磷酸酯甜菜碱型油田含聚污水用高效杀菌剂及其制备方法

磷酸酯甜菜碱型油田含聚污水杀菌剂的技术概述
磷酸酯甜菜碱型杀菌剂是针对油田含聚污水处理开发的新型高效杀菌技术，主要解决传统阳离子杀菌剂与聚合物配伍性差、悬浮固体含量增加等问题。其核心优势在于兼具高杀菌率与良好的聚合物相容性，适用于含聚污水回注处理及工业废水控制领域。

技术发展与创新演进

第一代磷酸酯甜菜碱型杀菌剂

• 研发背景：针对传统季铵盐杀菌剂（如1227、新洁尔灭）与含聚污水中负电聚合物发生聚沉的问题，中国石油大学（华东）等单位开发了单分子结构的磷酸酯甜菜碱杀菌剂。
• 核心成分：以叔胺、磷酸二氢钠、环氧氯丙烷为反应物合成，属于两性离子表面活性剂，避免了阳离子与聚合物的电性吸引导致的水质恶化1。
• 性能特点：杀菌率高且配伍性良好，但存在水溶性较低的局限，限制了实际应用效果。

第二代双子型磷酸酯甜菜碱型杀菌剂

• 技术改进：为克服溶解度问题，中国石油化工股份有限公司等单位研发了双子型结构（分子含两个亲水基团），显著提升水溶性及杀菌效率。
• 结构特征：主要成分结构式如下（式i）：
  R1-N+(CH2COO−)−(CH2)m-N+(CH2COO−)−R1R1​-N+(CH2​COO−)−(CH2​)m​-N+(CH2​COO−)−R1​
  其中R1R1​为4-16碳烷基（优选4、8、12碳），mm取值1-5（优选2-4），超出范围会导致杀菌效率下降。
• 新增功能：除杀菌外，兼具表面活性，可洗涤剥离粘泥沉积物中的硫酸盐还原菌（SRB），减少设备腐蚀与地层堵塞风险。 

制备方法与工艺参数

第一代杀菌剂制备（CN106957331A）

• 原料组成：叔胺、磷酸二氢钠、环氧氯丙烷。
• 合成路线：通过季铵化反应与磷酸酯化反应分步进行，具体工艺未公开细节，但产物纯度需满足油田污水回用标准。

第二代杀菌剂制备（CN202010008255.8）

• 原料及配比（重量份）：原料用量范围优选值有机二胺60-90份乙二胺/丙二胺氯乙酸钠220-250份-溴代直链烷烃380-560份溴代正丁烷/辛烷2-羟基-3-氯丙基羟基磷酸酯钠420-460份-催化剂0.05-0.5份-缚酸剂80-120份-

• 关键工艺：
  1. 有机二胺与氯乙酸钠在50-85℃下反应1-2h，生成中间体甜菜碱结构；
  2. 加入溴代烷烃及磷酸酯钠盐，通过季铵化反应形成双子型结构。

应用场景与技术优势

核心应用领域

1. 油田含聚污水处理：控制SRB等细菌繁殖，降低管线腐蚀率（腐蚀产物堵塞地层渗透率）；
2. 回注水处理：处理后污水可作为注入水回用，减少环境污染与水资源消耗；
3. 工业废水处理：适用于含聚合物工业废水的杀菌净化。

性能优势对比

专利与研发主体

行业意义与未来方向

该技术系列通过分子结构创新，解决了油田含聚污水处理的关键矛盾，推动了绿色采油技术发展。未来可进一步优化长效缓释配方及低温环境适应性，并探索与缓蚀阻垢剂的协同作用，降低综合处理成本。