去除油田污水中硫化氫、二氧化碳的絡合劑及其制備方法
【技術領域】：
[0001] 本發明涉及一種防腐絡合劑，特別是去除油田污水中硫化氫、二氧化碳絡合劑及 其制備方法。
【背景技術】：
[0002] 油田污水對其集輸系統的腐蝕一般是由硫化氫、二氧化碳和溶解氧等物質引起 的。其中硫化氫的主要來源有硫酸鹽的還原、金屬硫化物的氧化、生物體的代謝和降解、不 穩定的含硫有機物在高溫高壓下發生的熱分解，還有小部分來自地層中的巖漿活動。這些 硫化氫的存在會使油田集輸系統產生氫致開裂和應力腐蝕開裂等嚴重的局部腐蝕。二氧化 碳主要的兩個來源有：一是在開采石油時作為伴生氣，從蘊藏二氧化碳的地質結構中產出； 二是來自在增強原油流動性的時候，會將一些二氧化碳加壓注入油井，與原油混溶使之發 生溶脹來降低原油的粘度。據不完全統計，我國油田開采過程中，由于石油管失效造成的傷 亡事故和經濟損失，其中70%和腐蝕有關，例如，川東油田硫化氫腐蝕造成井噴，死亡2人， 傷7人；華北油田因腐蝕造成井噴，死亡7人。影響硫化氫和二氧化碳腐蝕的因素主要有硫 化氫和二氧化碳在水中的濃度、溫度、集輸管道的材質等。現在主要的防腐手段是通過在腐 蝕體系中添加緩蝕劑，在不改變介質中硫化氫和二氧化碳濃度的情況下，吸附在金屬表面 或者使金屬表面形成保護膜，從而達到防腐目的。而通過添加絡合劑可以減少油田污水中 硫化氫、二氧化碳的濃度，能夠直接有效達到防腐目的。現有的絡合劑中，醇胺類絡合劑能 夠吸附硫化氫、二氧化碳，但其絡合能力較差。
[0003] 在工業方面，一乙醇胺和二乙醇胺被用作酸性氣體吸收劑，用來吸收硫化氫、二氧 化碳等氣體，然而對于油田污水中存在的由硫化氫和二氧化碳電離出的硫氫根、碳酸氫根 等離子，其吸收效果并不理想，并且會對油田污水集輸管道產生腐蝕，防腐效果適得其反。
[0004] 李鎧，單志華.《皮革科學與工程》2006, 16(5) : 38-41 ;蔡建東，賀家祥.《涂料 工業，》2000, 30 (9) : 35-38.)，該類化合物用作皮革鞣劑及潛固化劑。
[0005] 噁唑烷在水中與其開環結構希夫堿存在如下平衡（GandhiTS,PatelM R，DholakiyaBZ.ResearchonChemicalIntermediates，2014,40(3):1223_1232.)〇
[0006]
[0007] 當水中存在硫化氫時，硫化氫電離出帶正電的氫離子和帶負電的硫氫根離子以及 少量的二價硫離子，其中，氫離子與希夫堿中的氧負離子結合，硫氫根離子以及二價硫離子 與氮正離子結合，形成穩定的季銨鹽結構式。形成的季銨鹽在集輸管路上定向形成保護 膜，阻止硫化氫、二氧化碳等與集輸管道的接觸，從而有效抑制管路腐蝕的發生。
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[0009] 同理，當水中存在二氧化碳時，噁唑烷絡合二氧化碳的機理結構式為：
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【發明內容】
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[0011] 本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種去除油田污水中硫化氫、二氧化 碳絡合劑；
[0012] 本發明的另一目的是提供一種去除油田污水中硫化氫、二氧化碳絡合劑的制備方 法。
[0013] 本發明的目的是通過以下技術方案實現的：
[0014] 本發明通過化學反應，對原料進行改進，得到噁唑烷類化合物，利用其在水中與席 夫堿存在平衡從而能夠有效絡合硫化氫和二氧化碳。
[0015] -種含氮、氧液態硫化氫、二氧化碳絡合劑，該絡合劑的化學結構式為：
[0016]
式中：&為-CH2CH20H、-H;私和R3為-CH3、-CH2CH3、-H。 各反應物的投料按摩爾比例關系為：
[0017] (1)至少一種乙醇胺類單體及其衍生物；至少一種醛類或酮類單體；乙醇胺類反 應物與醛類或酮類單體的摩爾比為2:5~2:1 ;
[0018] (2)至少一種共沸脫水劑，共沸脫水劑的加入量為反應原料乙醇胺類體積加入量 的2-4倍。
[0019] 所述乙醇胺類單體及其衍生物包括一乙醇胺、二乙醇胺。所述醛或酮類單體包括 多聚甲醛、異丁醛、丙酮、丁酮。
[0020] 所述共沸脫水劑包括苯、甲苯、環己烷。
[0021] 含氮、氧液態硫化氫、二氧化碳絡合劑的制備方法，包括以下步驟：
[0022] A、按2:5~2:1摩爾比取乙醇胺類單體及其衍生物和醛類或酮類單體；
[0023] B、先將乙醇胺類單體及其衍生物置于帶有攪拌、回流和分水裝置的四頸瓶中；
[0024] C、再按乙醇胺類單體及其衍生物體積加入量的2~4倍加入共沸脫水劑；
[0025] D、升溫30~60°C，在攪拌條件下加入步驟A所取的醛或酮類單體，緩慢升溫至 75°C回流，反應時間為0. 5~3h;
[0026] E、待分水完成后，將產物在0. 095MPa下減壓蒸餾收集120~148°C的餾分，得到淡 黃色黏稠液體，即為含氮、氧液態硫化氫、二氧化碳絡合劑。
[0027] 有益效果：本發明通過乙醇胺和醛或酮類反應，得到五元環狀結構的噁唑烷類產 物，彌補了原料乙醇胺存在的缺陷并能夠有效吸附絡合水中的硫化氫和二氧化碳。利用化 學方法合成了在水中能夠絡合硫化氫和二氧化碳的噁唑烷化合物。合成帶有-0-C-N-基團 的環狀化合物，它在水中能夠與開環結構的希夫堿存在平衡，希夫堿能夠有效快速吸收絡 合硫化氫和二氧化碳，因此，將其應用于絡合硫化氫和二氧化碳的石油化工領域。其優點在 于：原料價格低廉，制備方法簡單易行，減少硫化氫、二氧化碳在石油污水集輸管道系統中 的腐蝕，達到有效防腐的目的，延長了石油污水集輸金屬管線的使用壽命。
【具體實施方式】：
[0028] 下面結合實施例對本發明做進一步的詳細說明：
[0029] -種含氮、氧液態硫化氫、二氧化碳絡合劑，該絡合劑的化學結構式為：
[0030]
[0031] 式中：&為-CH2CH20H、-H;私和R3為-CH3、-CH2CH3、-H。
[0032] 各反應物的投料按摩爾比例關系為：
[0033] (1)至少一種乙醇胺類單體及其衍生物；至少一種醛類或酮類單體；乙醇胺類反 應物與醛類或酮類單體的摩爾比為2:5~2:1 ;
[0034] (2)至少一種共沸脫水劑，共沸脫水劑的加入量為反應原料乙醇胺類體積加入量 的2-4倍。
[0035] 所述乙醇胺類單體及其衍生物包括一乙醇胺、二乙醇胺。
[0036] 所述醛或酮類單體包括多聚甲醛、異丁醛、丙酮、丁酮。
[0037] 所述共沸脫水劑包括苯、甲苯、環己烷。
[0038] 含氮、氧液態硫化氫、二氧化碳絡合劑的制備方法，包括以下步驟：
[0039] A、按2:5~2:1摩爾比取乙醇胺類單體及其衍生物和醛類或酮類單體；
[0040] B、先將乙醇胺類單體及其衍生物置于帶有攪拌、回流和分水裝置的四頸瓶中；
[0041 ] C、再按乙醇胺類單體及其衍生物體積加入量的2~4倍加入共沸脫水劑；
[0042]D、升溫30~60°C，在攪拌條件下加入步驟A所取的醛或酮類單體，緩慢升溫至75 或85°C回流，反應時間為0. 5~3h;
[0043] E、待分水完成后，將產物在0. 095MPa下減壓蒸餾收集120~148°C的餾分，得到淡 黃色黏稠液體，即為含氮、氧液態硫化氫、二氧化碳絡合劑。
[0044] 實施例1 :
[0045] 取0. 5mol-乙醇胺和100ml環己燒加入500ml帶有回流和分水裝置的四頸瓶中， 升溫至30°C，攪拌條件下加入0. 25mol多聚甲醛，緩慢升溫至75°C回流。待分水完成后，將 產物在0. 095MPa下減壓蒸餾收集120°C的餾分，得到淡黃色粘稠液體，即為水溶性