一种用于抑制二氧化碳腐蚀的烷基吡啶季铵盐缓蚀剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属腐蚀与防护技术领域，具体涉及一种烷基吡啶季铵盐类污水缓蚀 剂的制备方法及其性能研究。
【背景技术】
[0002] C〇2常常作为天然气或油田伴生气的组分之一存在于油气中，此外采用⑶2的E0R (提高原油采收率)原油增产技术，也将它带入原油的输送系统，因此，油气工业中广泛存在 C02,溶入水后对钢铁有极强的腐蚀性在相同的pH值下，由于C02的总酸度比盐酸高，因此它 对钢铁的腐蚀比盐酸还严重。腐蚀可能使油气井的寿命大大低于设计寿命，低碳钢的腐蚀 速率有时高达7mm/a，有时甚至更高。
[0003] 现有最普遍的二氧化碳、硫化氢缓蚀剂是咪唑啉类的，一般咪唑啉类的缓蚀剂耐 温性较差，改性型的成本不仅价格昂贵、效果一般，公开号为CN102071427A公开了一种用于 抑制高温高压二氧化碳腐蚀的缓蚀剂及其制备方法，提到硫代咪唑酮衍生物对于高温高压 二氧化碳抑制，其效果相对于单独改性咪唑啉类要好，但是要与一些毒性较大的炔醇复配， 而且对于高温下高压力的二氧化碳腐蚀，这类缓蚀剂还是很难解决的。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是为了克服已有技术中的不足之处提供了一种用于抑制二氧化 碳腐蚀的烷基吡啶季铵盐缓蚀剂，本发明研究的一种针对二氧化碳腐蚀的高效缓蚀剂，其 配方及其工艺比较简单，能够在常压下进行制备，对环境无污染，又能有效耐高温、耐高压。
[0005] 实现本发明的技术方案为：
[0006] 本发明提供的这种用于抑制二氧化碳腐蚀的烷基吡啶季铵盐缓蚀剂，按重量百分 比该缓蚀剂其组分为： 复合烷基吡聢季铵盐 20-32% 苯扎氯铵 5-10% 辛基酚聚氧乙烯醚 3-5% 脂肪醇聚氧乙烯醚 13%
[0007] 硫脲 4-8% 乙二醇 5-丨2% 单乙醇胺 2-6% 水 24-60%
[0008] 所述的烷基吡啶季铵盐如式I所示：
[0009]
[0010] 所述的复合烷基吡啶季铵盐是如式I所示的所有的烷基吡啶季铵盐的组合，其中R 为Η或甲基，η为1，2或3。
[0011]优选按重量百分比该缓蚀剂其组分为： 复合烷基吡啶季铵盐 32% 苯扎氯铵 10% 脂肪醇聚氧乙烯醚 2%
[0012]硫脲 6% 乙二醇 10% 单乙醇胺 2,5% 水 37 5%。
[0013]优选按重量百分比该缓蚀剂其组分为： 复合烷基吡啶季铵盐 32% 苯扎氯铵 10% 辛基酚聚氧乙烯醚 3%
[0014]硫脲 6% 乙二醇 10% 单乙醇胺 2.5% 水 36.5%〇
[0015]优选按重量百分比该缓蚀剂其组分为： 复合烷基吡啶季铵盐 32%
[0016] 辛基酚聚氧乙烯醚 3% 脂肪醇聚氧乙烯醚 2% 硫脲 6% 乙二醇 10%
[0017] 单乙醇胺 2.5% 水 44.5%。
[0018] 优选按重量百分比该缓蚀剂其组分为： 复合烷基吡啶季铵盐 32% 苯札氯铵 10% 辛基酚聚氧乙烯醚 3%: 脂肪醇聚氧乙烯醚 2%
[0019] 硫脲 ：6°/〇 乙二醇 10% 单乙醇胺 2.5% 水 345%。：
[0020] 本发明缓蚀剂中的烷基吡啶季铵盐缓蚀剂通过下述方法合成:将复合烷基吡啶在 有机溶剂介质中与氯化苄反应，恒温6-8小时，反应结束后得到烷基吡啶季铵盐缓蚀剂，其 中烷基吡啶、有机溶剂和氯化苄的用量比为:9:6:5;
[0021]
[0022]所述的复合烷基吡啶是如式II所示的所有的烷基吡啶的组合，其中R为Η或甲基，η 为1，2或3。
[0023]所述的有机溶剂为DMF、甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇中的一种或多种。
[0024]所述的苯扎氯铵通过下述方法合成:将烷基胺与氯化苄反应，恒温4-6小时，降温， 加入有机溶剂及水搅拌，冷却至室温得到的产物即为苯扎氯铵，其中烷基胺、有机溶剂和氯 化苄的重量比为:3:1:2。
[0025] 所述的烷基胺为C12-C14饱和烷基胺或C12-C14不饱和烷基胺。有益效果：
[0026] 本发明提供了克服天然气和石油伴生气中高温高压条件下的二氧化碳、采出水中 二氧化碳、硫化氢、细菌对管道设备的腐蚀问题以及污水配伍性问题。本工艺将烷基吡啶季 铵盐应用于抑制高温高压二氧化碳腐蚀，针对二氧化碳的腐蚀烷基吡啶季铵盐具有非常优 越的缓蚀效果，与市场其它产品相比有明显的优势，并且采用多种表面活性剂复配，既能增 加乳化效果，又能耐高温。本发明中的苯扎氯铵能够起到表面活性剂的效果，同时具备在低 温二氧化碳污水中杀菌、缓蚀的作用，20ppm杀菌率高达96%以上。路线简单，合成产物没有 三废污染，成本低廉，原料易购，方便使用等优点。
【具体实施方式】：
[0027] 下面将通过具体的实施例来更详细的描述本发明。但实例并不限制本发明的保护 范围。
[0028] 实施例1
[0029] 本实施例用于制备烷基吡啶季铵盐
[0030]
12 其中，R为Η或甲基，η为1，2或3。 2 上述结构式为烷基吡啶，本实施例采用的复合烷基吡啶是上述结构式所列举的所 有的烷基吡啶的组合。
[0033] 将180g复合烷基吡啶，22gDMF放入反应器中，在回流冷凝条件下，升温至80°C，开 始滴加氯化苄120g，并控制温度，待滴加结束后，恒温至140°C，反应6小时，降温至100°C，滴 加甲醇78g，得到400g棕色的复合烷基吡啶季铵盐。
[0034] 实施例2
[0035]本实施例用来制备苯扎氯胺
[0036] 220g十二-十四烷基胺放入反应器中，升温至70°C，在回流冷凝的条件下，滴加氯 化苄120g，控制温度。滴加结束后，升温至88°C，反应5小时，降温，加入甲醇与水的混合溶液 95g(质量比1:1)。
[0037] 实施例3
[0038]本实施案例用于制备腐蚀介质
[0039] 将 50gNaCL、2gMgCL · 6H20、6gNa2S〇4、4gCaCL2、0 · 4gNaHC03 加入到 1000g水中，搅拌使 之完全溶解，即得到5.8 %的盐水溶液作为腐蚀介质。
[0040] 实施例4
[0041]本施例用于制备本发明提供的缓蚀剂
[0042]将实施例1制得32g烷基吡啶季铵盐与实施例2制得10g苯扎氯铵、2g脂肪醇聚氧乙 烯醚、2.5g单乙醇胺、6g硫脲、10g乙二醇一起加入到37.5g的水中，搅拌均勾，即得到本发明 提供的缓蚀剂。
[0043] 实施例5
[0044]将实施例1制得32g烷基吡啶季铵盐与实施例2制得10g苯扎氯铵、3g辛基酚聚氧乙 烯醚、2.5g单乙醇胺、6g硫脲、10g乙二醇一起加入到36.5g的水中，搅拌均勾，即得到本发明 提供的缓蚀剂。
[0045] 实施例6
[0046]将实施例1制得32g烷基吡啶季铵盐与3g辛基酚聚氧乙烯醚、2g脂肪醇聚氧乙烯 醚、2.5g单乙醇胺、6g硫脲、10g乙二醇一起加入到44.5g的水中，搅拌均匀，即得到本发明提 供的缓蚀剂。
[0047] 实施例7
[0048]将实施例1制得32g烷基吡啶季铵盐与实施例2制得10g苯扎氯铵、2g脂肪醇聚氧乙 稀醚、3g辛基酸聚氧乙稀醚、2.5g单乙醇胺、6g硫脲、10g乙二醇一起加入到34.5g的水中，搅 拌均匀，即得到本发明提供的缓蚀剂。
[0049] 实施例8
[0050] 将实施例1制得20g烷基吡啶季铵盐与实施例2制得10g苯扎氯铵、2g脂肪醇聚氧乙 稀醚、3g辛基酸聚氧乙稀醚、2.5g单乙醇胺、6g硫脲、10g乙二醇一起加入到46.5g的水中，搅 拌均匀，即得到本发明提供的缓蚀剂。
[0051 ] 实施例9
[0052]将实施例1制得28g烷基吡啶季铵盐与实施例2制得10g苯扎氯铵、2g脂肪醇聚氧乙 稀醚、3g辛基酸聚氧乙稀醚、2.5g单乙醇胺、6g硫脲、10g乙二醇一起加入到38.5g的水中，搅 拌均匀，即得到本发明提供的缓蚀剂。
[0053]测试结果
[0054] 实施例4-9用于测定本发明提供的缓蚀剂对二氧化碳腐蚀的效果，使用水样为实 例1中所述水样，试验液体流速lm/s，前4组实验采用的是A3碳钢，而最后一组是N80试片。根 据中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5273-2000,对腐蚀前后的钢片进行失重分析， 计算腐蚀速率。
[0055]
[0057]综上数据表明，根据腐蚀速率的记载数据，本发明对高温高压下二氧化碳的腐蚀 有显著的抑制作用。
【主权项】
1. 一种用于抑制二氧化碳腐蚀的烷基化晚季锭盐缓蚀剂，其特征在于：按重量百分比 该缓蚀剂其组分为： 复合烷基化睫季鞍盐 20-32% 苯扎氯较 5-10% 辛基酪聚氧芭嫌離和/或脂撤醇聚氧乙赚難 1-5% 硫脈 4 8% ￡ 二醇 5-12% 单乙醇胺 2-6% 氷 24-60%所述的复合烷基化晚季锭盐是如式I所示的所有的烷基化晚季锭盐的组合，其中R为Η 或甲基，η为1，2或3。2. 根据权利要求1的所述的烷基化晚季锭盐缓蚀剂，其特征在于:按重量百分比该缓蚀 剂其组分为： 复合烷基她巧季钱盐 32% 苯扎氯倭 10% 脂肪醇聚氧乙赌酸 2% 硫脈 6% 乙二醇 10% 单乙醇胺 2.5% 氷 37.5%。3. 根据权利要求1的所述的烷基化晚季锭盐缓蚀剂，其特征在于:按重量百分比该缓蚀 剂其组分为： 复合烷基化畦季镑盐 32% 苯化氯鞍 10% 辛基龄聚氧乙締酸 3% 硫腺 6% 己二醇 10% 单芭醇胺 2.5% 氷 36.5〇/〇。4. 根据权利要求1的所述的烷基化晚季锭盐缓蚀剂，其特征在于:按重量百分比该缓蚀 剂其组分为： 复合烷基化惦季较盐 32%: 辛基龄聚氧乙締酸 3% 脂肪醇聚氧乙帰離 2% 硫腺 .6% 乙二醇 10% 单乙醇胺 2.5% 氷 445%。5. 根据权利要求1的所述的烷基化晚季锭盐缓蚀剂，其特征在于:按重量百分比该缓蚀 剂其组分为： 复合烷基贿帷季镑盐 32% 苯扎氯鞍 10% 辛基齡聚氧乙婦職 3% 脂肪醇聚氧乙婦離 2% 硫腺 6% 乙二醇 10% 单乙醇胺 2.5% 水 34.5%。6. 根据权利要求1至5任意一项所述的烷基化晚季锭盐缓蚀剂的制备方法，其特征在 于:将复合烷基化晚在有机溶剂介质中与氯化节反应，恒溫6-8小时，反应结束后得到烷基 化晚季锭盐缓蚀剂，其中烷基化晚、有机溶剂和氯化节的用量比为:9:6:5;所述的复合烷基化晚是如式II所示的所有的烷基化晚的组合，其中R为Η或甲基，η为1， 2或3。7. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于:所述的有机溶剂为DMF、甲醇、乙醇、乙 二醇、异丙醇中的一种或多种。8. 根据权利要求1至5任意一项所述的烷基化晚季锭盐缓蚀剂的制备方法，其特征在 于:所述的苯扎氯锭通过下述方法合成:将烷基胺与氯化节反应，恒溫4-6小时，降溫，加入 有机溶剂及水揽拌，冷却至室溫得到的产物即为苯扎氯锭，其中烷基胺、有机溶剂和氯化节 的重量比为:3:1:2。9. 根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于:所述的烷基胺为C12-C14饱和烷基胺 或C12-C14不饱和烷基胺。
【专利摘要】本发明公开了一种用于抑制二氧化碳腐蚀的烷基吡啶季铵盐缓蚀剂及其制备方法，属于油田化学品的技术领域。本发明按重量百分比该缓蚀剂其组分为复合烷基吡啶季铵盐、苯扎氯铵、辛基酚聚氧乙烯醚和/或脂肪醇聚氧乙烯醚、硫脲、乙二醇、单乙醇胺和水组成，其制备方法是由烷基吡啶，氯化苄，DMF、乙二醇，水，反应合成季铵盐后，与苯扎氯铵、辛基酚聚氧乙烯醚，脂肪醇聚氧乙烯醚、有机溶剂、硫脲、乙醇胺、水等进行复配，本工艺路线简单，合成产物没有三废污染，成本低廉，原料易购，方便使用等优点。
【IPC分类】C23F11/10
【公开号】CN105568292
【申请号】CN201610005781
【发明人】邢华忠, 陶远贤, 冷传智, 吴浩, 林冬冬
【申请人】南京华洲新材料有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年1月5日