改性双季铵盐的合成及其在油田水处理中的应用研究

论文摘要

本文针对油田回注水中SRB、TGB等微生物对注水设备和管线造成严重腐蚀,又由于微生物产生耐药性导致常用杀菌剂投加量升高、处理成本攀升甚至处理后水质不能达标等问题,以环氧氯丙烷（ECH）、十二烷基二甲基胺（DMA12）和甲硝唑（MDZ）为原料,合成了一种新型杀菌剂——改性双季铵盐MHTD。本文对MHTD的合成工艺进行了研究,并对MHTD的杀菌性能、缓蚀性能、表面活性及其做为杀菌剂与其它水处理剂的配伍性进行了探讨。研究结果表明：合成MHTD分三步进行,首先DMA12和氯化氢反应生成叔胺盐酸盐（DMAH）,然后ECH与DMAH反应制得中间体N-（3-氯-2-羟丙基）-N,N-二甲基十二烷基氯化铵（CHAC）,最后CHAC与MDZ反应得MHTD。CHAC的最佳合成工艺条件为：n（DMAH）: n（DMA12）:n （ECH）=1:0.15:1.10.温度40℃, CHAC的最高收率达93.5%; MHTD的最佳合成工艺条件为：乙腈作溶剂、反应物物质的量之比n （MDZ）:n （CHAC）=1.2:1、反应温度80℃、反应时间12 h,收率达82.4%,应用熔点测定和红外光谱分析方法证明合成的产物就是设计的目标产物甲硝唑改性双季铵盐MHTD。MHTD的杀菌性能研究表明：MHTD浓度越高杀菌率越高,当浓度为30 mg／L时,SRB和TGB的杀菌率分别为99.99%和99.14%,达到油田回注水水质要求,较同等浓度的常用杀菌剂1227分别提高了63%和99%,当浓度为40 mg／L时,SRB和TGB的杀菌率均达到100%；菌药接触时间在48 h内MHTD对SRB、TGB的杀菌率均保持在90%以上：MHTD对矿化度1×104～1×105 mg／L、温度30-60℃、pH 5.5到8.5的油田污水均有良好的适应性,与现场所应用的缓蚀剂和阻垢剂具有良好的配伍性。应用静态挂片法和动电位电化学法对MHTD进行了缓蚀性能评价,当浓度为50mg／L在矿化度为8.68×104 mg／L的模拟盐水中对A3钢的缓蚀率分别达77.2%和71.2%。测得MHTD的CMC值为0.77 mmol/L, CMC值下的表面张力为34.14mN／m。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 SRB产生腐蚀的机理
• 1.3 油田回注水用杀菌剂
• 1.3.1 杀菌剂种类
• 1.3.2 季铵盐类杀菌剂
• 1.3.3 油田回注水用杀菌剂的发展趋势
• 1.4 双季铵盐类化合物
• 1.4.1 双季铵盐的特殊性质
• 1.4.2 双季铵盐的研究现状
• 1.4.3 双季铵盐在油田中的应用
• 1.4.4 双季铵盐的杀菌机理
• 1.5 改性双季铵盐的研究进展
• 1.6 本论文的主要研究内容
• 1.6.1 技术路线
• 1.6.2 创新点
• 第二章 改性双季铵盐的合成
• 2.1 双季铵盐合成路线的确定
• 2.2 主要试剂与仪器
• 2.3 十二烷基二甲基叔胺盐酸盐（DMAH）的制备
• 2.3.1 实验方法
• 2.3.2 实验结果分析
• 2.4 CHAC的合成
• 2.4.1 试验原理及方法
• 2.4.2 结果与讨论
• 2.5 甲硝唑改性双季铵盐的合成
• 2.5.1 甲硝唑的相关研究背景
• 2.5.2 试验原理及方法
• 2.5.3 合成工艺条件的优化
• 2.6 小结
• 第三章 杀菌性能研究
• 3.1 主要试剂与仪器
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 水样杀菌
• 3.2.2 细菌含量测定
• 3.2.3 杀菌剂杀菌率的测定
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 杀菌剂性能室内综合评价
• 3.3.2 杀菌剂浓度对杀菌效果的影响
• 3.3.3 菌药接触时间对杀菌效果的影响
• 3.3.4 杀菌剂酸碱度适应性研究
• 3.3.5 杀菌剂温度适应性研究
• 3.3.6 杀菌剂水质适应性研究
• 3.4 小结
• 第四章 缓蚀性能研究
• 4.1 主要试剂与仪器
• 4.2 试验方法
• 4.2.1 腐蚀介质
• 4.2.2 静态挂片试验
• 4.2.3 动电位电化学评价法
• 4.3 试验结果与讨论
• 4.3.1 静态挂片试验结果
• 4.3.2 动电位电化学评价试验结果
• 4.4 小结
• 第五章 MHTD其它性能研究
• 5.1 主要试剂与仪器
• 5.2 试验方法
• 5.2.1 溶解性
• 5.2.2 表面张力及CMC值的测定
• 5.2.3 起泡性能的测定
• 5.2.4 与其它油田水处理剂的配伍性研究
• 5.3 结果分析与讨论
• 5.3.1 溶解性
• 5.3.2 表面张力及CMC值的测定
• 5.3.3 起泡性能测定
• 5.3.4 与其它油田水处理剂的配伍性研究
• 5.4 小结
• 第六章 结论及创新点
• 6.1 结论
• 6.2 创新点
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 稀释法二次重复菌量计数法（节选）
• 附录B 注水水质主要控制指标
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 详细摘要