N,n’-双脂肪酰基二羟乙基脂肪二胺二聚氧乙烯醚羧酸盐或磺酸盐及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种N,N’-双脂肪酰基二羟乙基脂肪二胺二聚氧乙烯醚羧酸盐或磺酸盐及其制备方法，主要解决现有强化采油的复合驱技术中针对高温较低矿化度油田将原油/地层水界面张力降到10-3mN/m的超低水平相当困难的问题。本发明通过采用N,N’-双脂肪酰基二羟乙基脂肪二胺二聚氧乙烯醚羧酸盐或磺酸盐分子通式为其中X选自羧酸根或磺酸根中的任意一种，Y选择碱金属离子、碱土金属离子中的任意一种，R为C7～C17的烷基，m为1～10，n为乙氧基团EO的加合数，其取值范围为0～40及其制备方法的技术方案较好的解决该问题，可用于油田的强化采油生产。
【专利说明】N, N’ -双脂肪酰基二羟乙基脂肪二胺二聚氧乙烯醚羧酸盐或磺酸盐及其制备方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及N，N’ -双脂肪酰基二羟乙基脂肪二胺二聚氧乙烯醚羧酸盐或磺酸盐及其制备方法。
【背景技术】
[0003]20世纪80年代出现的复合驱被认为是具有大规模应用潜力的强化采油新技术之一。它是将碱、表面活性剂、聚合物中的二种或三种组合使用，从而形成二元或三元复合驱技术。大量研究结果表明复合驱技术的关键在于设计/选择化学结构合理的表面活性剂并利用各种化学添加剂间的协同作用使原油/水界面张力达到超低。
[0004]目前公开报道的驱油用表面活性剂有:1)石油磺酸盐；2)烷基苯磺酸盐；3)石油羧酸盐；4)天然羧酸盐；5) α -烯烃磺酸盐；6)木质素磺酸盐；7)高分子表面活性剂；8)非离子表面活性剂等。现有驱油表面活性剂存在的主要问题:界面活性剂低、用量大，如石油磺酸盐的用量在0.3~0.6%，造成采油成本偏高。根据已有研究，降低表面活性剂的使用成本有两条路径:1)降低现有驱油表面活性剂的成本；2)设计具有独特分子结构的驱油表面活性剂，显著降低用量。经验表明低CMC值的表面活性剂在强化驱油中使用量比较少。而降低表面活性剂的CMC值有两个途径:1)增大表面活性剂的疏水基团(见GeminiSurfactants, Surfactant Science series V117, 116 和物理化学学报，2005, 21 (4),450~457);2)采用寡聚结构，比如双子表面活性剂(见Gemini Surfactants, SurfactantScience series V117, 116.)。
[0005]许多研究人员对驱油用双子表面活性剂进行了详细研究。韩冬小组合成出了硫酸盐、磺酸盐型双子表面活性剂(精细与专用化学品，2006，14(5)，18~21和石油天然气学报，2006，28 (3)，126~128)并初步研究了这些双子表面活性剂在水/有机相间的界面张力。蒲万芬等模拟三次采油实际环境，研究了阳离子双子表面活性剂在砂岩表面的静态吸附行为以及阳离子双子表面活性剂/疏水缔合水溶性聚合物二元体系与原油的界面张力(精细石油化工进展，2005,6 (8)，12~15和西南石油学院学报，2006，28 (I)，68~70)。尽管双子表面活性剂表现出巨大的潜力，但在强化采油这一应用领域还没有商业化。目前主要问题存在于:1)国内外报道的双子表面活性剂产品成本居高不下。现有许多双子表面活性剂的工艺路线比较长或者所用化学原料比较昂贵导致双子表面活性剂产品的价格比较高，比如Air products & chemical Inc.的Dynol系列产品,市场价格大约在数百人民币每公斤或更高，与油田对驱油用表面活性剂的价格要求差距比较大。2)目前报道的双子表面活性剂在降低原油/水相界面张力、岩心上的吸附等性能上还不能完全满足要求。研究表明多数油田地层的岩石与粘土表面呈现负电性，尽管利用阳离子双子表面活性剂也能有效降低原油 /水界面张力(Surface Science, 2004, 552: L53 ~L57 和 Surface Science,2004，564: 141~148)，但是这些表面活性剂在地层上的吸附性能很难满足油田的要求。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题之一是现有强化采油的复合驱技术中针对高温较低矿化度油田将原油/地层水界面张力降到10_3mN/m的超低水平相当困难的问题，提供一种新的N，N’-双脂肪酰基二羟乙基脂肪二胺二聚氧乙烯醚羧酸盐或磺酸盐。该羧酸盐或磺酸盐具有较低的临界胶束浓度，在高温高盐条件下能有效降低原油/地层水的界面张力的优点。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的N，N’-双脂肪酰基二羟乙基脂肪二胺二聚氧乙烯醚羧酸盐或磺酸盐的制备方法。
[0007]为解决技术问题之一，本发明采用的技术方案如下:一种N，N’ -双脂肪酰基二羟乙基脂肪二胺二聚氧乙烯醚羧酸盐或磺酸盐，具有分子通式为
【权利要求】
1.一种N，N’-双脂肪酰基二羟乙基脂肪二胺二聚氧乙烯醚羧酸盐或磺酸盐，具有分子通式为
2.根据权利要求1所述N，N’-双脂肪酰基二羟乙基脂肪二胺二聚氧乙烯醚羧酸盐或磺酸盐，其特征在于所述R的碳原子数为九、十一、十三、十五、或者十七。
3.根据权利要求1所述N，N’-双脂肪酰基二羟乙基脂肪二胺二聚氧乙烯醚羧酸盐或磺酸盐，其特征在于所述乙氧基聚合度η的取值范围为2~23。
4.根据权利要求1所述N，N’-双脂肪酰基二羟乙基脂肪二胺二聚氧乙烯醚羧酸盐或磺酸盐，其特征在于所述m的取值范围为2~8。
5.根据权利要求1所述N，N’-双脂肪酰基二羟乙基脂肪二胺二聚氧乙烯醚羧酸盐或磺酸盐，其特征在于所述Y选自Na+、K+、Mg2+或Ca2+。
6.权利要求1所述N，N’-双脂肪酰基二羟乙基脂肪二胺二聚氧乙烯醚羧酸盐或磺酸盐的制备方法，包括以下步骤: (a)N，N’ -双脂肪酰基二羟乙基脂肪二胺的制备 将脂肪酸甲酯、N，N’-二羟乙基脂肪二胺、碱等混合在120°C~200°C反应2~18小时，蒸馏除去生成的甲醇即可得需要的中间体，其中脂肪酸甲酯与N，N’ - 二羟乙基脂肪二胺的摩尔比为1.5~2.5: 1，碱的用量为脂肪酸甲酯与二羟乙基脂肪二胺质量之和的0%~15% ； (b)N，N’ -双脂肪酰基羟乙基脂肪二胺二聚氧乙烯醚的制备 步骤(a)所合成的中间体和环氧乙烷按所需配比在反应温度为100°C~180°C，0.SOMPa(表压)下，碱为催化剂，反应得N，N’ -双脂肪酰基二羟乙基脂肪二胺二聚氧乙烯醚，其中N，N’ -双脂肪酰基二羟乙基脂肪二胺与环氧乙烷摩尔比为1: 2~23，催化剂用量为N，N’ -双脂肪酰基二羟乙基脂肪二胺质量的0.5~6.0% ； (c)N，N’ -双脂肪酰基二羟乙基乙二胺二聚氧乙烯醚羧酸盐(磺酸盐)的制备 将步骤(b)所合成的N，N’_双脂肪酰基二羟乙基脂肪二胺二聚氧乙烯醚按所需配比与氯乙酸钠或一氯甲基磺酸钠、碱和相转移催化剂混合，在反应温度50°C~130°C，反应3~15小时后既可得目标产物，其中N，N’ -双脂肪酰基二羟乙基脂肪二胺二聚氧乙烯醚、氯乙酸钠或一氯甲基磺酸钠、碱和相转移催化剂的摩尔比等于1: 2~6: O~8: O~0.3。
7.根据权利要求6所述N，N’-双脂肪酰基二羟乙基脂肪二胺二聚氧乙烯醚羧酸盐或磺酸盐的制备方法，其特征在于(a)步骤中脂肪酸甲酯、碱和N，N’_ 二羟乙基乙二胺的摩尔比为1.5~2.5: 0.5~2.5: I ;反应温度为130°C~200°C，反应时间为3~10小时；(b)步骤中N，N’ -双脂肪酰基二羟乙基脂肪二胺与环氧乙烷摩尔比为1: 2~23，催化剂用量为N，N’ -双脂肪酰基二羟乙基脂肪二胺质量的I~6% ； (c)步骤中N，N’ -双脂肪酰基二羟乙基脂肪二胺二聚氧乙烯醚、氯乙酸钠或一氯甲基磺酸钠、碱和相转移催化剂的摩尔比为1: 2.5~5.5: 2.5~7: O~0.2，反应温度为70~110°C，反应时间为5~12小时。
【文档编号】C07C303/32GK103539691SQ201210239989
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年7月12日 优先权日:2012年7月12日
【发明者】翟晓东, 沈之芹, 张卫东, 杨一青, 张慧, 李应成 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院