张永忠,张 丽,马松抚,刘俊廷,代 筝,黄 金,高清河

(1.黑龙江省油田应用化学与技术重点实验室(大庆师范学院),黑龙江 大庆 163712;2.大庆油田有限责任公司第三采油厂,黑龙江 大庆 163113)

水处理用化学品一般被定义为油田水处理过程中为了保证注水的质量，提高注水开发效果所用化学品，像除油剂、缓蚀剂、浮选剂、粘土稳定剂、絮凝剂、杀菌剂、阻垢剂、除垢剂[1-2]都是工业上常用的水处理剂。而阻垢剂作为油田化学中重要的化学品对油田工程起到至关重要的作用。做为在最新一代的水处理剂，PAPEMP[3-12]以其较好的螯合分散性和优异的钙容忍度以及较优异的阻垢性能，在高硬高碱水质、乙烯生产循环冷却水处理和印染行业都有应用。该药剂可以作为较好的性能比较高的冷却水系统阻垢剂，对于高pH、高碱度、高硬度及更多苛刻条件的循环冷却水系统及油田水处理，PAPEMP都能很好的加以解决。对于一些钙离子像磷酸钙、碳酸钙、硫酸钙PAPEMP阻垢性能更加的优良，同时对于硅垢的生成PAPEMP可以有效地加以控制，而且具有良好的稳定金属离子性能。本文以防垢率为主要评价指标，评价合成参数对多胺基多醚基亚甲基膦酸阻垢性能的影响。

1 实验部分

1.1 实验用仪器

集热式恒温加热磁力搅拌器，DF-101S，常州普天仪器制造有限公司；旋转蒸发器，RE5CS-1，上海亚荣生化仪器厂；电热鼓风干燥箱，101-1A，天津市泰斯特仪器有限公司；数显水浴恒温振荡器，SHA-2A，常州普天仪器制造有限公司。

1.2 实验用药剂

聚醚胺D-230(分析纯)，天津市大茂化学试剂厂；亚磷酸(分析纯)，天津市大茂化学试剂厂；甲醛(分析纯)，沈阳市华东试剂厂。

1.3 阻垢性能的测定

2 结果与讨论

2.1 滴加时间对阻垢性能的影响

实验过程中，端氨基聚醚 (D-230)0.1mol，亚磷酸0.4mol，甲醛0.5mol，盐酸0.48mol，超纯水0.8mol，回流时间3h，分别考虑不同滴加时间对实验的影响，实验结果见图1。

图1 滴加时间对阻垢率的影响

由图1可知，可知不同滴加时间对阻垢率的影响。最佳滴加时间为45min，随着滴加时间的延长阻垢率增大，当滴加时间为45min时，阻垢率最大。当滴加时间超过45min时，随着滴加时间的增加阻垢率下降。最大阻垢率为98.39%。造成这种现象的原因是，当回流时间不足时，随着回流时间的增加，产生阻垢基团的数量会增加，避免了加入甲醛过快所产生的副产物数量的增加，但是当滴加时间超过某一个临界值时，会造成加入的甲醛不能够满足亚磷酸对甲醛集团的需求，从而产生副反应，使阻垢性能降低。

2.2 回流时间比对实验的影响

实验过程中，端氨基聚醚 (D-230)0.1mol，亚磷酸0.4mol，盐酸0.48mol，甲醛0.5mol，超纯水0.8mol，滴加时间45min。分别考虑不同回流时间对实验的影响，实验结果见图2。

图2 回流时间对阻垢率的影响

由图2可知最佳回流时间为3h。回流时间对阻垢性能有着明显的影响，阻垢率与回流时间呈正比例，当滴加时间为3h时，阻垢率最大。当回流时间超过3h时，随着回流时间的增加阻垢率下降最佳回流时间3h时阻垢率为98.39%。造成这种现象的原因是，当回流时间不足时使反应不够彻底，因而随着回流时间的增加阻垢性能会更加优异，当回流时间足够大时，阻垢性能最大，但是当回流时间继续增大，高温会破坏分子原来的阻垢结构，使阻垢性能降低。

2.3 D-230与甲醛用量比对实验的影响

实验过程中，端氨基聚醚 (D-230)0.1mol，亚磷酸0.4mol，盐酸0.48mol，超纯水0.8mol，滴加时间45min，回流时间3h。分别考虑不同甲醛用量对实验的影响，由图3可知不同甲醛物质的量与D-230物质的量比对阻垢性能的影响。

图3 甲醛用量比对阻垢率的影响

由上图可知最佳甲醛物质的量与D-230物质的量比5。随着甲醛滴加量的增加药品阻垢率增大，当甲醛物质的量与D-230物质的量比为5时，阻垢率最大，而后随着甲醛的加入量增加，药品阻垢性能降低。最佳甲醛物质的量与D-230物质的量比为5∶1时阻垢率最高，为98.39%。造成这种现象的原因是当甲醛用量较低时，反应不够完全，生成的阻垢剂浓度较低，随着甲醛的加入量增多，亚磷酸能够反应的更加彻底，从而使阻垢性能降低，但是当亚磷酸完全反应后，再加入甲醛会破坏原来已经反应好的阻垢基团，产生副产物，使阻垢性能降低。

2.4 最佳合成条件研究

根据以上单因素实验的分析，确定了最佳合成条件的大致范围，同时为了研究合成条件对反应的综合影响，采用L9(34)正交表进行正交实验研究。选定滴加时间为35min、45min、55min为甲醛滴加时间改变量；选定回流时间为2.5h、3h、3.5h为回流反应时间改变量；选取0.4、0.45、0.5为甲醛与D-230配比该变量。通过正交实验确定影响该反应的因素由大到小为：甲醛滴加时间>回流时间>甲醛与D-230比例。最佳工艺条件为：甲醛滴加时间45min，回流时间3h，甲醛与D-230比为5∶1，最佳阻垢率为98.39%。

3 结论

多胺基多醚基亚甲基膦酸合成过程中存在合适的使用量区间，形成合成产品阻垢率大小的因素排序为甲醛滴加时间>回流时间>甲醛与D-230比例。阻垢剂最佳工艺条件为：甲醛滴加时间45min，回流时间3h，甲醛与D-230比为5∶1，20mg/L多胺基多醚基亚甲基膦酸的阻垢率为98.39%。