一種稠油磺酸鹽表面活性劑的合成方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及有機化工領域，涉及一種稠油磺酸鹽表面活性劑的合成方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國國民經濟的快速發展，全國石油消費量迅速增長。為此，在大力發展國際石油貿易與合作的同時，尋求行之有效的驅油技術，以緩解我國石油進口壓力迫在眉睫。通過一次采油、二次采油一般只能采出地層中約30%-40%的原油。表面活性劑能夠顯著降低油/水界面張力，改變巖石的潤濕性，從而提高洗油效率，大幅度提高油田開采的最終采收率，是三次采油中最具吸引力的技術之一。稠油磺酸鹽是以稠油為原料合成的陰離子型表面活性劑，它具有與原油配伍性好，水溶性好，能產生超低界面張力，成本較低等特點受到廣泛重視，被認為是最具商業前景的三次采油用表面活性劑。
[0003]大量實驗研究證明，稠油磺酸鹽作為三元復合驅中的表面活性劑，現正得到廣泛深入的研究。雖然許多科研工作者對稠油磺酸鹽的研制和分析進行了大量研究，但是各類產品應用范圍都較窄，各方面的性能均有不足之處。目前國內工業化生產石油磺酸鹽的廠家只有幾家，如杭州煉油廠、克拉瑪依煉油廠、玉門煉油廠、大連石化廠和天津紅巖煉油廠等。由于稠油自身的特點，目前還沒有工業化生產稠油磺酸鹽的廠家，所以，利用原料優勢，就地合成出適合本地使用的稠油磺酸鹽具有重要意義。
【發明內容】
[0004]針對上述問題，本發明提供的稠油磺酸鹽表面活性劑的合成方法，具有界面活性強、水溶性好，生產過程簡單，反應易于控制，設備投資少，成本低的稠油磺酸鹽表面活性劑，此稠油磺酸鹽是三次采油最常用的表面活性劑，特點是其原料來源于稠油，與稠油配伍性好，在三次采油中用作驅油劑具有良好的應用前景。
[0005]為實現上述目的，本發明采取以下技術方案:稠油與磺化劑(發煙硫酸或者三氧化硫)發生磺化反應制備稠油磺酸鹽表面活性劑。
[0006]所述磺化反應的溶劑可以為二氯甲烷，二氯乙烷，也可以無溶劑。
[0007]所述用發煙硫酸做磺化劑，酸油比定為2:5。
[0008]所述用三氧化硫做磺化劑制備稠油磺酸鹽，最佳質量比為稠油:三氧化硫=9:4。
[0009]對所合成的稠油磺酸鹽進行對比性工藝研究，得出以稠油為原料，二氯甲烷作溶劑，三氧化硫作磺化劑進行磺化反應所得產品表面張力比用發煙硫酸作磺化劑磺化所得溶液表面張力低，表面活性好，產生的廢酸少。
[0010]所述稠油磺酸鹽表面活性劑，與原油配伍性好，界面活性強、水溶性好，生產過程簡單，反應易于控制，設備投資少，成本低，可應用于三次采油。
[0011]本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點:
1、本發明針對油田原油實際情況，通過一系列單因素和正交實驗，針對所選原料油的特點，對制備過程中的磺化、分酸和萃取分油等步驟的影響因素進行探討，確定合成最佳工藝條件，通過三氧化硫磺化工藝制備稠油磺酸鹽，并對合成出的產品進行界面張力性能評價及測試。所得稠油磺酸鹽產品具有重要的社會效益和經濟效益，所得出的實驗數據和結論，對稠油磺酸鹽的合成工業化有一定的參考價值。
[0012]2、本發明以稠油為原料，利用稠油與磺化劑的反應合成稠油磺酸鹽表面活性劑，不僅為稠油資源的深加工找到了一條高附加值的新途徑，且由于稠油磺酸鹽做表面活性劑價格低廉，所得磺酸鹽比市售表面活性劑具有明顯的成本優勢而具廣闊的應用前景。
[0013]3、本發明所得到的稠油磺酸鹽表面活性劑具有較強降低油水界面張力的能力；具有較強的潤濕反轉能力；具有較好的乳化能力；受地層離子干擾較小。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明用不同方法合成的稠油磺酸鹽的表面張力曲線。
【具體實施方式】
[0015]實施例1、用發煙硫酸做磺化劑，二氯甲烷為溶劑制備稠油磺酸鹽
將稠油與二氯甲烷按1:1質量比混合，攪拌10分鐘，靜置，分出水層。稱取一定量脫水后的稠油加入反應釜中，恒壓緩慢加入一定量的發煙硫酸，酸油比為2:5。充分攪拌，整個反應過程在40°C?51°C恒溫水浴或油浴中進行。反應完成后，向反應釜中緩慢加入一定量蒸餾水，攪拌10分鐘，在70°C下靜置2h，分出硫磺酸和硫酸。再用20%的氫氧化鈉中和分出的磺酸至PH=S?9。然后加適量50%乙醇-水溶液于中和后的磺酸鹽中，充分攪拌后將溶液靜置分層，分離磺酸鹽和未磺化油，蒸出二氯甲烷、水和乙醇進行回收再利用。將所得溶液在冰水中靜置，抽濾，即得稠油磺酸鹽粗產品。
[0016]對所得產品的性能進行檢測得到在特定的表面活性劑濃度下稠油磺酸鹽的表面張力曲線圖1中曲線I。
[0017]實施例2、用發煙硫酸做磺化劑，無溶劑制備稠油磺酸鹽
稱取一定量的稠油加入反應爸中，恒壓緩慢加入定量的發煙硫酸，酸油比為2:5。充分攪拌，整個反應過程在40°C?51°C恒溫水浴或油浴中進行。反應完成后，向反應釜中緩慢加入一定量蒸餾水，攪拌10分鐘，在70°C下靜置2h，分出硫磺酸和硫酸。再用20%的氫氧化鈉中和分出的磺酸至pH=8?9。然后加適量50%乙醇-水溶液于中和后的磺酸鹽中，充分攪拌后將溶液靜置分層，分離磺酸鹽和未磺化油，蒸出水和乙醇進行回收再利用。將所得溶液在冰水中靜置，抽濾，即得稠油磺酸鹽粗產品。
[0018]對所得產品的性能進行檢測得到在特定的表面活性劑濃度下稠油磺酸鹽的表面張力曲線圖1中曲線2。
[0019]實施例3、用發煙硫酸做磺化劑，二氯乙烷溶劑制備稠油磺酸鹽
將稠油與二氯乙烷按1:1質量比混合，攪拌10分鐘，靜置，分出水層。稱取一定量脫水后的稠油加入反應釜中，恒壓緩慢加入一定量的發煙硫酸，酸油比為2:5。充分攪拌，整個反應過程在40°C?51°C恒溫水浴或油浴中進行。反應完成后，向反應Il中緩慢滴加定量蒸餾水，攪拌10分鐘，在70°C下靜置2h，分出硫磺酸和硫酸。再用20%的氫氧化鈉中和分出的磺酸至pH=8?9。然后加適量50%乙醇-水溶液于中和后的磺酸鹽中，充分攪拌后將溶液靜置分層，分離磺酸鹽和未磺化油，蒸出二氯乙烷、水和乙醇進行回收再利用。將所得溶液在冰水中靜置，抽濾，即得稠油磺酸鹽粗產品。
[0020]對所得產品的性能進行檢測得到在特定的表面活性劑濃度下稠油磺酸鹽的表面張力曲線圖1中曲線3。
[0021]實施例4、用三氧化硫做磺化劑，二氯甲烷為溶劑制備稠油磺酸鹽
(I)三氧化硫的制備
該反應用調溫型電熱套加熱，產品接收裝置置于冷水浴中，后接尾氣處理裝置。反應開始時溫度低于10°C，過后控制不超過20°C。當加熱到200°C?250°C (電熱套加熱溫度)左右接收管開始有白煙，說明有三氧化硫出現，與瓶中空氣中水蒸氣反應生成硫酸。漸漸加熱，之后瓶壁出現結晶，剛剛開始是小圓點，過會有針狀透明固體在瓶壁上出現，之后慢慢生長，可以看見針狀固體在管壁上增多，之后漸漸加熱能夠發現有液體，在尾管處往下流。管中滴下的液體慢慢凝結，在管壁凝結成為大塊。直到反應器里沒有太多氣泡產生，停止加熱。
[0022](2)將稠油與二氯甲烷按1:1質量比混合，攪拌10分鐘，靜置，分出水層。稱取一定量脫水后的稠油加入反應釜中，待溶液溫度5°C以下(冰水浴冷卻)，在恒壓下緩慢加入一定量的三氧化硫，其中稠油:三氧化硫=9:4(質量比)，充分攪拌，整個反應過程在恒溫水浴中進行，反應溫度控制在20°C左右，三氧化硫滴加完后，繼續攪拌lh。升溫回流2小時后靜置2h。再用20%氫氧化鈉水溶液中和至pH為8?9，中和時放熱，通過水浴調節溫度，不超過50°C。最后加適量50%乙醇-水溶液于中和后的磺酸鹽中，充分攪拌后將溶液靜置分層，分離磺酸鹽和未磺化油。蒸出二氯甲烷、水和乙醇進行回收再利用。將所得溶液在冰水中靜置，抽濾，即得稠油磺酸鹽粗產品。
[0023]對所得產品的性能進行檢測得到在特定的表面活性劑濃度下稠油磺酸鹽的表面張力曲線圖1中曲線4。說明在相同的表面活性劑濃度下，用二氯甲烷作溶劑，三氧化硫做磺化劑磺化所得溶液表面張力較用發煙硫酸做磺化劑磺化所得溶液表面張力低，表面活性好，產生的廢酸少。
【主權項】
1.一種稠油磺酸鹽表面活性劑的合成方法，其特征在于:經脫水的稠油或稠油與磺化劑(發煙硫酸或者三氧化硫)發生磺化反應制備稠油磺酸鹽表面活性劑。2.根據權利要求1所述的一種稠油磺酸鹽表面活性劑的合成方法，其特征在于:所述磺化反應的溶劑可以為二氯甲烷，二氯乙烷，也可以無溶劑。3.根據權利要求1所述的一種稠油磺酸鹽表面活性劑的合成方法，其特征在于:所述用發煙硫酸做磺化劑，酸油比定為2:5。4.根據權利要求1所述的一種稠油磺酸鹽表面活性劑的合成方法，其特征在于:所述用三氧化硫做磺化劑制備稠油磺酸鹽，最佳質量比為稠油:三氧化硫=9:4。5.根據權利要求1或2或3所述的一種稠油磺酸鹽表面活性劑的合成方法，其特征在于:對所合成的稠油磺酸鹽進行對比性工藝研究，得出以稠油為原料，二氯甲烷作溶劑，三氧化硫作磺化劑進行磺化反應所得產品表面張力比用發煙硫酸作磺化劑磺化所得溶液表面張力低，表面活性好，產生的廢酸少。6.根據權利要求1所述的一種稠油磺酸鹽表面活性劑的合成方法，其特征在于:所述稠油磺酸鹽表面活性劑，與原油配伍性好，界面活性強、水溶性好，生產過程簡單，反應易于控制，設備投資少，成本低，可應用于三次采油。
【專利摘要】本發明涉及了一種稠油磺酸鹽表面活性劑的合成方法，采用稠油與磺化劑發生磺化反應制備稠油磺酸鹽表面活性劑。對所合成的稠油磺酸鹽進行了對比研究，得出以稠油為原料，二氯甲烷作溶劑，三氧化硫作磺化劑進行磺化反應所得產品表面張力比用發煙硫酸作磺化劑磺化所得溶液表面張力低，表面活性好，產生的廢酸少的一種合成方法。本發明過程簡單，反應易于控制，設備投資少，成本低，是目前三次采油最常用的表面活性劑。
【IPC分類】C07C309/62, C07C303/32, C09K8/584
【公開號】CN105523968
【申請號】CN201510184059
【發明人】仵博萬, 張甜甜, 胥玉玲, 張強強, 肖進新
【申請人】隴東學院, 仵博萬
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2015年4月17日