磺酸盐型生物质表面活性剂及其合成方法
【专利摘要】本发明属于有机化合物合成领域，具体地，涉及一种基于脂肪酸甲酯的磺酸盐型生物质表面活性剂及其合成方法。城市餐厨垃圾废弃油脂主要成分为脂肪酸甲酯，基于脂肪酸甲酯的磺酸盐型生物质表面活性剂由以下步骤制备：脂肪酸烷醇酰胺的制备，磺丙基化反应；所述的基于脂肪酸甲酯的磺酸盐型生物质表面活性剂，应用于石油开采领域。本发明合成的磺酸盐型生物质表面活性剂具有较好的表面活性、界面活性，无毒、无害、可降解，对环境和地层伤害均较小，可替代传统石化柴油基表面活性剂，同时实现了城市餐厨垃圾的资源化综合利用、提高附加值的目的，应用前景良好；另外该合成反应条件温和、制备工艺简单、工艺合理，适于规模化生产；该剂用于石油开采中化学驱油体系的洗油剂，提高洗油效果，从而提高原油采收率。
【专利说明】磺酸盐型生物质表面活性剂及其合成方法
【技术领域】
[0001]本发明属于有机化合物合成领域，具体地，涉及一种基于餐厨垃圾废弃油脂中主要成分为脂肪酸甲酯的磺酸盐型生物质表面活性剂及其合成方法，并应用于石油开采。
【背景技术】
[0002]我国城市餐厨垃圾中每年产生废弃油脂约400~600万吨，废弃油脂部分流入江河，白白浪费掉且污染水体；另外相当一部分被加工成“精炼油”回流餐桌，对我国食品安全构成严重威胁。而从餐厨废弃油脂中制备出的脂肪酸甲酯，由于其具有储存稳定性好、沸点低、分馏容易、腐蚀性小等优点而被广泛用做柴油机燃料。除此之外，随着人们对脂肪酸甲酯的深入研究，其用途也在不断扩大，最主要的用途是作为生产表面活性剂的中间体原料，以此为基础开发出系列无毒、无害、可降解的“生物基表面活性剂”是石化柴油基表面活性剂的理想替代品，具有优良的环保特性。
[0003]以脂肪酸甲酯为基础合成的表面活性剂产品种类很多，通过磺化中和生产脂肪酸甲酯磺酸盐(MES)，与乙二醇胺热缩合反应生产烷醇酰胺等。脂肪酸甲酯磺酸盐属于磺酸盐阴离子型表面活性剂，其耐温抗盐效果均较好，且磺酸盐型表面活性剂在三次采油过程中应用较广泛，CN101759612A公开了一种以硬脂酸甲酯为原料，在多管膜反应容器上以SO3气体进行磺化制备脂肪酸甲酯磺酸盐表面活性剂的制备工艺，但是其合成过程中反应器要求较高且SO3磺化剂具有一定的毒性。CN101774936A公开了一种以脂肪酸酯为基础制备烷醇酰胺的工艺，尽管其制备工艺简单、能耗低，且烷醇酰胺的泡沫稳定性好，具有乳化、润湿等功能，但因其属于非离子型表面活性剂，耐温性能一般，限制了其使用的范围，而且其合成过程中副反应较多，收率较低，反应产物提纯较困难。因此综合考虑烷醇酰胺合成反应的优缺点和磺酸盐型表面活性剂广泛应用，以脂肪酸甲酯为基础，开发出反应条件温和、制备工艺简单、耐温抗盐效果较好的可以用于三次采油的新型磺酸盐型表面活性剂的合成工艺具有重要的意义，并具有广泛的应用前景及实用价值。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明提供一种基于脂肪酸甲酯的磺酸盐型生物质表面活性剂及其合成方法，该表面活性剂采用餐厨废弃油脂中制备出的脂肪酸甲酯为原料进而合成出生物质表面活性剂，属于新型绿色环保表面活性剂。
[0005]为实现上述目的，本发明采用下述方案:
[0006]基于脂肪酸甲酯的磺酸盐型生物质表面活性剂，其特征在于，分子通式为:
[0007]
【权利要求】
1.一种基于脂肪酸甲酯的磺酸盐型生物质表面活性剂，其特征在于，分子通式为:
2.权利要求1所述的基于脂肪酸甲酯的磺酸盐型生物质表面活性剂的合成方法，其特征在于，合成路线是:
3.根据权利要求2所述的基于脂肪酸甲酯的磺酸盐型生物质表面活性剂的合成方法，其特征在于，该合成方法具体包括以下步骤: 1)脂肪酸烷醇酰胺的制备 2)磺丙基化反应。
4.根据权利要求3所述的基于脂肪酸甲酯的磺酸盐型生物质表面活性剂的合成方法，其特征在于，脂肪酸烷醇酰胺的制备的具体方法如下:将脂肪酸甲酯与二乙醇胺按摩尔比为1:1.05~1:1.15混合于装有磁力转子、冷凝管、温度计的三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入占总反应物质量0.6%~0.8%的催化剂氢氧化钠，然后将烧瓶置于油浴中加热至110°C~130°C搅拌反应4h~6h，最后旋蒸干燥冷却后得到脂肪酸烷醇酰胺，上述总反应物为脂肪酸甲酯和二乙醇胺之和。
5.根据权利要求3-4所述的基于脂肪酸甲酯的磺酸盐型生物质表面活性剂的合成方法，其特征在于，磺丙基化反应的具体方法如下:先将丙磺酸内酯溶于四氢呋喃中，然后按照烷醇酰胺与丙磺酸内酯为1.02:2~1.05:2的摩尔比向其中加入脂肪酸烷醇酰胺，充分溶解后装入连有磁力转子、冷凝管、温度计的三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入占总反应物质量1.0%~1.5%的催化剂氢氧化钠，加热至回流温度，搅拌反应12~16h后，旋蒸干燥冷却后得到N，N- 二(1-乙氧基-)3-磺酸基丙基脂肪酰胺表面活性剂；总反应物为脂肪酸烷醇酰胺和丙磺酸内酯之和。
6.根据权利要求3-5所述的基于脂肪酸甲酯的磺酸盐型生物质表面活性剂的合成方法，其特征在于，回流温度为66°C，即四氢呋喃的沸点温度。
7.根据权利要求3-6所述的基于脂肪酸甲酯的磺酸盐型生物质表面活性剂的合成方法，其特征在于，所述的脂肪酸甲酯的结构式为CnH2n+1C00CH3，n=ll~17。
8.根据权利要求3-7所述的基于脂肪酸甲酯的磺酸盐型生物质表面活性剂的合成方法，其特征在于，三口烧瓶有圆肚细颈的外观，具有三个口，一个边口安装分水器和冷凝管，将蒸发出来的蒸汽冷凝成液体再回流到反应体系中，避免反应液体被蒸干；中间的口用橡皮塞密封，防止溶液溅出或减少溶液的蒸发；另一边口安装温度计，记录反应温度。加入反应物料后向其中加入磁力转子，反应过程中将其置于集热式恒温磁力搅拌器中，可以实现边搅拌边反应。
9.根据权利要求3-8所述的基于脂肪酸甲酯的磺酸盐型生物质表面活性剂的合成方法，其特征在于，脂肪酸甲酯为月桂酸甲酯、豆蘧酸甲酯、棕榈酸甲酯或者硬脂酸甲酯。
10.权利要求1所述的基于脂肪酸甲酯的磺酸盐型生物质表面活性剂的应用，其特征在于，应用于石油开采 领域。
【文档编号】C07C303/32GK103805155SQ201410040399
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月6日
【发明者】戴彩丽, 付阳, 由庆, 赵明伟, 赵光, 赵健慧 申请人:中国石油大学(华东)