一種咪唑鹽離子液體酸化緩蝕劑及其製備方法與應用的製作方法

2023-07-01 08:14:36

一種咪唑鹽離子液體酸化緩蝕劑及其製備方法與應用的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種咪唑鹽離子液體酸化緩蝕劑及其製備方法與應用。所述咪唑鹽離子液體緩蝕劑，是具有以下通式I結構的化合物。先用咪唑與溴代正烷烴合成N-烷基咪唑中間體，再與溴代正烷烴反應製得咪唑鹽離子液體緩蝕劑。所述咪唑鹽離子液體作為酸化緩蝕劑在溫度≥60℃高溫條件下用於油井酸化過程中，用於防止酸液對管道、金屬設備及井下管柱的腐蝕。
【專利說明】一種咪唑鹽離子液體酸化緩蝕劑及其製備方法與應用
【技術領域】[0001]本發明涉及一種咪唑鹽離子液體酸化緩蝕劑及其製備方法與應用，屬於油田化工緩蝕劑【技術領域】。
【背景技術】[0002]緩蝕劑作為一種經濟適用和高效的防腐蝕方法，在保護資源、減少材料損失方面起著重要的作用。近些年來，基於環境保護和可持續發展戰略的需要，環境友好的緩蝕劑成為未來緩蝕劑發展的重要方向。現有的緩蝕劑大多都具有毒副作用，在生產和使用過程中對操作人員和生態環境存在較大危害，不滿足當今綠色化學的發展要求。離子液體幾乎沒有蒸氣壓、不揮發、無色、無味；具有較大的穩定溫度範圍和較好的化學穩定性；同時極易溶於水有望成為新一代的「綠色緩蝕劑」。最初的離子液體主要用於電化學研究，目前，對離子液體的應用研究主要集中在乳液聚合、分離提純、脫硫、色譜以及生物酶催化反應等領域，對於其緩蝕劑領域的研究和相關報導還比較少。王躍報導了長鏈烷基咪唑作用下鋁箔的腐蝕行為(安徽化工，2009，第35卷，第2期)，結果表明溫度、鹽酸濃度和長鏈烷基咪唑濃度對鋁箔腐蝕有重要的影響。高陽報導合成了一系列不同鏈長的N-烷基苯並咪唑陽離子(NBIC),並研究了 40°C溫度下其對碳鋼的緩蝕性能和作用機理(材料保護，2009，第42卷，第7期)。已報導的咪唑鹽離子液體作為鋼鐵緩蝕劑在低溫下(< 50°C)具有優良的緩蝕性能，500C以上高溫下緩蝕劑性能則沒有報導。

【發明內容】
[0003]針對現有技術的不足，本發明提供一種環境友好的咪唑鹽離子液體酸化緩蝕劑，本發明還提供其製備方法與應用。[0004]本發明人考察了咪唑鹽離子液體在高溫下的緩蝕性能，並探索了長鏈烷基咪唑鹽離子液體碳鏈長度與緩蝕性能的關係，提出本發明。[0005]本發明的技術方案如下:[0006]一種咪唑鹽離子液體緩蝕劑，是具有以下通式I結構的化合物:[0007]
【權利要求】
1.一種咪唑鹽離子液體緩蝕劑，是具有以下通式I結構的化合物:
2.如權利要求1所述的咪唑鹽離子液體緩蝕劑，其特徵在於式I中的R1為-CH3, -C2H5, -C4H9 ；R2 為-C10H23, -C12H25, -C14H29, -C16H33, -C18H37。
3.如權利要求1所述的咪唑鹽離子液體緩蝕劑，其特徵在於，通式I結構的化合物為1-十二烷基-3-甲基咪唑溴鹽、1-十四烷基-3-甲基咪唑溴、1-十六烷基-3-甲基咪唑溴、1-十八烷基-3-甲基咪唑溴、1-十烷基-3- 丁基咪唑溴鹽、1-十四烷基-3- 丁基咪唑溴鹽，1_十六烷基_3_ 丁基咪唑溴鹽。
4.權利要求1~3任一項所述的咪唑鹽離子液體緩蝕劑的製備方法，包括步驟如下: 第一步:將咪唑與溴代正烷烴I按2~4:1摩爾比加入到高壓反應釜中，所述溴代正烷烴I化學式為CnH2n+1Br，其中2≤η≤6 ;加入乙酸乙酯，其中乙酸乙酯加入量為咪唑和溴代正烷烴總摩爾比的15~20倍。將高壓反應釜密封后置於恆溫乾燥箱中，在80~120°C下反應15~16h,將反應後的產物冷 卻至0°C後過濾,將濾後產物用乙酸乙酯重結晶後,用甲苯和正庚烷的混合溶劑洗滌2次，除去未反應的咪唑和溴代正烷烴。提純後的產物在80°C的真空乾燥箱中乾燥6h得到N-烷基咪唑中間體Cn+3H2n+4N2，2≤η≤6 ; 第二步JfN-甲基咪唑或第一步反應製備的N-烷基咪唑中間體與溴代正烷烴II按1:1~1.2摩爾比加入到高壓反應釜中，所述溴代正烷烴II化學式為CnH2n+1Br，其中10≤η≤20 ;加入乙酸乙酯溶劑，其中乙酸乙酯加入量為N-甲基咪唑或N-烷基咪唑中間體與溴代正烷烴II總摩爾比的15~20倍；將高壓反應釜密封后置於恆溫乾燥箱中，在130°C下反應10~16h，得到粗產物，粗產物用甲苯洗滌純化後得到相應長鏈烷基咪唑鹽離子液體。
5.如權利要求4所述的咪唑鹽離子液體緩蝕劑的製備方法，其特徵在於第一步所述甲苯和正庚烷的混合溶劑中甲苯和正庚烷體積比1:4。
6.權利要求1~3任一項所述的咪唑鹽離子液體在油田中的應用，所述咪唑鹽離子液體作為酸化緩蝕劑在溫度>6(TC高溫條件下用於油井酸化過程中，用於防止酸液對管道、金屬設備及井下管柱的腐蝕。
7.如權利要求6所述的咪唑鹽離子液體在油田中的應用，其特徵在於，將所述咪唑鹽離子液體加入到油井酸化體系中，pH〈l，使得咪唑鹽離子液體的濃度為150-250mg/L。
8.如權利要求6所述的咪唑鹽離子液體在油田中的應用，其特徵在於，所述咪唑鹽離子液體緩蝕劑質量濃度為200mg/L時，在質量分數為10-20%的HCl環境中抑制N80鋼片的腐蝕。
9.如權利要求6所述的咪唑鹽離子液體在油田中的應用，其特徵在於，在溫度70°C高溫條件下油井酸化過程中，所述咪唑鹽離子液體緩蝕劑中的1-十八烷基-3-甲基咪唑溴對管道、金屬設備及井下管柱的抑制腐蝕能力最好。
【文檔編號】C09K8/74GK103555313SQ201310545698
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月6日 優先權日:2013年11月6日
【發明者】周洪濤, 鄭利強, 賈寒, 劉源, 劉雪輝 申請人:山東大學