去除油田污水中硫化氢、二氧化碳的络合剂及其制备方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种防腐络合剂，特别是去除油田污水中硫化氢、二氧化碳络合剂及 其制备方法。
【背景技术】：
[0002] 油田污水对其集输系统的腐蚀一般是由硫化氢、二氧化碳和溶解氧等物质引起 的。其中硫化氢的主要来源有硫酸盐的还原、金属硫化物的氧化、生物体的代谢和降解、不 稳定的含硫有机物在高温高压下发生的热分解，还有小部分来自地层中的岩浆活动。这些 硫化氢的存在会使油田集输系统产生氢致开裂和应力腐蚀开裂等严重的局部腐蚀。二氧化 碳主要的两个来源有：一是在开采石油时作为伴生气，从蕴藏二氧化碳的地质结构中产出； 二是来自在增强原油流动性的时候，会将一些二氧化碳加压注入油井，与原油混溶使之发 生溶胀来降低原油的粘度。据不完全统计，我国油田开采过程中，由于石油管失效造成的伤 亡事故和经济损失，其中70%和腐蚀有关，例如，川东油田硫化氢腐蚀造成井喷，死亡2人， 伤7人；华北油田因腐蚀造成井喷，死亡7人。影响硫化氢和二氧化碳腐蚀的因素主要有硫 化氢和二氧化碳在水中的浓度、温度、集输管道的材质等。现在主要的防腐手段是通过在腐 蚀体系中添加缓蚀剂，在不改变介质中硫化氢和二氧化碳浓度的情况下，吸附在金属表面 或者使金属表面形成保护膜，从而达到防腐目的。而通过添加络合剂可以减少油田污水中 硫化氢、二氧化碳的浓度，能够直接有效达到防腐目的。现有的络合剂中，醇胺类络合剂能 够吸附硫化氢、二氧化碳，但其络合能力较差。
[0003] 在工业方面，一乙醇胺和二乙醇胺被用作酸性气体吸收剂，用来吸收硫化氢、二氧 化碳等气体，然而对于油田污水中存在的由硫化氢和二氧化碳电离出的硫氢根、碳酸氢根 等离子，其吸收效果并不理想，并且会对油田污水集输管道产生腐蚀，防腐效果适得其反。
[0004] 李铠，单志华.《皮革科学与工程》2006, 16(5) : 38-41 ;蔡建东，贺家祥.《涂料 工业，》2000, 30 (9) : 35-38.)，该类化合物用作皮革鞣剂及潜固化剂。
[0005] 噁唑烷在水中与其开环结构希夫碱存在如下平衡（GandhiTS,PatelM R，DholakiyaBZ.ResearchonChemicalIntermediates，2014,40(3):1223_1232.)〇
[0006]
[0007] 当水中存在硫化氢时，硫化氢电离出带正电的氢离子和带负电的硫氢根离子以及 少量的二价硫离子，其中，氢离子与希夫碱中的氧负离子结合，硫氢根离子以及二价硫离子 与氮正离子结合，形成稳定的季铵盐结构式。形成的季铵盐在集输管路上定向形成保护 膜，阻止硫化氢、二氧化碳等与集输管道的接触，从而有效抑制管路腐蚀的发生。
[0008]
[0009] 同理，当水中存在二氧化碳时，噁唑烷络合二氧化碳的机理结构式为：
[0010]
【发明内容】
：
[0011] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种去除油田污水中硫化氢、二氧化 碳络合剂；
[0012] 本发明的另一目的是提供一种去除油田污水中硫化氢、二氧化碳络合剂的制备方 法。
[0013] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0014] 本发明通过化学反应，对原料进行改进，得到噁唑烷类化合物，利用其在水中与席 夫碱存在平衡从而能够有效络合硫化氢和二氧化碳。
[0015] -种含氮、氧液态硫化氢、二氧化碳络合剂，该络合剂的化学结构式为：
[0016]
式中：&为-CH2CH20H、-H;私和R3为-CH3、-CH2CH3、-H。 各反应物的投料按摩尔比例关系为：
[0017] (1)至少一种乙醇胺类单体及其衍生物；至少一种醛类或酮类单体；乙醇胺类反 应物与醛类或酮类单体的摩尔比为2:5~2:1 ;
[0018] (2)至少一种共沸脱水剂，共沸脱水剂的加入量为反应原料乙醇胺类体积加入量 的2-4倍。
[0019] 所述乙醇胺类单体及其衍生物包括一乙醇胺、二乙醇胺。所述醛或酮类单体包括 多聚甲醛、异丁醛、丙酮、丁酮。
[0020] 所述共沸脱水剂包括苯、甲苯、环己烷。
[0021] 含氮、氧液态硫化氢、二氧化碳络合剂的制备方法，包括以下步骤：
[0022] A、按2:5~2:1摩尔比取乙醇胺类单体及其衍生物和醛类或酮类单体；
[0023] B、先将乙醇胺类单体及其衍生物置于带有搅拌、回流和分水装置的四颈瓶中；
[0024] C、再按乙醇胺类单体及其衍生物体积加入量的2~4倍加入共沸脱水剂；
[0025] D、升温30~60°C，在搅拌条件下加入步骤A所取的醛或酮类单体，缓慢升温至 75°C回流，反应时间为0. 5~3h;
[0026] E、待分水完成后，将产物在0. 095MPa下减压蒸馏收集120~148°C的馏分，得到淡 黄色黏稠液体，即为含氮、氧液态硫化氢、二氧化碳络合剂。
[0027] 有益效果：本发明通过乙醇胺和醛或酮类反应，得到五元环状结构的噁唑烷类产 物，弥补了原料乙醇胺存在的缺陷并能够有效吸附络合水中的硫化氢和二氧化碳。利用化 学方法合成了在水中能够络合硫化氢和二氧化碳的噁唑烷化合物。合成带有-0-C-N-基团 的环状化合物，它在水中能够与开环结构的希夫碱存在平衡，希夫碱能够有效快速吸收络 合硫化氢和二氧化碳，因此，将其应用于络合硫化氢和二氧化碳的石油化工领域。其优点在 于：原料价格低廉，制备方法简单易行，减少硫化氢、二氧化碳在石油污水集输管道系统中 的腐蚀，达到有效防腐的目的，延长了石油污水集输金属管线的使用寿命。
【具体实施方式】：
[0028] 下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明：
[0029] -种含氮、氧液态硫化氢、二氧化碳络合剂，该络合剂的化学结构式为：
[0030]
[0031] 式中：&为-CH2CH20H、-H;私和R3为-CH3、-CH2CH3、-H。
[0032] 各反应物的投料按摩尔比例关系为：
[0033] (1)至少一种乙醇胺类单体及其衍生物；至少一种醛类或酮类单体；乙醇胺类反 应物与醛类或酮类单体的摩尔比为2:5~2:1 ;
[0034] (2)至少一种共沸脱水剂，共沸脱水剂的加入量为反应原料乙醇胺类体积加入量 的2-4倍。
[0035] 所述乙醇胺类单体及其衍生物包括一乙醇胺、二乙醇胺。
[0036] 所述醛或酮类单体包括多聚甲醛、异丁醛、丙酮、丁酮。
[0037] 所述共沸脱水剂包括苯、甲苯、环己烷。
[0038] 含氮、氧液态硫化氢、二氧化碳络合剂的制备方法，包括以下步骤：
[0039] A、按2:5~2:1摩尔比取乙醇胺类单体及其衍生物和醛类或酮类单体；
[0040] B、先将乙醇胺类单体及其衍生物置于带有搅拌、回流和分水装置的四颈瓶中；
[0041 ] C、再按乙醇胺类单体及其衍生物体积加入量的2~4倍加入共沸脱水剂；
[0042]D、升温30~60°C，在搅拌条件下加入步骤A所取的醛或酮类单体，缓慢升温至75 或85°C回流，反应时间为0. 5~3h;
[0043] E、待分水完成后，将产物在0. 095MPa下减压蒸馏收集120~148°C的馏分，得到淡 黄色黏稠液体，即为含氮、氧液态硫化氢、二氧化碳络合剂。
[0044] 实施例1 :
[0045] 取0. 5mol-乙醇胺和100ml环己烧加入500ml带有回流和分水装置的四颈瓶中， 升温至30°C，搅拌条件下加入0. 25mol多聚甲醛，缓慢升温至75°C回流。待分水完成后，将 产物在0. 095MPa下减压蒸馏收集120°C的馏分，得到淡黄色粘稠液体，即为水溶性