含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑的制備方法及在三次采油中的應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種能提高獲得碳氫化合物回收的組合物的制備方法，屬于季銨化合物制備領域，還涉及提高石油采收率領域，具體為含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑的制備方法及在三次采油中的應用。
【背景技術】
[0002]本發明含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑是一種陽離子型雙子表面活性劑。該類季銨鹽型表面活性劑表/界面活性高，具有很廣泛的應用前景。
[0003]目前該類表面活性劑多采用四甲基乙二胺與鹵代烷烴反應進行制備，此類陽離子型雙子表面活性劑在溶液無機鹽濃度較大時溶解度不好。本發明含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑由于在一般季銨鹽型雙子表面活性劑中引入了羥基，使表面活性劑分子具有更好的水溶性，可應用于無機鹽濃度較大的條件。且反應所用原料環氧氯丙烷及烷基叔胺均為常用化工原料，反應溶劑為水，生產成本較低。
[0004]產物與十四烷基二甲基羥丙基磺基甜菜堿復配后在不加堿的條件下可將油-水界面張力降低至10 3mN/m數量級，且復配體系可在礦化度80g/L條件下保持界面活性并不產生沉淀，可應用于高礦化度地層條件下的提高石油采收率領域。
【發明內容】
[0005]本發明旨在提供一種合成僅需一步完成，整個合成時間較短，產率較高的含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑的制備方法。
[0006]本發明還提供一種可有效降低油-水界面張力的表面活性劑配方，可應用于高礦化度地層條件下的提高石油采收率領域。
[0007]含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑的制備方法，包括如下步驟:將烷基叔胺和環氧氯丙烷按2-3:1的摩爾比混合后，以水作為溶劑，在溫度60-100°C下攪拌4-6h，即得含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑。
[0008]所述的烷基叔胺為N，N- 二甲基癸烷基胺、N, N- 二甲基十二烷基胺、N, N- 二甲基十四烷基胺、N, N- 二甲基十六烷基胺的任一種或幾種混合物。
[0009]烷基叔胺和環氧氯丙烷為原料合成含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑，合成路線圖，如說明書附圖1所示。
[0010]將上述得到的表面活性劑粗產品用溶劑重結晶，再干燥得到粉末狀固體，該粉末狀固體即為純化的含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑。
[0011]所述的溶劑是醇、醚中的任意一種或多種。
[0012]所述的溶劑是乙醇、異丙醇、石油醚的任一種或其混合物溶劑。
[0013]所述的混合物溶劑是乙醇與石油醚體積比3:1的混合物或異丙醇與石油醚體積比3:1的混合物。
[0014]含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑在三次采油中的應用，將上述含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑與兩性離子型表面活性劑復配使用，在不加堿的條件下可將油-水界面張力降低至10 3mN/m數量級，且復配體系可在礦化度80g/L條件下保持界面活性并不產生沉淀，可應用于高礦化度地層條件下的提高石油采收率領域。
[0015]上述兩性離子型表面活性劑為十四烷基二甲基羥丙基磺基甜菜堿。
[0016]上述復配使用中含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑與兩性離子型表面活性劑使用總濃度為0.2-0.5%。
[0017]上述復配使用中含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑與十四烷基二甲基羥丙基磺基甜菜堿使用比例為0.5-2:1。
[0018]本發明的有益效果是:
[0019]本發明所采用的含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑的制備和提純方法，采用一步合成的方法，避免了逐步加料帶來的不便，以水作為溶劑，生產成本較低；產物相比于一般季銨鹽型雙子表面活性劑具有更好的水溶性，可應用于無機鹽濃度較大的條件；所合成的表面活性劑產率非常高，性能好，可應用于生產洗滌劑、泡沫鉆井液以及三次采油用驅替劑等；產物與十四烷基二甲基羥丙基磺基甜菜堿復配后在不加堿的條件下可將油-水界面張力降低至103mN/m數量級。避免堿的加入可減少驅替體系對地層及生產設備的損害。且復配體系可在礦化度80g/L條件下保持界面活性并不產生沉淀，可應用于高礦化度地層條件下的提高石油采收率領域。
【附圖說明】
[0020]圖1為烷基叔胺和環氧氯丙烷為原料合成含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑的合成路線圖；
[0021]圖2為實施例4中含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑的紅外圖譜；
[0022]圖3實施例4中含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑的質譜測試結果圖。
【具體實施方式】
[0023]下面們結合具體實施例對本發明作進一步闡述。
[0024]本發明烷基叔胺和環氧氯丙烷為原料合成含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑的合成路線圖，如說明書附圖1所示。
[0025]實施例1
[0026]以N，N- 二甲基癸烷基胺為原料的合成:
[0027]在裝有回流冷凝管的10ml三口燒瓶中，以20mL水為溶劑，加入11.1Og (0.06mol)癸烷基叔胺，在磁子攪拌下用恒壓滴液漏斗逐漸滴加共2.77g(0.03mol)環氧氯丙烷，在90°C下反應5小時，減壓旋蒸出反應體系中的水后，以乙醇對產物進行重結晶，得到淡黃色固體產物10.308，產率69%。
[0028]實施例2
[0029]以N，N- 二甲基十二烷基胺為原料的合成:
[0030]在裝有回流冷凝管的10ml三口燒瓶中，以20mL水為溶劑，加入12.78g(0.06mol)十二烷基叔胺，在磁子攪拌下用恒壓滴液漏斗逐漸滴加共2.77g(0.03mol)環氧氯丙烷，在80°C下反應5小時，減壓旋蒸出反應體系中的水后，以異丙醇對產物進行重結晶，得淡黃色固體產物13.23g，產率79%。
[0031]實施例3
[0032]以N，N- 二甲基十四烷基胺為原料的合成:
[0033]在裝有回流冷凝管的10ml三口燒瓶中，將5mL十四叔胺(90% ) (0.015mol)加入20mL水中，室溫下加入0.69g(0.0075mol)環氧氯丙烷，80°C下反應6小時。反應結束后旋蒸除去溶劑，以乙醇與石油醚體積比3:1對產物進行重結晶，得白色固體產物4.68g，產率93%。
[0034]實施例4
[0035]以N，N- 二甲基十六烷基胺為原料的合成:
[0036]在裝有回流冷凝管的10ml三口燒瓶中，將5mL十六叔胺(98% ) (0.015mol)加入20mL水中，室溫下加入0.69g(0.0075mol)環氧氯丙烷，60°C下反應6小時。反應結束后旋蒸除去溶劑，以異丙醇與石油醚體積比3:1對產物進行重結晶，得白色固體產物4.53g，產率90%，，如圖2-3所示，含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑的紅外圖譜及質譜測試結果。
[0037]實施例5
[0038]以N，N- 二甲基十四烷基胺與N，N- 二甲基十六烷基胺混合物為原料的合成:
[0039]在裝有回流冷凝管的10ml三口燒瓶中，將5mL十四叔胺(90% ) (0.015mol)、5mL十六叔胺(98% ) (0.015mol)加入40mL水中，室溫下加入1.38g(0.015mol)環氧氯丙烷，100°C下反應5小時。反應結束后旋蒸除去溶劑，以異丙醇與石油醚體積比3:1對產物進行重結晶，得白色固體產物8.858，產率88%。
[0040]實施例6
[0041]以N，N- 二甲基十四烷基胺為原料的產物與十四烷基二甲基羥丙基磺基甜菜堿的復配。
[0042]N，N-二甲基十四烷基胺為原料的產物濃度0.1 %，十四烷基二甲基羥丙基磺基甜菜堿濃度0.2 %，溶液礦化度60g/L。此時體系在50°C條件下油-水界面張力可達7.158X 10 3mN/m。
[0043]實施例7
[0044]以N，N- 二甲基十六烷基胺為原料的產物與十四烷基二甲基羥丙基磺基甜菜堿的復配。
[0045]N，N-二甲基十四烷基胺為原料的產物濃度0.2%，十四烷基二甲基羥丙基磺基甜菜堿濃度0.1 %，溶液礦化度800g/L。此時體系在50°C條件下油-水界面張力可達6.158X 10 3mN/m。
[0046]應當理解的是上述實施例是對本發明的內容進一步說明，但不應當將此理解為本發明所上述的主題范圍僅限于上述實施例，凡基于上述內容原理所實現的技術均屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑的制備方法，其特征是，包括如下步驟:將烷基叔胺和環氧氯丙烷按2-3:1的摩爾比混合后，以水作為溶劑，在溫度60-100°C下攪拌4-6h，即得含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑。2.根據權利要求1所述的含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑的制備方法，其特征是，所述的烷基叔胺為N，N- 二甲基癸烷基胺、N, N- 二甲基十二烷基胺、N, N- 二甲基十四烷基胺、N, N- 二甲基十六烷基胺的任一種或幾種混合物。3.含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑的提純方法，其特征是，將權利要求1或2中得到的表面活性劑粗產品用溶劑重結晶，再干燥得到粉末狀固體，該粉末狀固體即為純化的含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑。4.根據權利要求3所述的含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑的提純方法，其特征是，所述的溶劑是醇、醚中的任意一種或多種。5.根據權利要求4所述的含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑的提純方法，其特征是，所述的溶劑是乙醇、異丙醇、石油醚的任一種或其混合物溶劑。6.根據權利要求5所述的含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑的提純方法，其特征是，所述的混合物溶劑是乙醇與石油醚體積比3:1的混合物或異丙醇與石油醚體積比3:1的混合物。7.含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑在三次采油中的應用，其特征是，將上述含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑與兩性離子型表面活性劑復配使用，在不加堿的條件下可將油-水界面張力降低至10 3mN/m數量級，且復配體系可在礦化度80g/L條件下保持界面活性并不產生沉淀，可應用于高礦化度地層條件下的提高石油采收率領域。8.根據權利要求7所述的含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑在三次采油中的應用，其特征是，兩性離子型表面活性劑為十四烷基二甲基羥丙基磺基甜菜堿。9.根據權利要求7所述的含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑在三次采油中的應用，其特征是，復配使用中含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑與兩性離子型表面活性劑使用總濃度為 0.2-0.5%。10.根據權利要求7所述的含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑在三次采油中的應用，其特征是，復配使用中含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑與十四烷基二甲基羥丙基磺基甜菜堿使用比例為0.5-2:1。
【專利摘要】本發明公開了含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑的制備方法及在三次采油中的應用，將烷基叔胺和環氧氯丙烷按2-3:1的摩爾比混合后，以水作為溶劑，在溫度60-100℃下攪拌4-6h，即得含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑。將上述得到的表面活性劑粗產品用溶劑重結晶，再干燥得到純化的含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑。所得含羥基的季銨鹽型雙子表面活性劑具有較好的油-水界面活性，可應用于提高石油采收率領域。本發明采用一步合成的方法，生產成本較低；產物相比于一般季銨鹽型雙子表面活性劑具有更好的水溶性，可應用于無機鹽濃度較大的條件；與兩性離子型表面活性劑復配使用，提高石油采收率。
【IPC分類】C07C213/10, C07C215/40, C09K8/584, C07C213/04
【公開號】CN105037176
【申請號】CN201510393550
【發明人】趙建社, 丁其杰, 韓長喜, 劉哲, 張榮蘭
【申請人】西北大學, 濮陽市科洋化工有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月7日