píng)價(jià)方法》中高壓動(dòng)態(tài)腐蝕速率及緩蝕率測(cè)定方法。注：1為實(shí)施例1-3中制備的咪唑啉化合物ii，緩蝕性能最佳的，具體為實(shí)施例2中的咪唑啉化合物ii；2為實(shí)施例1-3中制備的咪唑啉化合物iii，緩蝕性能最佳的，具體為實(shí)施例2中的咪唑啉化合物iii。在純二氧化碳體系下的緩蝕評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)條件：溫度：75℃；試片材質(zhì)：q235鋼；時(shí)間：24hr；二氧化碳?jí)毫Γ?.8mpa；10％的原油；實(shí)驗(yàn)水質(zhì)，同緩蝕劑實(shí)驗(yàn)一中的水質(zhì)表。實(shí)驗(yàn)方法：依據(jù)sy-t5273-2000《油田采出水用緩蝕劑性能評(píng)價(jià)方法》中高壓動(dòng)態(tài)腐蝕速率及緩蝕率測(cè)定方法。注：1為實(shí)施例1-3中制備的咪唑啉化合物ii，緩蝕性能最佳的，具體為實(shí)施例2中的咪唑啉化合物ii；2為實(shí)施例1-3中制備的咪唑啉化合物iii，緩蝕性能最佳的，具體為實(shí)施例2中的咪唑啉化合物iii。當(dāng)前第1頁(yè)12