專利名稱：在用于溶介硫的二烷基二硫化物和/或多硫化物中采用多亞烷氧基胺催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種物質(zhì)的組合物，該組合物是由液體二硫化物、多硫化物或這些硫化物的混合物中摻入催化量的多亞烷氧基胺、多亞烷氧基多胺或其混合物所組成，以提供一種能快速意外地溶介大量硫的物質(zhì)。本發(fā)明也涉及使用該組合物來溶介硫的方法。此外，本發(fā)明涉及把二硫化物或低級多硫化物在一個或多個在本文中所述的催化劑存在下，與硫反應(yīng)來制備多硫化物的方法。
在處理酸性氣井的過程中，硫可能形成沉積物，故能堵塞氣井和終止生產(chǎn)。通過注入溶劑，如二硫化碳、礦物油和錠子油、有機溶劑和含水烷基胺于井下來溶介硫的堵塞物，即能防止和溶介這些沉積物。把溶劑注入井下，使在井內(nèi)有足夠的時間浸漬，從而溶介任何存在硫的堵塞物。也可不斷地注入足夠量的溶劑來防止硫沉積物的形成。所有上述體系都有各種弊病，如毒性、可燃性、腐蝕性和有限的溶介硫的能力。
二烷基二硫化物，可單獨采用或與二烷基硫化物混合(us-3，531，160)已選為硫的溶劑。Hyne〔Alberta硫研究有限公司(ASRL)，季度公報，VOl，XVⅢ，NOS，2，3和4，P44(1982)〕已指示二甲基二硫化物(DMDS)為最好，單獨采用二硫化物只能吸收有限量的硫，如果與適當(dāng)?shù)拇呋瘎w系相結(jié)合來使用，在室溫下能吸收自身重量1.5倍的硫。
Sharp和Sudduth(us-3，846，311)指出由一種或多種的二烷基二硫化物和一種沒有取代的飽和脂肪胺(高達10重量%)所組成的組合物，該組合物陳化后能消耗掉超過200重量%的硫。然而，在法國專利FR-2152532和FR-2159320中公開了類似的組合物不用陳化而有效的報導(dǎo)。在現(xiàn)有技術(shù)中如US-4，239，630中也指出，如果把少量硫(5-40重量%)加到上述組合物中，能加速吸收硫的速率。
在深井中，溫度可能達到遠高于250°F，Sharp和Yarborough(us-4，290，900)報告，如果發(fā)生汽化，該組合物就無效。為此，他們公開所使用的二烷基二硫化物和脂肪酸胺(＞30重量%)也是已經(jīng)陳化的，還有，在現(xiàn)有技術(shù)(us-4，248，717)中指出把60重量%的硫加到上述組合物中去能加速硫的吸收。
Hyne和其同事〔ASRL季度公報，vol.XIX，NOS.1和2，p4(1982)〕指出硫氫化鈉(NaSH)和二甲基甲酰胺(用作共溶劑)通過二甲基二硫化物是一種催化硫吸收的有效體系。同時也說明苯硫酚類系列的各種堿式鹽，與二甲基甲酰胺相結(jié)合能催化硫的吸收。眾所周知，Hyne等人的硫回收系統(tǒng)有一個主要毛病，就是不穩(wěn)定，并在室溫下存放3-10天內(nèi)就失去活性。
本發(fā)明是一種組合物，包括著主要成分為二硫化物、多硫化物或具有下列通式的這些硫化物的混合物式中，R1和R2分別是烷基、烷芳基(如甲苯基)、烷氧基烷基(如乙氧基乙基)、或羥烷基(如羥乙基)、其中烷基部分為1至24個碳原子和a是硫化物中內(nèi)部硫原子的平均數(shù)，其范圍為0至3;和具有催化量的一種或多種含有一元或二元胺功能度的多亞烷氧基胺或多胺，并且其中亞烷基是具有2至22個碳原子的取代或沒有取代的亞烷基。
本發(fā)明也是一種利用上述定義的組合物來溶介系統(tǒng)中的硫，特別是對于具有高硫沉積物的油井和氣井中和受到硫堵塞的管道和其它設(shè)備中的硫的方法。
此外，本發(fā)明是由二硫化物或低級多硫化物在一個或多個上述定義的多亞烷氧基胺或多胺存在下與硫反應(yīng)來制備多硫化物的方法。
本發(fā)明是一種溶介硫的高級組合物。該組合物可用于任何時候需要除去存著硫的地方，如應(yīng)用于溶介或防止在酸性和超酸性油井和氣井中硫的堵塞物。
二硫化物或低級多硫化物能用于本發(fā)明的組合物中，含硫量級是以在二硫化物和多硫化物中兩個烷基間硫原子的平均數(shù)來定義的，大于2而小于3的量級被認為是低級。由于大于3的硫量級將限制吸收外加硫的能力，因此最好是采用低硫量級。
下面給出的通式1，2，3和4是作為來說明多亞烷氧基胺和多胺的類型的例子，通過二硫化物或二硫化物或低硫級的多硫化物作為吸收硫的催化劑
式中，R3、R4、R5、R6、R7、R10、R12、R13、R14、R15、R16、R17和R18分別是H、烷基、烷芳基、羥烷基、烷氧基烷基、鹵代烷基、其中烷基部分為1至20個碳原子或苯基;R8，R9，和R19分別是氫，烷基，羥烷基，烷氧基烷基，烷芳基，其中烷基部分為1至10個碳原子，芳基或CONH2;
R11是三醇的烴基;和b、c、d、e、f、g、h、x、y和z分別是0-200的數(shù)值，不過這些數(shù)值的總和不小于2。催化量的多亞烷基和/或多胺的濃度范圍從小到足以有效(例如100分/百萬分)到10重量%。
由Texaco化學(xué)公司所生產(chǎn)的系列多亞烷氧基胺(商標為Jeffamines 僅是上述通式所包括的一個例子。此外，任何含有一元或二元胺功能度的多亞烷氧基化合物都有活性。還有，通式4所表示的一種三元醇如甘油的烴基(R11)作為化合物的骨架，不管任何其它類似的多亞烷氧基胺與任何多元醇相結(jié)合作為它的骨架也將是有效的。
對于本發(fā)明所優(yōu)選的Jeffamine 產(chǎn)品的例子，包括下面用希臘數(shù)字所表示的產(chǎn)品
MNPA-380＝平均分子量＝380MNPA＝510＝平均分子量＝510MNPA-750＝平均分子量＝750任意選用脂肪胺、芳胺、烷芳胺或烷醇胺，其中烷基部分為1至24個碳原子，或它們相應(yīng)的醚，單獨或其混合物加到該組合物中去來提高其活性;這些胺類不如多亞烷氧基胺一樣的活性;但由于含有外加量所述的胺的組合物對于硫的吸收比不含所述胺的相同組合物具有較大的活性，在此情況下使用所述胺的成本比使用多亞烷氧基胺的成本要低，即制得具有類似活性的組合物而成本較低。
本發(fā)明的組合物可通過用H2S和/或C1-C24的烷基、烷氧基烷基、羥烷基、烷芳基或芳基硫醇的活化來增強它的活性。由于酸性或超酸性氣井和油井中含有H2S而硫堵塞是眾所周知的，所以酸性氣井和油井中無需用H2S對該組合物進行預(yù)處理來提高其活性。但在H2S不存在的其他應(yīng)用中，使用該組合物則可能需要用H2S和/或所述硫醇進行預(yù)處理來溶介硫或增強硫的吸收速度。如果希望用H2S和/或揮發(fā)性硫醇來活化，然后應(yīng)用氮氣凈化活化過的組合物以除去殘余的H2S和/或硫醇，H2S和/或所述硫醇的用量范圍可有足夠有效量到10重量%，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)其量小到像0.05重量%那樣是有效的。
在本發(fā)明的過程中，硫不僅是由所述組合物的物理溶介，而且在二硫化物(或低級多硫化物)與硫之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，結(jié)果硫嵌到二硫化物(或低硫級的多硫化物)的硫-硫鍵之間，產(chǎn)生出高級的多硫化物。
優(yōu)選實施例本發(fā)明的組合物的優(yōu)選實施例包括通式為R1SSaSR2的二硫化物、多硫化物或這些硫化物的混合物，式中R1和R2分別是C1-C24烷基和a是0-3;較優(yōu)選的是R1和R2分別是C1-C4烷基和a是0-1.5;更優(yōu)選的是R1和R2是甲基和a是0-1.5;最優(yōu)選的實施例是使用二甲基二硫化物。
本發(fā)明的組合物所優(yōu)選的催化劑是通式1所表示的多亞烷氧基二胺，式中R3-7是CH3;R8-9是H;和X、Y和Z是任何結(jié)合，使這種結(jié)合產(chǎn)生的多亞烷氧基胺的平均分子量范圍為200至6000。較好的多亞烷氧基胺如通式1所述的R3和R7是CH3、R4-6是H、R8-9是H、和X、Y和Z是任何結(jié)合而產(chǎn)生的多亞烷氧基胺的平均分子量范圍為200至6000。由通式1所述的更好的催化劑是多亞烷氧基胺，其中R3-9是H和X、Y和Z是任何結(jié)合而產(chǎn)生的多亞烷氧基胺的平均分子量范圍為200至6000。
較好地把脂肪胺、芳胺、烷芳胺或烷醇胺或它們相應(yīng)的醚，任選加到所述組合物中，在脂肪基或烷基部分具有1到4個碳原子，更好的胺為二甲基氨基乙醇、二甲基氨基-2-丙醇、二乙胺、三乙胺或其混合物。
下列的例子用來說明本發(fā)明的組合物例子例1在表1中由二甲基二硫化物(DMDS)和多亞烷氧基胺組成的組合物中用H2S鼓泡3分鐘，使其在室溫下加入3.5克硫來模擬酸性氣井的條件。記錄硫消耗的時間，在表1中清楚地表明本實例1的組合物與現(xiàn)有技術(shù)Hyne的組合物比較具有超級溶介硫的能力。
表1DMDS時間(克) 多亞烷氧基胺＊(微升/毫克) (分)9.5g Jeffamine
T-403 1.775(40μl)9.5g Jeffamine
C-346 4.55(40μl)9.5g Jeffamine
D-230 1.10(40μl)10 9.5g Jeffamine
D-2000 4.6(40μl)9.5g Jeffamine
ED-600 0.68(40μl)9.5g Jeffamine
ED-2001 1.37(40mg)＊-參閱前面所述的Jeffamine
產(chǎn)品的
定為了作比較，將NaSH(0.015克)加到已先用氮氣脫氣過的DMF(0.5克)中來制備硫氫化鈉(NaSH)和二甲基甲酰胺(DMF)的混合物，然后把所得的綠色混合物加到DMDS(9.5克)中，再攪拌1小時后把3.5克硫加到DMDS/DMF/NaSH的混合物中，記錄其消耗時間為10.17分。Hyne報導(dǎo)的數(shù)據(jù)是用相同的組合物吸收1克硫的時間為5.83分(ASRL季度公報，Vol，Xlx，Nos，1和2，P4(1982)〕，這個比較例子很好地作為一個標準的現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明的組合物進行比較。這個比較例的配方?jīng)]有用H2S鼓泡，這是由于Hyne也報導(dǎo)表2DMDS時間(克)多亞烷氧基胺(微升)2號胺(微升)(分)9.5g Jeffamine D-400 無 2.30(20μl)9.5g Jeffamine D-400 二乙基胺 1.30(20μl)(40μl)9.5g Jeffamine D-400 三乙基胺 0.83(20μl)(40μl)9.5g Jeffamine D-400 二甲基胺-2-丙醇 1.40(20μl)(20μl)9.5g Jeffamine ED-600 無 3.55(10μl)9.5g Jeffamine D-400 二甲基胺乙醇 2.03(10mg)(10μl)＊-參閱前面所述的Jeffamine 產(chǎn)品的
定過由于混合物含有NaSH故無需用H2S。
例2在表2中由二甲基二硫化物和多亞烷氧基胺和二元胺所組成的組合物中用H2S鼓泡3分鐘來模擬酸性氣井的條件，即在室溫下加入3.5克硫，記錄硫消耗的時間，再次說明了本發(fā)明的組合物具有超級溶介硫的能力。
權(quán)利要求
1.一種組合物，包括下列通式的一種硫化物作為主要成分式中R1和R2分別是烷基、烷芳基、烷氧基烷基或羥烷基，其中烷基部分具有從1至24個碳原子，a是所述硫化物中內(nèi)部原子的平均數(shù)，其范圍為0至3，和一種催化量的至少是一種含有一元或二元胺功能度的多亞烷氧基胺或多胺，其中的亞烷基是具有從2至4個碳原子的取代或未被取代的基團(取代基除外)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中所述的多亞烷氧基胺或多胺是具有下列通式中之一的化合物
式中R3、R4、R5、R6、R7、R10、R12、R13、R14、R15R16、R17和R18分別是H、烷基、烷芳基、羥烷基、烷氧基烷基、鹵代烷基，其中的烷基部分具有從1-20個碳原子，或苯基;R8、R9和R19分別是H、烷基、羥烷基、烷氧基烷基、烷芳基、其中的烷基部分具有從1至10個碳原子，芳基或CONH2;R11是三醇的羥基;和b、c、d、e、f、g、h、X、Y和Z分別是0-200的數(shù)值;不過這些數(shù)值的總和不小于2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中R1和R2是烷基。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的組合物，其中a是0至1.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的組合物，其中R1和R2是甲基。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的組合物，其中a是0。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，還附加含有一種脂肪胺、芳胺、烷芳胺、烷醇胺或其醚，其用量足以提高組合物溶介硫的能力。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的組合物，其中的胺是二甲基氨基乙醇。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的組合物，其中的胺是二甲基氨基-2-丙醇。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的組合物，其中的胺是三乙胺。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的組合物，其中的胺是二乙胺。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，還附加含有硫化氫、烷基、烷芳基、羥烷基或烷氧基烷基硫醇，其中烷基部分具有從1至24個碳原子，其量足以提高組合物溶介硫的能力。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的組合物，在使用該組合物以前，已用隋性氣體凈化掉殘余的硫化氫或硫醇。
14.根據(jù)權(quán)利要求2的組合物，還附加含有硫化氫、烷基、烷芳基、羥烷基或烷氧基烷基硫醇，其中的烷基部分具有從1至24個碳原子，其用量足以提高組合物溶介硫的能力。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的組合物，在使用該組合物之前已用惰性氣體凈化掉殘余的硫化氫或硫醇。
16.根據(jù)權(quán)利要求7的組合物，還附加含有硫化氫、烷基、烷芳基、羥烷基和烷氧基烷基硫醇、其中烷基部分具有從1至24個碳原子，其用量足以提高組合物溶介硫的能力。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的組合物，在使用該組合物之前已用惰性氣體凈化掉殘余的硫化氫或硫醇。
18.一種防止或除去含硫系統(tǒng)中形成硫堵塞物的方法，包括把權(quán)利要求1的組合物通入所述系統(tǒng)中，其量足以溶介硫。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中所述的系統(tǒng)是油井或氣井。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中把權(quán)利要求2的組合物通入所述的井中。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中把權(quán)利要求7的組合物通入所述的井中。
22.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中所述系統(tǒng)包括容易形成硫堵塞物的管道或其它設(shè)備。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中把權(quán)利要求2的組合物通入所述管道或設(shè)備中。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中把權(quán)利要求7的組合物通入所述管道或設(shè)備中。
25.制備二烷基多硫化物的方法，包括使二烷基二硫化物或低級二烷基多硫化物在權(quán)利要求1的催化劑存在下與硫進行反應(yīng)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中的催化劑是在權(quán)利要求2中所公開的催化劑。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中的催化劑是在權(quán)利要求7中所公開的催化劑。
全文摘要
一種用于溶介硫的組合物，包括主要成分為二硫化物或多硫化物以及含有一種或多種多亞烷氧基胺或多胺的催化劑和在體系中采用此組合物來防止硫堵塞的方法。
文檔編號C08L71/02GK1031369SQ8810332
公開日1989年3月1日 申請日期1988年5月7日 優(yōu)先權(quán)日1987年5月8日
發(fā)明者格倫·托馬斯·卡羅爾, 邁克爾·杰弗里·林斯特龍, 威廉·約瑟夫·塔亞斯基 申請人:龐沃特公司