[发明专利]环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱的制备方法和在HCl－H2S－H2O体系中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱的制备方法和它们在HCl-H₂S-H₂O体系中的的应用。

背景技术

环烷酸主要来源于石油炼制的二、三线碱渣。目前，我国拥有环烷酸资源约3万t/a以上，但资源利用率低，除少量直接用作航煤添加剂和矿物浮选剂外，绝大部分用于环烷酸盐生产，而环烷酸有机衍生物，尤其是其在水相介质中的开发应用程度还是很不够的。以往，由于环烷酸纯度上不去，所合成的相应有机衍生物应用于水相介质时，有大量令人生厌的油类物质析出。近年来随着高纯环烷酸制备成套技术的开发(见文献1：石顺存，张红.高纯环烷酸的制备[J].湘潭矿业学院学报，2001，16(3)：47-50)，粗环烷酸经精制得高纯环烷酸，为制备水溶性的环烷酸有机衍生物提供了良好的物质基础。与传统脂肪酸相比，环烷酸有机衍生物具有良好的低温流动性及高度的耐热与抗氧稳定性，操作使用较方便；而且，当应用于防腐蚀领域时，因环烷酸衍生的环烷基团能在金属表面形成更致密的保护膜而具有更好的缓蚀效果。

“一脱三注”(常减压塔顶馏出线注氨、注缓蚀剂、注水)，仍是目前炼油厂常减压塔顶冷凝系统采用的最主要防腐措施。该工艺措施，能较好地防止HCl-H₂S-H₂O腐蚀，但仍存在两大不足之处：一是现场pH值波动范围过大，难以调控。现场pH值一般均控制在8.5以上，这不仅造成了氨水的极大浪费，而且易造成NH4Cl结晶析出，设备表面严重结垢，堵塞设备并引发垢下腐蚀，影响设备安全运行。二是由于氨的蒸气压高，在初凝区不易进入液相中和引起露点腐蚀的酸性介质，对初凝区露点部位的腐蚀起不到有效抑制作用，使得常压塔顶挥发线点蚀现象较重。故越来越多采用注有机胺代替注氨水以保证中和防腐蚀的效果。同时，为简化操作工艺流程，将炼油厂常减压塔顶冷凝系统采用的“一脱三注”改为“一脱二注”，人们很愿意采用集“中和”与“缓蚀”功能于一身的中和缓蚀剂。目前，市场上仍较普遍采用7019(蓖麻油酸酰胺型)水溶性缓蚀剂，7019属长链型有机缓蚀剂，在强碱性环境下，长链会断裂分解，这对药剂长时间保持较高的缓蚀性能极为不利。故仍迫切需要能与有机胺直接复配在一起的新型水溶性缓蚀剂。

文献[2]吴宇峰，周坤坪，梁劲翌.咪唑啉季铵盐水溶性缓蚀剂NH-1的合成及其性能研究[J].精细石油化工，2001，(5)：39-42；文献[3]李邦.水溶性咪唑啉季铵盐型缓蚀剂的合成及性能评价[J].精细石油化工，2005，(4)：44-46；披露了环烷酸与二乙烯三胺或三乙烯四胺等有机多胺反应生成咪唑啉，然后采用硫酸二甲酯或硫酸二乙酯进行烷基化反应而成为咪唑啉季铵盐水溶性缓蚀剂，且在HCl-H₂S-H₂O体系中具有良好的缓蚀性能。但是，它们均因在碱性下析出而无法与有机胺直接复配；而且，现场经验表明，当注有机胺时，其缓蚀效果大大降低。

针对以上情况，我们发明出一种适合与高浓度有机胺复配在一起的新型水溶性缓蚀剂-环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱。另外，发明人还未见环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱应用方面的相关报道。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种成本较低，制备简单方便，反应时间短的环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱化合物的制备方法。

本发明的另一目的旨在提供环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱在HCl-H₂S-H₂O体系中作为水溶性缓蚀剂的应用，其缓蚀性能优异且与有机胺相溶性好，有利于工业化应用。

本发明的目的是通过下述方式实现的：

环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱制备方法：

将环烷酸咪唑啉与氯乙酸溶液、氯乙酸钠溶液或二者的混合物溶液反应，反应中环烷酸咪唑啉中所含环烷基和氯乙酸或氯乙酸钠或二者的混合物摩尔比为1.0∶4.1～13.0，控制温度50～95℃、pH7～10范围内反应3～10h，即合成得环烷酸咪唑啉及其酰胺的甜菜碱化合物。

将所述环烷酸咪唑啉和氯乙酸溶液、氯乙酸钠溶液或二者的混合物溶液在搅拌下逐渐升温反应，反应时间达到3～10h，在停止滴加氢氧化钠溶液而pH值保持0.5～1h内不下降时，即可表明反应到达终点。

所述的环烷酸咪唑啉系由环烷酸与三乙烯四胺或四乙烯五胺经缩合脱水生成。

本发明的反应产物环烷酸咪唑啉甜菜碱由环烷酸咪唑啉经反应后得到。

而本发明的另一反应产物环烷酸酰胺甜菜碱是由环烷酸咪唑啉在反应过程中，其中部分环烷酸咪唑啉开环水解为相应的环烷酸酰胺，然后再与氯乙酸钠反应而得到。