一种多环叠氮除硫剂及其合成方法

技术领域

本发明涉及除硫剂技术领域，特别是一种多环叠氮除硫剂及其合成方法。

背景技术

天然气气矿含硫污水运输有体量大、路程长、风险较大的特点。气田污水一般通过过滤器、加压泵、注水泵等设备进行净化处理和回注，在这些流程中，常常会造成管线和设备腐蚀，严重影响正常生产，造成巨大经济损失。而部分地区采用集中运输的方法解决，在运输过程中一旦泄漏，加之水中溶解硫化氢等物质，可能导致饮用水源取水点污染的恶性环保事故乃至周边人员中毒的事故风险。硫化氢是一种高度刺激的气体，具有强烈的臭鸡蛋气味，油气井生产过程中硫化氢的存在不仅会引起设备和管路腐蚀，催化剂中毒，而且会严重威胁人身安全。

三嗪类除硫剂具备良好的除硫效率，工业上容易制备，产物溶于水，低毒、具有杀菌性，可减少设备腐蚀，对环境友好，在工业使用过程中对设备要求低，便于操作，成本低廉的优点。为实现核心技术自主化和高效化脱硫，研制高效吸收硫化氢的除硫剂很有必要。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种多环叠氮除硫剂及其合成方法，目的在于提供适用于油气田含硫污水的处理，合成高效多环叠氮除硫剂，该除硫剂所具有的多三嗪环可以实现高单体除硫率，有效降低污水中的含硫量，且生成的产物可溶于水，不会影响正常生产。

本发明采用的技术方案是：

一种多环叠氮除硫剂，包括以下质量份数比的原料合成：醇胺20～35份、酰胺20～35份和醛，其中醛为小分子醛10～15份或多醛20～35份。

优选的，所述醇胺为乙醇胺、乙二醇胺、二异丙醇胺、甲基二乙醇胺、三乙醇胺其中的一种或两种以上的组合混合物。

优选的，所述小分子醛为甲醛、乙醛和丙醛其中一种或两种的混合物。

优选的，所述多醛为乙二醛、戊二醛和己二醛中的一种或多种混合物。

一种多环叠氮除硫剂的合成方法，包括以下步骤：

将醇胺与酰胺混合搅拌均匀升温，滴加催化剂，反应后得单环三嗪，取反应所得单环叠氮化合物升温，加入多醛，混合搅拌均匀，滴加催化剂，搅拌实现偶联反应；或将小分子醛与酰胺混合搅拌均匀升温，滴加催化剂反应后加入酰胺，滴加催化剂，搅拌实现偶联反应；

将偶联反应后所得物分离副产物，提纯。

优选的，所述醇胺为乙醇胺、乙二醇胺、二异丙醇胺、甲基二乙醇胺、三乙醇胺其中的一种或两种以上的组合混合物。

优选的，所述小分子醛为甲醛、乙醛和丙醛其中一种或两种的混合物。

优选的，所述多醛类为乙二醛、戊二醛和己二醛中的一种或多种混合物。

本发明的有益效果是：

1、本发明的多环叠氮除硫剂具有较高的脱硫效果，同时多环叠氮除硫剂具有明显的多环偶联结构，特殊的偶联基团能够实现与S作用时的高效链式分解，从而达到高于传统单环结构的高效除硫能力。

2、使用浓度为200-1000mg/L之间的除硫剂可达95-99.8％的脱硫率，极大的降低了除硫剂的用量，减少了天然气气田污水除硫成本。

附图说明

图1为发明的多环叠氮除硫剂的一种结构示意图；

图2为发明的多环叠氮除硫剂的另一种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

本发明的多环叠氮除硫剂的结构如图1所示，其合成方法如下述各实施例。

实施例一

在500ml三颈烧瓶中加入31g乙醇胺升温至50℃，再加入17g酰胺，在催化剂1的作用下反应120min得单环三嗪，再加入15g乙二醛，在40℃，催化剂2的作用下反应120min，分离提纯得产品。

实施例二

在500ml三颈烧瓶中加入53g二乙醇胺升温至60℃，再加入17g酰胺，在催化剂1的作用下反应180min得单环三嗪，再加入15g乙二醛，在40℃，催化剂2的作用下反应120min，分离提纯得产品。

实施例三

在500ml三颈烧瓶中加入75g三乙醇胺升温至70℃，再加入17g酰胺，在催化剂1的作用下反应240min得单环三嗪，再加入15g乙二醛，在55℃，催化剂2的作用下反应120min，分离提纯得产品。

实施例四

在500ml三颈烧瓶中加入31g乙醇胺升温至50℃，再加入17g酰胺，在催化剂1的作用下反应120min得单环三嗪，再加入25g戊二醛，在70℃，催化剂2的作用下反应180min，分离提纯得产品。

实施例五

在500ml三颈烧瓶中加入31g乙醇胺升温至60℃，再加入17g酰胺，在催化剂1的作用下反应120min得单环三嗪，再加入35g戊二醛，在70℃，催化剂2的作用下反应210min，分离提纯得产品。

实施例六

在500ml三颈烧瓶中加入31g乙醇胺升温至60℃，再加入34g酰胺，在催化剂1的作用下反应120min得单环三嗪，再加入25g戊二醛，在55℃，催化剂2的作用下反应300min，分离提纯得产品。

实施例七

在500ml三颈烧瓶中加入15g甲醛升温至60℃，再加入17g酰胺，在催化剂1的作用下反应120min，再加入31g二乙醇胺，在65℃，催化剂2的作用下反应300min，分离提纯得产品。

实施例八

在500ml三颈烧瓶中加入22g乙醛升温至70℃，再加入17g酰胺，在催化剂1的作用下反应120min，再加入31g乙醇胺，在65℃，催化剂2的作用下反应240min，分离提纯得产品。

实施例九

在500ml三颈烧瓶中加入26g丙醛升温至60℃，再加入34g酰胺，在催化剂1的作用下反应180min，再加入75g三乙醇胺，在55℃，催化剂2的作用下反应210min，分离提纯得产品。

对上述实施例的多环叠氮除硫剂性能测试

测试例一

参照标准ASTM D4810-06，采用以下实验方法：

1.称取8.4g Na2S·9H2O白色粉末，溶于20mL水，配制成1.8mol/L Na

2.量取12mol/L盐酸5.0mL，溶于水中，配制成10mL稀盐酸水溶液。

3.将待考察的脱硫剂，用水稀释一定倍数，配置成相应浓度为1000mg/L的H

4.在反应瓶外瓶中加入20mL蒸馏水或甲醇，在内瓶加入1.0mL稀盐酸水溶液，用橡胶塞盖住瓶口。用注射器向内瓶中加入1.0mL Na

5.用注射器向反应瓶外瓶中以一定注射速率注入1.0mL稀释后的脱硫剂，继续震荡反应瓶一定时间后停止。将医用输液器针头接在H

6.向反应瓶中注入过量NaOH溶液，中和残留H

7.以不注入脱硫剂的反应瓶内H

脱硫效率计算公式：

脱硫效率(％)＝(B-A)/B×100％

上述各实施例的脱硫效率与其它常用脱硫剂的脱硫效率比较见下表1所示：

测试例二

针对四川某气田002-X1井污水加入脱硫剂参考标准GOST 33690-2015石油和石油制品，采用气相色谱法测定硫化氢含量如下表2：

脱硫剂加入量按照与污水中的硫化氢摩尔比1.3:1加入，搅拌至药品在污水中均匀(约10秒)。

具体方法如下：气相色谱仪：sc-3000B；重庆川仪分析仪器有限公司；固定相：402有机担体，80目，重庆川仪分析仪器有限公司；色谱柱：3米不锈钢柱，内径3毫米；检测器：热导检测器；载气：氢气；载气流量：40ml/min；色谱柱温度：90℃；检测器温度：95℃；电桥电流：300mA，工作站：浙大N2000。

针对该站场气田水，上述各实施例的脱硫效率与其它常用脱硫剂的脱硫效率比较见下表3所示：

由表中检测数据可知，本发明方案的多环叠氮除硫剂相对于单环叠氮脱硫剂和有机胺类脱硫剂具有明显实际除硫效率。在使用时，发明的多环叠氮除硫剂与其他药剂一同注入管道中即可。

综上所述，与现有技术相比，本发明除硫剂配方简单，与水互溶，能高效降低污水中的硫化氢且产物溶于水外，其在S进入结构后导致分子体系的变化，使得分解出的醇胺增多也能在本质上提升除硫效率。在增加除硫位点的同时降低生产成本，可有效在原单环叠氮化合物的基础上实现除硫效率的质的飞跃。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。