一種咪唑啉季銨鹽復(fù)配型緩蝕劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及工業(yè)水處理與環(huán)保領(lǐng)域，特別涉及一種咪唑啉季銨鹽復(fù)配型緩蝕劑及 其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，我國(guó)陸地油田已有相當(dāng)一部分進(jìn)入注水開(kāi)采中、后期，需要利用酸化的技 術(shù)措施為油氣井增產(chǎn)、注水井增注；同時(shí)隨著酸液濃度的提高及深井開(kāi)采的出現(xiàn)，腐蝕問(wèn) 題變得更為嚴(yán)重。同時(shí)，油田井綜合含水量不斷增高，產(chǎn)出水礦化度高、同時(shí)伴有大量的侵 蝕性物質(zhì)，可能會(huì)造成施工設(shè)備、油氣井管材和井下金屬工具的表面坑蝕、氧脆及失重腐 燭，有時(shí)還可能導(dǎo)致井下管材突發(fā)性破裂事故發(fā)生，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失；針對(duì)這些腐蝕，快 捷有效的方法是添加緩蝕劑以減緩金屬的腐蝕。但是由于油氣田污水成分復(fù)雜，單一緩蝕 劑的效果不佳，很難滿足實(shí)際的需要，實(shí)際中絕大多數(shù)是多種緩蝕劑復(fù)配使用；而現(xiàn)有的 很多復(fù)配緩蝕劑，不僅合成時(shí)間長(zhǎng)無(wú)形中增加了動(dòng)力消耗的成本，而且用量大，具有一定毒 性，性能不穩(wěn)定，無(wú)法在實(shí)際生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。因此，制備出一種能快速吸附于金屬表面并 形成保護(hù)膜的緩蝕劑，是油田開(kāi)采領(lǐng)域迫切需要解決的問(wèn)題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種咪唑啉季銨鹽復(fù)配型緩蝕劑及其制備方 法，只需要較少量的緩蝕劑，就可以達(dá)到更好的緩蝕效果，而且制備工藝環(huán)保無(wú)污染，原料 簡(jiǎn)單易得，且生產(chǎn)成本低。
[0004] 對(duì)此，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種咪唑啉季銨鹽復(fù)配型緩蝕劑，所述咪唑啉季銨鹽 復(fù)配型緩蝕劑為懸浮液，其包含的組分及其重量百分比為：咪唑啉季銨鹽10~30%，F(xiàn)e304 顆粒0.01~0. 1%，表面改性劑1~10%，葡萄糖酸鈉5~15%，余量為水。
[0005] 采用此技術(shù)方案，利用磁性Fe304顆?？焖俚奈皆诮饘俦砻娌⑿纬晌侥?，大大 降低金屬表面與腐蝕介質(zhì)的接觸，有效縮短緩蝕劑起作用的時(shí)間，同時(shí)減少緩蝕劑用量，大 大提高了緩蝕效率；同時(shí)，通過(guò)葡萄糖酸鈉與咪唑啉季銨鹽進(jìn)行復(fù)配，利用各復(fù)配物質(zhì)間協(xié) 同作用提高緩蝕劑的緩蝕效率，這種緩蝕效果的提高并不是緩蝕劑效果簡(jiǎn)單加和，而是相 互促進(jìn)，即實(shí)現(xiàn)了 1+1彡2的效果。
[0006] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述Fe304顆粒先加入到水中進(jìn)行分散，然后加入表面改性劑，進(jìn) 行攪拌，反應(yīng)得到表面改性的Fe304懸浮液；再向表面改性的Fe 304懸浮液中加入咪唑啉季 銨鹽及葡萄碳酸鈉，混合均勻制備得到所述咪唑啉季銨鹽復(fù)配型緩蝕劑。
[0007] 上述技術(shù)方案中，所述Fe304顆粒與表面改性劑之間發(fā)生反應(yīng)，表面改性劑對(duì)Fe 304 顆粒的表面進(jìn)行化學(xué)包覆處理，使得Fe304顆粒不易團(tuán)聚，并形成懸浮液。
[0008] 實(shí)際上，在酸性環(huán)境下，F(xiàn)e304是不穩(wěn)定的，F(xiàn)e 304會(huì)和酸反應(yīng)失去磁性，從而不具備 形成吸附膜的功能，但是本發(fā)明的技術(shù)方案克服了 Fe304會(huì)和酸發(fā)生反應(yīng)而失去磁性這種 技術(shù)難點(diǎn)和偏見(jiàn)，采用此技術(shù)方案，形成了以Fe 304為核，表面改性劑包覆在Fe 304表面，使得 Fe304仍具有磁性，同時(shí)，葡萄糖酸鈉和咪唑啉季銨鹽又能和表面改性劑產(chǎn)生分子間作用力 而吸附在Fe304的周圍，這樣在使得磁性Fe 304顆粒能快速的吸附在金屬表面的同時(shí)，葡萄糖 酸鈉能阻止金屬表面形成氧化膜，咪唑啉季銨鹽在金屬表面形成穩(wěn)定吸附膜，各組分同時(shí) 起作用，大大降低金屬表面與腐蝕介質(zhì)的接觸，有效縮短緩蝕劑起作用的時(shí)間，可以起到更 好的緩蝕效果。
[0009] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述咪唑啉季銨鹽復(fù)配型緩蝕劑包含了表面改性的 Fe30 4懸浮液，其包含的組分及其重量百分比為：咪唑啉季銨鹽15~25 %，F(xiàn)e 304顆粒0. 02~ 0. 06 %，表面改性劑2~6 %，葡萄糖酸鈉6~10 %，余量為水。
[0010] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述Fe304顆粒的粒徑為1~200nm。
[0011] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述Fe304顆粒的粒徑為10~50nm ;進(jìn)一步優(yōu)選20nm。
[0012] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述表面改性劑為檸檬酸鹽、十二烷基硫酸鈉或四甲 基氫氧化銨中的至少一種。所述檸檬酸鹽優(yōu)選檸檬酸銨或檬酸鈉。采用此技術(shù)方案的表面 改性劑對(duì)Fe 304顆粒進(jìn)行表面改性，使得Fe 304顆粒不易團(tuán)聚，并易形成懸浮液，起到更好的 緩蝕作用。
[0013] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述Fe304顆粒為經(jīng)過(guò)表面處理的Fe 304顆粒。所述經(jīng) 過(guò)表面處理的Fe304顆粒為在合成Fe 304顆粒后，加入表面處理劑，經(jīng)過(guò)離心清洗的方法洗 凈，然后冷凍干燥得到經(jīng)過(guò)表面處理的Fe 304顆粒；其中，所述表面處理劑為檸檬酸鹽、十二 烷基硫酸鈉或四甲基氫氧化銨中的至少一種。采用此技術(shù)方案，所述Fe 304顆粒不易團(tuán)聚， 不需要研磨就可以直接使用，更加方便。
[0014] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述咪唑啉季銨鹽由咪唑啉中間體經(jīng)改性制得，包括 以下步驟：
[0015] 步驟A :在有機(jī)酸酯與有機(jī)胺的混合物中加入催化劑和除水劑，先進(jìn)行脫醇反 應(yīng)，然后進(jìn)行分子內(nèi)環(huán)化脫水反應(yīng)得到咪唑啉中間體；所述有機(jī)酸酯與有機(jī)胺的摩爾比為 1: (1~1. 3);所述脫醇反應(yīng)的反應(yīng)溫度為120~180°C，反應(yīng)時(shí)間2~5小時(shí)；所述分子內(nèi) 環(huán)化脫水反應(yīng)的反應(yīng)溫度為180~250°C，反應(yīng)時(shí)間3~6小時(shí)；
[0016] 其中，所述有機(jī)酸酯為C12~C18的飽和硬脂酸酯或C12~C18的羧酸酯中的至 少一種；
[0017] 所述有機(jī)胺為二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或羥乙基乙二胺中的至少一 種；
[0018] 所述催化劑為活性氧化鋁、硼酸或鋅粒中的一種；
[0019] 所述除水劑為氧化鈣；
[0020] 步驟B :在步驟A得到的咪唑啉中間體中加入水溶性改性劑并混合均勻，在90~ 110°C環(huán)境下進(jìn)行恒溫反應(yīng)2~5h，得到咪唑啉季銨鹽；其中，所述咪唑啉中間體與水溶性 改性劑的摩爾比為1: (1~1. 1);所述的水溶性改性劑為氯化芐、氯乙酸鈉、氯乙酸或冰醋 酸中的至少一種。
[0021] 本發(fā)明還提供了一種如上所述咪唑啉季銨鹽復(fù)配型緩蝕劑的制備方法，包括以下 步驟：將Fe 304顆粒加入到水中進(jìn)行超聲分散，再加入表面改性劑，恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)，得到表面 改性的Fe 304懸浮液；攪拌溫度為50~90°C，攪拌時(shí)間為2~6h ;再加入咪唑啉季銨鹽及 葡萄碳酸鈉，混合均勻。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述Fe304顆粒先進(jìn)行研磨，然后加入到水中進(jìn)行超 聲分散。
[0022] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述攪拌溫度為60~80°C，攪拌時(shí)間為3~5h。
[0023] 本發(fā)明還提供了一種如上所述咪唑啉季銨鹽復(fù)配型緩蝕劑的制備方法，包括以下 步驟：將Fe 304顆粒加入到水中進(jìn)行超聲分散，再加入表面改性劑、咪唑啉季銨鹽及葡萄碳 酸鈉，混合均勻。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述Fe 304顆粒先進(jìn)行研磨，然后加入到水中進(jìn)行超聲分 散。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0025] (1)本發(fā)明一種咪唑啉季銨鹽復(fù)配型緩蝕劑，通過(guò)將復(fù)配物與咪唑啉季銨鹽進(jìn)行 復(fù)配，利用各復(fù)配物質(zhì)間協(xié)同作用提高緩蝕劑的緩蝕效率，這種緩蝕效果的提高并不是緩 蝕劑效果簡(jiǎn)單加和，而是相互促進(jìn)，即實(shí)現(xiàn)了 1+1多2的效果。
[0026] (2)本發(fā)明技術(shù)方案克服了 Fe304會(huì)和酸反應(yīng)而失去磁性這種技術(shù)難點(diǎn)和偏見(jiàn)，采 用Fe30 4顆粒，但Fe 304并沒(méi)有失去磁性，仍能快速的吸附到金屬表面，并形成吸附膜，大大降 低金屬表面與腐蝕介質(zhì)的接觸，有效縮短緩蝕劑起作用的時(shí)間，同時(shí)減少緩蝕劑用量，大大 提高了緩蝕效率；同時(shí)，通過(guò)葡萄糖酸鈉與咪唑啉季銨鹽進(jìn)行復(fù)配，利用各復(fù)配物質(zhì)間協(xié)同 作用提高緩蝕劑的緩蝕效率。
[0027] (3)本發(fā)明一種咪唑啉季銨鹽復(fù)配型緩蝕劑的制備工藝環(huán)保無(wú)污染，原料簡(jiǎn)單易 得，且生產(chǎn)成本低，且用量少，并對(duì)開(kāi)發(fā)咪唑啉季銨鹽復(fù)配型緩蝕劑具有重要的現(xiàn)實(shí)及研宄 意義。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 為了能更清楚的理解本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果，現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方 案進(jìn)行以下詳細(xì)說(shuō)明，但不能理解為對(duì)本發(fā)明的可實(shí)施范圍的限定。下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一 步說(shuō)明本發(fā)明。
[0029] 實(shí)施例1
[0030] 本例咪唑啉季銨鹽復(fù)配型緩蝕劑為懸浮液，其包含的組分及其重量百分比為：咪 唑啉季銨鹽11. 6%，F(xiàn)e304顆粒0. 017%，表面改性劑1. 7%，葡萄糖酸鈉5. 8%，余量為水。
[0031] 本例所述咪唑啉季銨鹽復(fù)配型緩蝕劑的制備方法，包括以下步驟：
[0032] (1)在連接有溫度計(jì)、球形冷凝管、攪拌器的三口燒瓶中加