【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环保材料，特别涉及一种缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、油田水系统中，从注水设备到油藏再到地面设备整个水流路径上都会产生结垢现象。一旦出现结垢，不仅影响设备的传热效果，引起堵塞，增大水流阻力和输送能量，还会严重影响到缓蚀剂的有效成膜，从而使缓蚀剂丧失应有的缓蚀性能，增加垢下腐蚀、细菌腐蚀的风险。油田水系统中结垢类型较为复杂，普遍为碳酸钙垢、硫酸钙垢和硫酸钡垢。
2、缓蚀阻垢剂是根据具体水质的特点和生产的要求而开发的、兼具缓蚀和阻垢双重功效的复合药剂。用于防止碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙等水垢在循环水管道中沉积，降低金属材料在循环水中受到腐蚀的作用。经过近几十年的发展，缓蚀阻垢剂不仅在缓蚀和阻垢效果上得到了迅速地提高，而且在使用剂量力面大幅度地下降，在使用功能上也不断地增强。在使用功能方面，从初期只有阻碳酸钙作用的聚丙烯酸钠，发展到既具有优良的阻碳酸钙又具有优良的阻磷酸钙和硫酸盐的丙烯酸-丙烯酸醋的二元共聚物、丙烯酸-丙烯酸酷的三元共聚物、丙烯酸-马来酸醉-次磷酸的四元共聚物等，再到既具有阻垢作用，又具有良好的缓蚀作用的hedp、hpaa等等。
3、随着环保要求的日益提高，铬系缓蚀剂被禁用，磷系配方因含磷化合物易滋养菌藻、使水体富营养化，目前已被限制排放，因此，亟需开发一种低磷或无磷、环境友好、性能优良的新型缓蚀阻垢剂。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本专利技术的目的之一在于提供一种缓蚀阻垢
2、为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：
3、本专利技术的第一方面提供了一种缓蚀阻垢剂，包括由以下质量份数的组分制备而成：聚天冬氨酸衍生物140～160份、季铵盐95～105份、钼酸钠25～35份、硫脲45～55份、碘化钾3～7份、溶剂600～700份。
4、本专利技术的基本原理说明如下：
5、(1)聚天冬氨酸具有较高阻垢活性、良好生物降解性、无毒性，且对高浓度的ca2+有良好的阻垢效果，是一种新型绿色阻垢剂，咪唑啉类缓蚀剂是环境友好缓蚀剂，制备方法简单、无毒，只需加入少量就有很好的缓蚀效果，性能优良。本专利技术提供的聚天冬氨酸衍生物，以聚琥珀酰亚胺为基底，利用n-(3-氨丙基)咪唑、2-氨基-1,3-丙二醇以及巯基乙胺三种不同的功能基团对其改性，改性后的聚天冬氨酸衍生物兼具缓蚀和阻垢的作用，是缓蚀阻垢剂的主要成分之一。其中，n-(3-氨丙基)咪唑中，氮原子是电负性较大的杂原子，原子中含有未共用的孤对电子，可以与输送管道中的金属原子(如铁)中的空d轨道相互作用形成配位键，使缓蚀剂分子吸附于金属上；双键、芳香环基团含有π电子结构，含有这类基团的有机缓蚀剂同样可以与金属原子空d轨道发生配位反应，从而形成配位键；具有较强极性的中心原子基团和π电子结构临近时，中心原子的孤对电子还可与π电子形成共轭π键(大π键)，以平面结构吸附在金属表面，可以极大地提高缓蚀效果；氨基(-nh2)的作用是对聚琥珀酰亚胺开环接链，n-(3-氨丙基)咪唑的生物毒性小，符合绿色环保的原则。2-氨基-1,3-丙二醇起到的作用主要是阻垢兼缓蚀，其中选择羟基(-oh)的原因是选用酸性阻垢剂会加速设备腐蚀，选用碱性阻垢剂可起到缓蚀的效果，且-oh对ca2+、mg2+等盐垢晶体的生长具有一定的抑制作用，阻垢机理上属于螯合作用与分散作用的结合。在筛选过程中对比了同样含有羟基的2-氨基-2-甲基-1-丙醇，羟基含量更高的2-氨基-1,3-丙二醇在阻垢缓蚀性能测试中表现更佳。氨基(-nh2)的作用是对聚琥珀酰亚胺开环接链。3-巯基乙胺起到的作用类似于n-(3-氨丙基)咪唑，硫原子是电负性较大的杂原子，原子中含有未共用的孤对电子，可以与输送管道中的金属原子(如铁)中的空d轨道相互作用形成配位键，使缓蚀剂分子吸附于金属上。主要考虑因素是开环改性的空间位阻，若改性的基团分子结构较大，会影响到高分子产品的分子量，而分子量的大小会进一步影响性能，特别是在超临界co2条件下的被萃取出来的难易度，故在用量比上巯基乙胺占比也最大。氨基的作用是对聚琥珀酰亚胺开环接链。
6、(2)本专利技术提供的缓蚀阻垢剂以季铵盐为另一主要成分，季铵盐同时具有烯烃、胺、酯类化合物的特性，结构中含有能与金属表面有效吸附的杂原子(n，o)、双键等基团。在酸性介质中在缓蚀剂结构中引入具有强疏水性结构的苯环可有效提高其缓蚀性能，也可大大降低其在高温下的脱吸附。
7、(3)本专利技术提供的缓蚀阻垢剂以钼酸盐、硫脲、碘化钾作为增效助剂，钼酸盐是一种阳极型缓蚀剂，可在铁阳极上生成亚铁-高铁-钼氧化物的络合物纯化膜，防止铁质进一步腐蚀，还具有一定的阻垢性能，对钙、镁、铁盐具有很强的络合能力，特别对fe3+有极好的螯合作用；硫脲主要用于酸性环境中，硫原子有空的轨道，通过在fe表面的吸附而降低fe的电子云密度而起缓蚀作用；碘化钾是一种常用的缓蚀剂，它可以减缓金属的腐蚀速度，与金属表面接触时，碘化钾中的碘离子会与金属表面的铁离子反应，生成致密的碘化铁保护膜。
8、优选地，所述聚天冬氨酸衍生物包括由以下质量份数的组分制备而成：聚琥珀酰亚胺250～280份、n-(3-氨基丙基)咪唑45～55份、巯基乙胺85～100份、2-氨基-1,3-丙二醇30～40份、碱液55～65份、水15～30份。
9、优选地，所述季铵盐包括由以下质量份数的组分制备而成：甲基丙烯酸二甲氨基乙酯150～170份、对氯甲基苯乙烯160～180份、丙酮70～90份。
10、优选地，所述溶剂包括有机溶剂和水。
11、优选地，所述有机溶剂与水的比例为1：(3～5)；进一步优选地，所述有机溶剂与水的比例为1：(3.5～4.5)。
12、优选地，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、二甲亚砜、乙醚、乙腈中的至少一种。
13、优选地，所述聚天冬氨酸衍生物的组分中，所述碱液的碱源为碱金属氢氧化物；进一步优选地，所述聚天冬氨酸衍生物的组分中，所述碱液的碱源包括naoh、koh中的至少一种。
14、优选地，所述聚天冬氨酸衍生物的组分中，所述碱液的质量分数为15～25wt％；进一步优选地，所述聚天冬氨酸衍生物的组分中，所述碱液的质量分数为18～22wt％。
15、本专利技术的第二方面提供了本专利技术第一方面所述缓蚀阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：
16、(1)分别制备聚天冬氨酸衍生物和季铵盐；
17、(2)按照本专利技术第一方面所述缓蚀阻垢剂的组成，将碘化钾、钼酸钠、硫脲、有机溶剂、聚天冬氨酸衍生物、季铵盐与水混合，得到缓蚀阻垢剂。
18、优选地，所述步骤(1)中，所述制备聚天冬氨酸衍生物，包括以下步骤：
19、a1.将n-(3-氨基丙基)咪唑加水混合，搅拌，加热；
20、a2.加入聚琥珀酰亚胺，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种缓蚀阻垢剂，其特征在于，包括由以下质量份数的组分制备而成：聚天冬氨酸衍生物140～160份、季铵盐95～105份、钼酸钠25～35份、硫脲45～55份、碘化钾3～7份、溶剂600～700份。
2.根据权利要求1所述的一种缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述聚天冬氨酸衍生物包括由以下质量份数的组分制备而成：聚琥珀酰亚胺250～280份、N-(3-氨基丙基)咪唑45～55份、巯基乙胺85～100份、2-氨基-1,3-丙二醇30～40份、碱液55～65份、水15～30份。
3.根据权利要求1所述的一种缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述季铵盐包括由以下质量份数的组分制备而成：甲基丙烯酸二甲氨基乙酯150～170份、对氯甲基苯乙烯160～180份、丙酮70～90份。
4.根据权利要求1所述的一种缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述溶剂包括有机溶剂和水；
5.根据权利要求2所述的一种缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述碱液的碱源为碱金属氢氧化物；
6.一种权利要求1～5任一项所述缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要
8.根据权利要求6所述的一种缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述制备季铵盐，包括以下步骤：
9.根据权利要求7所述的一种缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于，所述制备聚天冬氨酸衍生物，所述步骤A1中，所述加水量为总用水量的50～60％；
10.权利要求1～5任一项所述的缓蚀阻垢剂在油田水系统中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种缓蚀阻垢剂，其特征在于，包括由以下质量份数的组分制备而成：聚天冬氨酸衍生物140～160份、季铵盐95～105份、钼酸钠25～35份、硫脲45～55份、碘化钾3～7份、溶剂600～700份。
2.根据权利要求1所述的一种缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述聚天冬氨酸衍生物包括由以下质量份数的组分制备而成：聚琥珀酰亚胺250～280份、n-(3-氨基丙基)咪唑45～55份、巯基乙胺85～100份、2-氨基-1,3-丙二醇30～40份、碱液55～65份、水15～30份。
3.根据权利要求1所述的一种缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述季铵盐包括由以下质量份数的组分制备而成：甲基丙烯酸二甲氨基乙酯150～170份、对氯甲基苯乙烯160～180份、丙酮70～90份。
4.根据权利要求1所述的一种缓蚀...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘洒文，汪建明，鲁国强，黄锦圳，赵彩铃，闭锦叶，
申请(专利权)人：南方海洋科学与工程广东省实验室湛江，
类型：发明
国别省市：
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