專利名稱：一種驅(qū)油用飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種驅(qū)油用飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑的合成方法，具體地說是以綠色環(huán)保的生物質(zhì)飽和腰果酚為原料，在室溫條件下，通過磺化和中和兩步簡單的有機反應合成一類綠色環(huán)保型驅(qū)油用表面活性劑。
背景技術(shù)：
表面活性劑由于其特殊兩親結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，廣泛應用于洗滌、潤滑、食品、化妝品、農(nóng)業(yè)、采油等多個行業(yè)和領(lǐng)域。其中陰離子型表面活性劑具有較高界面活性和耐高溫性等優(yōu)點，作為驅(qū)油劑廣泛應用于三次采油技術(shù)，用于提高原油的采收率。木質(zhì)素磺酸鹽是最早推薦用于驅(qū)油的表面活性劑，但由于界面活性差，僅作為犧牲劑在表面活性劑驅(qū)中使用。真正大量用作驅(qū)油劑的陰離子型表面活性劑是石油磺酸鹽和合成磺酸鹽。其中石油磺酸鹽具有生產(chǎn)工藝簡單，價格低廉，與原油的配伍性好等優(yōu)點，作為驅(qū)油劑被廣泛應用于三次采油領(lǐng)域；但是對于含鹽量高于3%的油層，其驅(qū)油性能大大降低，且吸附量和產(chǎn)品性能差異性較大。20世紀90年代后，國外驅(qū)油用表面活性劑的研發(fā)主要集中在重烷基苯磺酸鹽上。該類表面活性劑在無堿或弱堿條件下，均具有較高的界面活性，可將油水的界面張力降低至超低界面張力的范圍，大幅度提高原油的采收率，但是由于生產(chǎn)原料純度低，導致了產(chǎn)品的純度低，穩(wěn)定性差，同時價格相對昂貴。近年來人們一直在尋找替代產(chǎn)品，開發(fā)相對廉價驅(qū)油用表面活性劑。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明合成了一種驅(qū)油用飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑。該表面活性劑是以生物質(zhì)飽和腰果酚為原料，生產(chǎn)工藝簡單，價格低廉，產(chǎn)品的純度較高；且具有較高的界面活性和耐鹽性。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案內(nèi)容為驅(qū)油用飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑的合成包括以下實驗步驟，以飽和腰果酚為原料，發(fā)煙硫酸為磺化劑，二氯甲烷為溶劑，在1(T3(TC下磺化反應廣4 h，將反應產(chǎn)物在2(Γ70 、5(Γ266. 6Pa條件下減壓蒸餾，即得飽和腰果酚磺酸；然后以該飽和腰果酚磺酸和氫氧化鈉為原料，乙醇為溶劑，在1(T3(TC下中和反應至體系PH至為7 8，反應產(chǎn)物經(jīng)負壓過濾，所得固體在4(T80°C下真空干燥5 12h。即得驅(qū)油用飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑。上述飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑的合成中，飽和腰果酚與發(fā)煙硫酸的質(zhì)量比為 1 0. 8-1. 5，優(yōu)選為1:1.05 ；所述發(fā)煙硫酸為含10-50%游離SO3,優(yōu)選20%游離SO3的發(fā)煙硫酸，所用溶劑二氯甲烷在整個磺化反應體系中的體積分數(shù)為509Γ70% ；磺化反應過程中，慢慢滴加發(fā)煙硫酸，滴加時的溫度為(T30°C、滴加時間為廣4h，磺化溫度為1(T3(TC，磺化時間為廣4h。中和反應過程中，所用氫氧化鈉可為水溶液的形式，其濃度為;T7mol/L，優(yōu)選為 5 mol/L沖和反應的溫度為1(T30°C，中和反應終止時體系的pH為疒8，所用溶劑乙醇為整個中和反應體系的體積分數(shù)為60、0%。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提出了采用生物質(zhì)飽和腰果酚為原料，利用苯環(huán)取代基效應，通過簡單的有機反應，合成一類新型驅(qū)油用磺酸鹽類表面活性劑。由于采用了低廉生物質(zhì)飽和腰果酚為原料，發(fā)煙硫酸為磺化劑，故該反應溫度為溫和，反應時間較短，操作也比較簡單，且提純?nèi)菀?，克服了傳統(tǒng)磺酸鹽表面活性劑成本高、操作復雜等問題。本發(fā)明合成的飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑屬于典型的表面活性劑，分子中含有15個碳的長鏈親油基團，具有較高的界面活性，可廣泛適用于三采過程中表面活性劑驅(qū)和三元復合驅(qū)。


圖1為飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑的合成反應方程式； 圖2為飽和腰果酚磺酸鹽的收率和活性物含量隨發(fā)煙硫酸滴加溫度的變化曲線； 圖3為飽和腰果酚磺酸鹽的收率和活性物含量隨發(fā)煙硫酸滴加時間的變化曲線； 圖4為飽和腰果酚磺酸鹽的收率和活性物含量隨磺化時間的變化曲線； 圖5為飽和腰果酚磺酸鹽的收率和活性物含量隨氫氧化鈉濃度的變化曲線； 圖6為飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑在45°C時的動態(tài)界面張力。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明
實施例1 準確稱取飽和腰果酚IOg溶于50mL 二氯甲烷中，(T3(TC下邊攪拌邊緩慢滴加10. 5g含20%游離SO3的發(fā)煙硫酸，滴加時間為2h，滴加完畢后，升溫至25°C下反應3h， 在50°C、133. 3Pa的條件下減壓蒸餾，得飽和腰果酚磺酸。用50mL乙醇將飽和腰果酚磺酸完全溶解，向飽和腰果酚磺酸的乙醇溶液中加入5mol/L的氫氧化鈉水溶液，在25°C下進行中和反應，直至反應體系的PH為7，過濾除去無機鹽，在50°C、133. 3Pa減壓蒸餾，得到飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑。滴加發(fā)煙硫酸時的溫度對飽和腰果酚磺酸鹽收率及活性物含量的影響如圖2所示。當?shù)渭影l(fā)煙硫酸時的溫度為10°C時，其收率超過80%，活性物含量在95% 以上。實施例2 準確稱取飽和腰果酚IOg溶于50mL 二氯甲烷中，10°C下邊攪拌邊緩慢滴加10. 5g含20%游離SO3的發(fā)煙硫酸，滴加完畢后，升溫至25°C下反應3h，在50°C、 133. 3Pa的條件下減壓蒸餾，得到飽和腰果酚磺酸。用50mL乙醇將飽和腰果酚磺酸完全溶解，向飽和腰果酚磺酸的乙醇溶液中加入5mol/L的氫氧化鈉水溶液，在25°C下進行中和反應，直至反應體系的PH為7. 5，過濾除去無機鹽，在50°C、133. 3Pa減壓蒸餾，得飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑。發(fā)煙硫酸的滴加時間對飽和腰果酚磺酸鹽收率及活性物含量的影響如圖3所示。當發(fā)煙硫酸滴加時間為廣2h時，其收率均超過80%，活性物含量均在80%以上。實施例3 準確稱取飽和腰果酚IOg溶于50mL 二氯甲烷中，10°C下邊攪拌邊緩慢滴加10. 5g含20%游離SO3的發(fā)煙硫酸，滴加時間為2h，滴加完畢后，升溫至25°C下反應 Γ4小時，在50°C、133. 3Pa的條件下減壓蒸餾，得到飽和腰果酚磺酸。用50mL乙醇將飽和腰果酚磺酸完全溶解，向飽和腰果酚磺酸的乙醇溶液中加入5mol/L的氫氧化鈉水溶液，在 2(T30°C下進行中和反應，直至反應體系的pH為7，過濾除去無機鹽，在50°C、133. 3Pa減壓蒸餾，得飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑?；腔磻獣r間對飽和腰果酚磺酸鹽收率及活性物含量的影響如圖4所示。當磺化時間為3h時，其收率為82. 4%，活性物含量為98. 7%。實施例4 準確稱取飽和腰果酚IOg溶于50mL 二氯甲烷中，10°C下邊攪拌邊緩慢滴加10. 5g含20%游離SO3的發(fā)煙硫酸，滴加時間為2h，滴加完畢，升溫至25°C下反應3h，在50°C、133. 3Pa的條件下減壓蒸餾，得飽和腰果酚磺酸。用50mL乙醇將飽和腰果酚磺酸完全溶解，向飽和腰果酚磺酸的乙醇溶液中加入濃度為3 7mol/L的氫氧化鈉水溶液，在 2(T30°C下進行中和反應和，直至反應體系的pH為8，過濾除去無機鹽，在50°C、133. 3Pa減壓蒸餾，得到飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑。中和反應中氫氧化鈉水溶液濃度對飽和腰果酚磺酸鹽收率及活性物含量的影響如圖5所示。當氫氧化鈉濃度為4. 5^5. 5mol/L時，其收率在80%以上，活性物含量均在90%以上。實施例5 準確稱取飽和腰果酚IOg溶于50mL 二氯甲烷中，10°C下邊攪拌邊緩慢滴加10. 5g含30%游離SO3的發(fā)煙硫酸，滴加時間為2h，滴加完畢，升溫至25°C下反應3h， 在50°C、133. 3Pa的條件下減壓蒸餾，得到飽和腰果酚磺酸。用50mL乙醇將飽和腰果酚磺酸完全溶解，向飽和腰果酚磺酸的乙醇溶液中加入5mol/L的氫氧化鈉溶液，在2(T30°C進行中和反應和，直至反應體系至PH為 、’過濾除去無機鹽，在50°C、133. 3Pa減壓蒸餾，得飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑。中和反應終止體系的PH對飽和腰果酚磺酸鹽收率及活性物含量的影響如表2所示。當體系pH為7、時，飽和腰果酚磺酸鹽的收率在80%以上，活性物含量在98%以上。表 權(quán)利要求
1.一種驅(qū)油用飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑的合成方法，其特征在于以飽和腰果酚為原料，發(fā)煙硫酸為磺化劑，二氯甲烷為溶劑，進行磺化反應，所得混合物經(jīng)減壓蒸餾，即得飽和腰果酚磺酸；然后以合成的飽和腰果酚磺酸和氫氧化鈉為原料，乙醇為溶劑，進行中和反應，所得混合物經(jīng)負壓過濾，干燥，即得飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑。
2.按照權(quán)利要求1所述的驅(qū)油用飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑的合成方法，其特征在于飽和腰果酚與發(fā)煙硫酸的質(zhì)量比為1 ( 0. 8-1. 5)，發(fā)煙硫酸中游離SO3的濃度為 10-50%ο
3.按照權(quán)利要求2所述的驅(qū)油用飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑的合成方法，其特征在于飽和腰果酚與發(fā)煙硫酸的質(zhì)量比為1:1. 05，發(fā)煙硫酸中游離SO3的濃度為20%。
4.按照權(quán)利要求1所述的驅(qū)油用飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑的合成方法，其特征在于磺化反應過程中，所用溶劑二氯甲烷在整個磺化反應體系中的體積分數(shù)為509Γ70% ；滴加發(fā)煙硫酸時的溫度為(T30°C，滴加時間為廣4h ；磺化溫度為1(T3(TC，磺化時間為廣4h。
5.按照權(quán)利要求4所述的驅(qū)油用飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑的合成方法，其特征在于滴加發(fā)煙硫酸時的溫度為10°c，磺化時間為3h。
6.按照權(quán)利要求1所述的驅(qū)油用飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑的合成方法，其特征在于中和反應過程中，氫氧化鈉為水溶液形式，其濃度為3 7mol/L ；中和反應終止時體系的 pH為7 8。
7.按照權(quán)利要求6所述的驅(qū)油用飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑的合成方法，其特征在于中和反應過程中，氫氧化鈉為水溶液形式，其濃度為5mol/L。
8.按照權(quán)利要求1所述的驅(qū)油用飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑的合成方法，其特征在于中和反應過程中，所用溶劑乙醇在整個中和反應體系中的體積分數(shù)為6(Γ80%，中和反應的溫度為1(T30°C。
9.按照權(quán)利要求1所述的驅(qū)油用飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑的合成方法，其特征在于該表面活性劑的水溶液在其質(zhì)量分數(shù)為0. 3%、氯化鈉質(zhì)量分數(shù)為3. 5%、氫氧化鈉質(zhì)量分數(shù)為1.2%時，該表面活性劑可將油水的界面張力降低至2. 19 X ΙΟ"4 mN/m。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種驅(qū)油用飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑的合成方法。該合成包括下列兩步首先以飽和腰果酚為原料，發(fā)煙硫酸為磺化劑，二氯甲烷為溶劑，進行磺化反應，經(jīng)減壓蒸餾，即得飽和腰果酚磺酸；然后以合成的飽和腰果酚磺酸和氫氧化鈉為原料，乙醇為溶劑，進行中和反應，所得混合物負壓過濾，干燥，得到飽和腰果酚磺酸鹽表面活性劑。該合成的反應條件溫和，產(chǎn)品提純?nèi)菀?，收率較高，且其原料為低廉生物酚。該表面活性劑具有較高的界面活性和良好的耐鹽性能，可作為一種綠色環(huán)保型驅(qū)油用表面活性劑。
文檔編號C07C303/32GK102304069SQ20111017084
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月23日
發(fā)明者李 杰, 李海燕, 李翠勤, 王俊, 王玉偉, 陳帥 申請人:東北石油大學