一种用于脱除硫化氢的液体吸收剂及其应用的制作方法

本发明涉及一种用于脱除硫化氢的液体吸收剂及其应用，属于石油天然气及石油化工领域。
背景技术：
：目前，国内外石油公司对高含硫气田中硫化氢气体的脱除已经具备成熟的工艺技术，即湿法脱硫工艺醇胺法。但该工艺存在投资成本高，工艺流程复杂，占地面积大，脱硫经济性与处理量呈负相关(即硫化氢含量越低，除硫费用越高)等缺点，尤其对低微含硫气井并不适用。液体硫化氢吸收剂可以直接注入采气井筒，具有操作方便、成本低廉、不会影响气井的日常生产等优点，适合占地面积小、井位分散且硫化氢气体含量低的气井以及海上石油平台天然气的脱硫。我国辽东湾北部、渤海西部、海南岛近海已建立天然气生产基地，海上平台开采中对于低H2S油气的脱硫主要采用直接注入脱硫工艺。三嗪类除硫剂具有选择性强、反应迅速、产物无毒的特点，但是水溶性较差、粘度较高，直接使用会产生很多不便，国内除硫剂采用加入醇胺类化合物、小分子醇、恶唑烷及其衍生物来解决水溶性问题。专利公布号CN105056710A公开了一种液体硫化氢吸收剂，包含两类物质，一类为六氢三嗪类化合物，另一类为恶唑烷类化合物，两者按一定比例混合后，呈现均一相，很好的解决了水溶性问题，但是该工艺增加了恶唑烷化合物的制备过程，工艺较繁琐，且对低微硫化氢含量的井筒效果并没有研究。因此，开发一种成本低廉，工艺简单且对低微含硫量除硫效果好的液体吸收剂具有重要的工业价值。技术实现要素：本发明的目的是提供一种用于脱除硫化氢的液体吸收剂，该吸收剂对于低微含硫量的井筒脱硫效果好。此外，本发明的另一个目的是提供了该脱除硫化氢液体吸收剂的应用。为了实现以上目的，本发明用于脱除硫化氢的液体吸收剂所采用的技术方案是：由以下重量百分比的组分组成：六氢三嗪类化合物与吡啶类化合物的混合物30～50％，乙腈10～20％，水30～60％，其中六氢三嗪类化合物与吡啶类化合物的重量比为1～7：1～3。乙腈和水均是良好的溶剂，本发明中的主剂为六氢三嗪类化合物，该化合物结合吡啶类化合物的协同作用，能够实现六氢三嗪类物质较好的溶解，并与硫化氢气体快速反应生成水溶性物质；乙腈作为增溶剂可以有效增加吸收剂的润滑性和溶解性，乙腈同时还可作为催化剂促进该脱除硫化氢的液体吸收剂的反应速率，有效提高硫化氢气体的吸收效率，增强其实用性。其中六氢三嗪类化合物是本发明的主要成分，具有高选择性、反应迅速、产物无毒等特点，被广泛用做液体脱硫剂。所述六氢三嗪类化合物由分子结构式为(a)的一种或多种物质组成，(a)，其中R1为-CH3、-NH2、-CH2CH2OH、-OCH3、-C3H6OCH3、-CH2CH3或-COCH3，R2为-CH3、-NH2、-CH2CH2OH、-OCH3、-C3H6OCH3、-CH2CH3或-COCH3，R3为-CH3、-NH2、-CH2CH2OH、-OCH3、-C3H6OCH3、-CH2CH3或-COCH3。所述六氢三嗪类化合物为羟乙基六氢均三嗪、1,3,5-三乙酰基六氢均三嗪、1,3,5-三甲基六氢均三嗪、1,3,5-三(3-甲氧基丙基)均三嗪、2-甲基-4-氨基-6-甲氧基-1,3,5-三嗪的一种或任意组合。所述六氢三嗪类化合物为六氢均三嗪类化合物。吡啶类化合物溶解性较强，可以起到促进溶解的作用，增加了三嗪类化合物的水溶性，且吡啶类呈现弱碱性，有利于与硫化氢反应，起到促进吸收的作用。所述吡啶类化合物为吡啶、2-甲基吡啶、4-甲基吡啶、2-羟基吡啶、2-羟乙基吡啶的一种或任意组合。所述六氢三嗪类化合物与吡啶类化合物的质量比为1:1。所述六氢三嗪类化合物与吡啶类化合物的质量比为3:2。所述六氢三嗪类化合物与吡啶类化合物的质量比为7:3。一种上述用于脱除硫化氢的液体吸收剂在含硫井筒中的应用。本发明的用于脱除硫化氢的液体吸收剂，使用反应速度快，选择性高，产物无毒且易溶于水的三嗪类化合物作为主剂，结合吡啶、乙腈和水的促吸增溶作用，各组分相互协同，实现该吸收剂对低微含硫量气井中硫化氢较好的脱除效果。本发明工艺简单，成本低廉，除硫速度快、效果好，吸附后转化为水溶的稳定产物，可随气井产出液排出，不存在后期污水处理的困难；还可以有效减轻硫化氢对金属设备和管道的腐蚀，保护工作人员免受硫化氢毒气的伤害，防止硫化氢污染大气环境。附图说明图1为静态除硫能力检测的实验装置图；图2为动态除硫能力检测的实验装置图。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明。实施例1本实施例用于脱除硫化氢的液体吸收剂，由以下重量百分比的组分组成：六氢三嗪类化合物与吡啶类化合物的混合物30％，乙腈20％，水50％，其中六氢三嗪类化合物与吡啶类化合物的重量比为1:1。具体制备过程为：在500mL三口烧瓶中放入15g六氢三嗪类化合物(羟乙基六氢均三嗪10g、1,3,5-三甲基六氢均三嗪5g)，再加入15g吡啶类化合物(吡啶5g、2-甲基吡啶10g)和20g乙腈，搅拌10min后，加50g水，继续搅拌10min混合均匀，即得。将本实施例所制得用于脱除硫化氢的液体吸收剂应用于含硫井筒中。实施例2本实施例用于脱除硫化氢的液体吸收剂，由以下重量百分比的组分组成：六氢三嗪类化合物与吡啶类化合物的混合物30％，乙腈20％，水50％，其中六氢三嗪类化合物与吡啶类化合物的重量比为3:2。具体制备过程为：在500mL三口烧瓶中放入18g六氢三嗪类化合物(羟乙基六氢均三嗪10g、1,3,5-三(3-甲氧基丙基)均三嗪8g)，再加入12g吡啶类化合物(吡啶4g、2-甲基吡啶4g、4-甲基吡啶4g)和20g乙腈，搅拌10min后，加50g水，继续搅拌10min混合均匀，即得。将本实施例所制得用于脱除硫化氢的液体吸收剂应用于含硫井筒中。实施例3本实施例用于脱除硫化氢的液体吸收剂，由以下重量百分比的组分组成：六氢三嗪类化合物与吡啶类化合物的混合物30％，乙腈20％，水50％，其中六氢三嗪类化合物与吡啶类化合物的重量比为7:3。具体制备过程为：在500mL三口烧瓶中放入21g六氢三嗪类化合物(羟乙基六氢均三嗪10g、1,3,5-三甲基六氢均三嗪5g、2-甲基-4-氨基-6-甲氧基-1,3,5-三嗪6g)，再加入9g吡啶类化合物(4-甲基吡啶3g、2-羟基吡啶3g、2-羟乙基吡啶3g)和20g乙腈，搅拌10min后，加50g水，继续搅拌10min混合均匀，即得。将本实施例所制得用于脱除硫化氢的液体吸收剂应用于含硫井筒中。实施例4本实施例用于脱除硫化氢的液体吸收剂，由以下重量百分比的组分组成：六氢三嗪类化合物与吡啶类化合物的混合物40％，乙腈15％，水45％，其中六氢三嗪类化合物与吡啶类化合物的重量比为1:1。具体制备过程为：在500mL三口烧瓶中放入20g六氢三嗪类化合物(1,3,5-三乙酰基六氢均三嗪10g、1,3,5-三甲基六氢均三嗪5g、1,3,5-三(3-甲氧基丙基)均三嗪5g)，再加入20g吡啶类化合物(2-甲基吡啶10g、4-甲基吡啶10g)和15g乙腈，搅拌10min后，加45g水，继续搅拌10min混合均匀，即得。将本实施例所制得用于脱除硫化氢的液体吸收剂应用于含硫井筒中。实施例5本实施例用于脱除硫化氢的液体吸收剂，由以下重量百分比的组分组成：六氢三嗪类化合物与吡啶类化合物的混合物40％，乙腈15％，水45％，其中六氢三嗪类化合物与吡啶类化合物的重量比为3:2。具体制备过程为：在500mL三口烧瓶中放入24g六氢三嗪类化合物(羟乙基六氢均三嗪10g、1,3,5-三甲基六氢均三嗪7g、1,3,5-三(3-甲氧基丙基)均三嗪7g)，再加入16g吡啶类化合物(4-甲基吡啶10g、2-羟基吡啶6g)和15g乙腈，搅拌10min后，加45g水，继续搅拌10min混合均匀，即得。将本实施例所制得用于脱除硫化氢的液体吸收剂应用于含硫井筒中。实施例6本实施例用于脱除硫化氢的液体吸收剂，由以下重量百分比的组分组成：六氢三嗪类化合物与吡啶类化合物的混合物40％，乙腈15％，水45％，其中六氢三嗪类化合物与吡啶类化合物的重量比为7:3。具体制备过程为：在500mL三口烧瓶中放入28g六氢三嗪类化合物(2-甲基-4-氨基-6-甲氧基-1,3,5-三嗪18g、1,3,5-三甲基六氢均三嗪5g、1,3,5-三(3-甲氧基丙基)三嗪5g)，再加入12g吡啶类化合物(4-甲基吡啶6g、2-羟基吡啶6g)和15g乙腈，搅拌10min后，加45g水，继续搅拌10min混合均匀，即得。将本实施例所制得用于脱除硫化氢的液体吸收剂应用于含硫井筒中。实施例7本实施例用于脱除硫化氢的液体吸收剂，由以下重量百分比的组分组成：六氢三嗪类化合物与吡啶类化合物的混合物50％，乙腈10％，水40％，其中六氢三嗪类化合物与吡啶类化合物的重量比为1:1。具体制备过程为：在500mL三口烧瓶中放入25g六氢三嗪类化合物(羟乙基六氢均三嗪15g、1,3,5-三甲氧基六氢均三嗪10g)，再加入25g吡啶类化合物(4-甲基吡啶25g)和10g乙腈，搅拌10min后，加40g水，继续搅拌10min混合均匀，即得。将本实施例所制得用于脱除硫化氢的液体吸收剂应用于含硫井筒中。实施例8本实施例用于脱除硫化氢的液体吸收剂，由以下重量百分比的组分组成：六氢三嗪类化合物与吡啶类化合物的混合物50％，乙腈10％，水40％，其中六氢三嗪类化合物与吡啶类化合物的重量比为3:2。具体制备过程为：在500mL三口烧瓶中放入30g六氢三嗪类化合物(2-甲基-4-氨基-6-甲氧基-1,3,5-三嗪30g)，再加入20g吡啶类化合物(4-甲基吡啶20g)和10g乙腈，搅拌10min后，加40g水，继续搅拌10min混合均匀，即得。将本实施例所制得用于脱除硫化氢的液体吸收剂应用于含硫井筒中。实施例9本实施例用于脱除硫化氢的液体吸收剂，由以下重量百分比的组分组成：六氢三嗪类化合物与吡啶类化合物的混合物50％，乙腈10％，水40％，其中六氢三嗪类化合物与吡啶类化合物的重量比为7:3。具体制备过程为：在500mL三口烧瓶中放入35g六氢三嗪类化合物(羟乙基六氢均三嗪35g)，再加入15g吡啶类化合物(4-甲基吡啶15g)和10g乙腈，搅拌10min后，加40g水，继续搅拌10min混合均匀，即得。将本实施例所制得用于脱除硫化氢的液体吸收剂应用于含硫井筒中。对比例1本对比例用于脱除硫化氢的液体吸收剂，由以下重量的组分组成：50g碱式碳酸锌和50g水。具体制备过程为：在500mL三口烧瓶中放入50g碱式碳酸锌和50g水，搅拌10min混合均匀，制成悬浮液，即得。将本对比例所制得用于脱除硫化氢的液体吸收剂应用于含硫井筒中。对比例2本对比例用于脱除硫化氢的液体吸收剂，由以下重量的组分组成：20g甲醇、30g羟乙基六氢均三嗪、20g三乙醇胺和30g水。具体制备过程为：在500mL三口烧瓶中放入20g甲醇、30g羟乙基六氢均三嗪和20g三乙醇胺，搅拌10min后，加30g水，继续搅拌10min混合均匀，即得。将本对比例所制得用于脱除硫化氢的液体吸收剂应用于含硫井筒中。实验例1本实验例对实施例1～9及对比例1～2所得的脱除硫化氢的液体吸收剂的静态除硫能力进行检测，具体实验方法如图1所示。将8.4gNa2S·9H2O与30g质量分数为10％的稀盐酸混合液3倒入反应瓶的内瓶用来生成H2S气体1，将反应瓶震荡5min，用手泵匀速抽取气体到硫化氢检测管，检测到H2S起始浓度大于等于200ppm。用注射器将100mL实施例1～9及对比例1～2所制备的吸收剂2注入反应瓶的外瓶，震荡5min后用同样的方法检测此时H2S的浓度，测试结束后，注入过量NaOH溶液，用以中和残留的H2S，测试实验结果如表1所示。表1实施例1～9及对比例1～2静态除硫效果数据表序号液体硫化氢处理剂H2S处理后浓度/ppm1实施例10.52实施例20.33实施例30.24实施例40.15实施例506实施例607实施例708实施例809实施例9010对比例110(黄色沉淀产生)11对比例22实验例2本实验例对实施例1～9及对比例1～2所得的脱除硫化氢的液体吸收剂的动态除硫能力进行检测，具体实验过程如图2所示。将3gFeS和30g质量分数为10％的稀盐酸10利用硫化氢生成装置9混合制备H2S气体，反应5min后，在N2吹扫装置8吹送下从硫化氢输入端7输入H2S气体，通入含有实施例1～9及对比例1～2所制备的吸收剂6(用量为100mL)的硫化氢吸收器4中，运用便携式硫化氢检测仪检测通入吸收剂前后的N2中所含H2S的浓度，其中通入之前H2S的浓度为200～250ppm，测试结束后，用过量的NaOH溶液5吸收N2中剩余的H2S以保证实验人员的安全，实验结果如表2所示。表2实施例1～9及对比例1～2动态除硫效果数据表序号液体硫化氢处理剂H2S处理后浓度/ppm1实施例16～82实施例26～83实施例36～84实施例45～85实施例55～86实施例65～87实施例71～38实施例81～39实施例91～210对比例120～32(黄色沉淀生成)11对比例210～13实验例3本实验例将实施例9所制备的吸收剂应用到实际硫气井中，测试在油气井田中的实用性。(1)利用化排车将实施例9所制备的吸收剂注入到含硫气井D-1的油套环空内，加注周期为10天，加注制度为10L/d，该井日产气为5000方/天，日产液为0.1方/天，加注吸收剂前硫化氢浓度为50～70ppm。加注吸收剂后该井硫化氢浓度从试验第2天起一直保持在0ppm，停止加注后持续5天检测硫化氢浓度低于10ppm，表明除硫效果很好。(2)利用站内注醇泵将实施例9所制备的吸收剂注入到含硫气井D-2的油管内，加注周期为10天，加注制度为50L/d，该井日产气为10000方/天，日产液为0.8方/天，加注吸收剂前硫化氢浓度为100～150ppm。加注吸收剂后该井硫化氢浓度从试验第1天起降为10ppm以下，之后10天一直保持在0～2ppm，停止加注后连续3天硫化氢气体含量低于2ppm，表明除硫效果很好。当前第1页1 2 3