一种咪唑啉季铵盐复配型缓蚀剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及工业水处理与环保领域，特别涉及一种咪唑啉季铵盐复配型缓蚀剂及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，我国陆地油田已有相当一部分进入注水开采中、后期，需要利用酸化的技 术措施为油气井增产、注水井增注；同时随着酸液浓度的提高及深井开采的出现，腐蚀问 题变得更为严重。同时，油田井综合含水量不断增高，产出水矿化度高、同时伴有大量的侵 蚀性物质，可能会造成施工设备、油气井管材和井下金属工具的表面坑蚀、氧脆及失重腐 烛，有时还可能导致井下管材突发性破裂事故发生，造成严重经济损失；针对这些腐蚀，快 捷有效的方法是添加缓蚀剂以减缓金属的腐蚀。但是由于油气田污水成分复杂，单一缓蚀 剂的效果不佳，很难满足实际的需要，实际中绝大多数是多种缓蚀剂复配使用；而现有的 很多复配缓蚀剂，不仅合成时间长无形中增加了动力消耗的成本，而且用量大，具有一定毒 性，性能不稳定，无法在实际生产中广泛应用。因此，制备出一种能快速吸附于金属表面并 形成保护膜的缓蚀剂，是油田开采领域迫切需要解决的问题之一。
【发明内容】
[0003] 针对以上技术问题，本发明提供了一种咪唑啉季铵盐复配型缓蚀剂及其制备方 法，只需要较少量的缓蚀剂，就可以达到更好的缓蚀效果，而且制备工艺环保无污染，原料 简单易得，且生产成本低。
[0004] 对此，本发明的技术方案为：一种咪唑啉季铵盐复配型缓蚀剂，所述咪唑啉季铵盐 复配型缓蚀剂为悬浮液，其包含的组分及其重量百分比为：咪唑啉季铵盐10~30%，Fe304 颗粒0.01~0. 1%，表面改性剂1~10%，葡萄糖酸钠5~15%，余量为水。
[0005] 采用此技术方案，利用磁性Fe304颗粒快速的吸附在金属表面并形成吸附膜，大大 降低金属表面与腐蚀介质的接触，有效缩短缓蚀剂起作用的时间，同时减少缓蚀剂用量，大 大提高了缓蚀效率；同时，通过葡萄糖酸钠与咪唑啉季铵盐进行复配，利用各复配物质间协 同作用提高缓蚀剂的缓蚀效率，这种缓蚀效果的提高并不是缓蚀剂效果简单加和，而是相 互促进，即实现了 1+1彡2的效果。
[0006] 进一步优选的，所述Fe304颗粒先加入到水中进行分散，然后加入表面改性剂，进 行搅拌，反应得到表面改性的Fe304悬浮液；再向表面改性的Fe 304悬浮液中加入咪唑啉季 铵盐及葡萄碳酸钠，混合均匀制备得到所述咪唑啉季铵盐复配型缓蚀剂。
[0007] 上述技术方案中，所述Fe304颗粒与表面改性剂之间发生反应，表面改性剂对Fe 304 颗粒的表面进行化学包覆处理，使得Fe304颗粒不易团聚，并形成悬浮液。
[0008] 实际上，在酸性环境下，Fe304是不稳定的，Fe 304会和酸反应失去磁性，从而不具备 形成吸附膜的功能，但是本发明的技术方案克服了 Fe304会和酸发生反应而失去磁性这种 技术难点和偏见，采用此技术方案，形成了以Fe 304为核，表面改性剂包覆在Fe 304表面，使得 Fe304仍具有磁性，同时，葡萄糖酸钠和咪唑啉季铵盐又能和表面改性剂产生分子间作用力 而吸附在Fe304的周围，这样在使得磁性Fe 304颗粒能快速的吸附在金属表面的同时，葡萄糖 酸钠能阻止金属表面形成氧化膜，咪唑啉季铵盐在金属表面形成稳定吸附膜，各组分同时 起作用，大大降低金属表面与腐蚀介质的接触，有效缩短缓蚀剂起作用的时间，可以起到更 好的缓蚀效果。
[0009] 作为本发明的进一步改进，所述咪唑啉季铵盐复配型缓蚀剂包含了表面改性的 Fe30 4悬浮液，其包含的组分及其重量百分比为：咪唑啉季铵盐15~25 %，Fe 304颗粒0. 02~ 0. 06 %，表面改性剂2~6 %，葡萄糖酸钠6~10 %，余量为水。
[0010] 作为本发明的进一步改进，所述Fe304颗粒的粒径为1~200nm。
[0011] 作为本发明的进一步改进，所述Fe304颗粒的粒径为10~50nm ;进一步优选20nm。
[0012] 作为本发明的进一步改进，所述表面改性剂为柠檬酸盐、十二烷基硫酸钠或四甲 基氢氧化铵中的至少一种。所述柠檬酸盐优选柠檬酸铵或檬酸钠。采用此技术方案的表面 改性剂对Fe 304颗粒进行表面改性，使得Fe 304颗粒不易团聚，并易形成悬浮液，起到更好的 缓蚀作用。
[0013] 作为本发明的进一步改进，所述Fe304颗粒为经过表面处理的Fe 304颗粒。所述经 过表面处理的Fe304颗粒为在合成Fe 304颗粒后，加入表面处理剂，经过离心清洗的方法洗 净，然后冷冻干燥得到经过表面处理的Fe 304颗粒；其中，所述表面处理剂为柠檬酸盐、十二 烷基硫酸钠或四甲基氢氧化铵中的至少一种。采用此技术方案，所述Fe 304颗粒不易团聚， 不需要研磨就可以直接使用，更加方便。
[0014] 作为本发明的进一步改进，所述咪唑啉季铵盐由咪唑啉中间体经改性制得，包括 以下步骤：
[0015] 步骤A :在有机酸酯与有机胺的混合物中加入催化剂和除水剂，先进行脱醇反 应，然后进行分子内环化脱水反应得到咪唑啉中间体；所述有机酸酯与有机胺的摩尔比为 1: (1~1. 3);所述脱醇反应的反应温度为120~180°C，反应时间2~5小时；所述分子内 环化脱水反应的反应温度为180~250°C，反应时间3~6小时；
[0016] 其中，所述有机酸酯为C12~C18的饱和硬脂酸酯或C12~C18的羧酸酯中的至 少一种；
[0017] 所述有机胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或羟乙基乙二胺中的至少一 种；
[0018] 所述催化剂为活性氧化铝、硼酸或锌粒中的一种；
[0019] 所述除水剂为氧化钙；
[0020] 步骤B :在步骤A得到的咪唑啉中间体中加入水溶性改性剂并混合均匀，在90~ 110°C环境下进行恒温反应2~5h，得到咪唑啉季铵盐；其中，所述咪唑啉中间体与水溶性 改性剂的摩尔比为1: (1~1. 1);所述的水溶性改性剂为氯化苄、氯乙酸钠、氯乙酸或冰醋 酸中的至少一种。
[0021] 本发明还提供了一种如上所述咪唑啉季铵盐复配型缓蚀剂的制备方法，包括以下 步骤：将Fe 304颗粒加入到水中进行超声分散，再加入表面改性剂，恒温搅拌反应，得到表面 改性的Fe 304悬浮液；搅拌温度为50~90°C，搅拌时间为2~6h ;再加入咪唑啉季铵盐及 葡萄碳酸钠，混合均匀。进一步优选的，所述Fe304颗粒先进行研磨，然后加入到水中进行超 声分散。
[0022] 作为本发明的进一步改进，所述搅拌温度为60~80°C，搅拌时间为3~5h。
[0023] 本发明还提供了一种如上所述咪唑啉季铵盐复配型缓蚀剂的制备方法，包括以下 步骤：将Fe 304颗粒加入到水中进行超声分散，再加入表面改性剂、咪唑啉季铵盐及葡萄碳 酸钠，混合均匀。进一步优选的，所述Fe 304颗粒先进行研磨，然后加入到水中进行超声分 散。
[0024] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0025] (1)本发明一种咪唑啉季铵盐复配型缓蚀剂，通过将复配物与咪唑啉季铵盐进行 复配，利用各复配物质间协同作用提高缓蚀剂的缓蚀效率，这种缓蚀效果的提高并不是缓 蚀剂效果简单加和，而是相互促进，即实现了 1+1多2的效果。
[0026] (2)本发明技术方案克服了 Fe304会和酸反应而失去磁性这种技术难点和偏见，采 用Fe30 4颗粒，但Fe 304并没有失去磁性，仍能快速的吸附到金属表面，并形成吸附膜，大大降 低金属表面与腐蚀介质的接触，有效缩短缓蚀剂起作用的时间，同时减少缓蚀剂用量，大大 提高了缓蚀效率；同时，通过葡萄糖酸钠与咪唑啉季铵盐进行复配，利用各复配物质间协同 作用提高缓蚀剂的缓蚀效率。
[0027] (3)本发明一种咪唑啉季铵盐复配型缓蚀剂的制备工艺环保无污染，原料简单易 得，且生产成本低，且用量少，并对开发咪唑啉季铵盐复配型缓蚀剂具有重要的现实及研宄 意义。
【具体实施方式】
[0028] 为了能更清楚的理解本发明的技术特征、目的和有益效果，现对本发明的技术方 案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。下面结合实施例，进一 步说明本发明。
[0029] 实施例1
[0030] 本例咪唑啉季铵盐复配型缓蚀剂为悬浮液，其包含的组分及其重量百分比为：咪 唑啉季铵盐11. 6%，Fe304颗粒0. 017%，表面改性剂1. 7%，葡萄糖酸钠5. 8%，余量为水。
[0031] 本例所述咪唑啉季铵盐复配型缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：
[0032] (1)在连接有温度计、球形冷凝管、搅拌器的三口烧瓶中加