一种稠油磺酸盐表面活性剂的合成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及有机化工领域，涉及一种稠油磺酸盐表面活性剂的合成方法。
【背景技术】
[0002]随着我国国民经济的快速发展，全国石油消费量迅速增长。为此，在大力发展国际石油贸易与合作的同时，寻求行之有效的驱油技术，以缓解我国石油进口压力迫在眉睫。通过一次采油、二次采油一般只能采出地层中约30%-40%的原油。表面活性剂能够显著降低油/水界面张力，改变岩石的润湿性，从而提高洗油效率，大幅度提高油田开采的最终采收率，是三次采油中最具吸引力的技术之一。稠油磺酸盐是以稠油为原料合成的阴离子型表面活性剂，它具有与原油配伍性好，水溶性好，能产生超低界面张力，成本较低等特点受到广泛重视，被认为是最具商业前景的三次采油用表面活性剂。
[0003]大量实验研究证明，稠油磺酸盐作为三元复合驱中的表面活性剂，现正得到广泛深入的研究。虽然许多科研工作者对稠油磺酸盐的研制和分析进行了大量研究，但是各类产品应用范围都较窄，各方面的性能均有不足之处。目前国内工业化生产石油磺酸盐的厂家只有几家，如杭州炼油厂、克拉玛依炼油厂、玉门炼油厂、大连石化厂和天津红岩炼油厂等。由于稠油自身的特点，目前还没有工业化生产稠油磺酸盐的厂家，所以，利用原料优势，就地合成出适合本地使用的稠油磺酸盐具有重要意义。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明提供的稠油磺酸盐表面活性剂的合成方法，具有界面活性强、水溶性好，生产过程简单，反应易于控制，设备投资少，成本低的稠油磺酸盐表面活性剂，此稠油磺酸盐是三次采油最常用的表面活性剂，特点是其原料来源于稠油，与稠油配伍性好，在三次采油中用作驱油剂具有良好的应用前景。
[0005]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:稠油与磺化剂(发烟硫酸或者三氧化硫)发生磺化反应制备稠油磺酸盐表面活性剂。
[0006]所述磺化反应的溶剂可以为二氯甲烷，二氯乙烷，也可以无溶剂。
[0007]所述用发烟硫酸做磺化剂，酸油比定为2:5。
[0008]所述用三氧化硫做磺化剂制备稠油磺酸盐，最佳质量比为稠油:三氧化硫=9:4。
[0009]对所合成的稠油磺酸盐进行对比性工艺研究，得出以稠油为原料，二氯甲烷作溶剂，三氧化硫作磺化剂进行磺化反应所得产品表面张力比用发烟硫酸作磺化剂磺化所得溶液表面张力低，表面活性好，产生的废酸少。
[0010]所述稠油磺酸盐表面活性剂，与原油配伍性好，界面活性强、水溶性好，生产过程简单，反应易于控制，设备投资少，成本低，可应用于三次采油。
[0011]本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点:
1、本发明针对油田原油实际情况，通过一系列单因素和正交实验，针对所选原料油的特点，对制备过程中的磺化、分酸和萃取分油等步骤的影响因素进行探讨，确定合成最佳工艺条件，通过三氧化硫磺化工艺制备稠油磺酸盐，并对合成出的产品进行界面张力性能评价及测试。所得稠油磺酸盐产品具有重要的社会效益和经济效益，所得出的实验数据和结论，对稠油磺酸盐的合成工业化有一定的参考价值。
[0012]2、本发明以稠油为原料，利用稠油与磺化剂的反应合成稠油磺酸盐表面活性剂，不仅为稠油资源的深加工找到了一条高附加值的新途径，且由于稠油磺酸盐做表面活性剂价格低廉，所得磺酸盐比市售表面活性剂具有明显的成本优势而具广阔的应用前景。
[0013]3、本发明所得到的稠油磺酸盐表面活性剂具有较强降低油水界面张力的能力；具有较强的润湿反转能力；具有较好的乳化能力；受地层离子干扰较小。
【附图说明】
[0014]图1为本发明用不同方法合成的稠油磺酸盐的表面张力曲线。
【具体实施方式】
[0015]实施例1、用发烟硫酸做磺化剂，二氯甲烷为溶剂制备稠油磺酸盐
将稠油与二氯甲烷按1:1质量比混合，搅拌10分钟，静置，分出水层。称取一定量脱水后的稠油加入反应釜中，恒压缓慢加入一定量的发烟硫酸，酸油比为2:5。充分搅拌，整个反应过程在40°C?51°C恒温水浴或油浴中进行。反应完成后，向反应釜中缓慢加入一定量蒸馏水，搅拌10分钟，在70°C下静置2h，分出硫磺酸和硫酸。再用20%的氢氧化钠中和分出的磺酸至PH=S?9。然后加适量50%乙醇-水溶液于中和后的磺酸盐中，充分搅拌后将溶液静置分层，分离磺酸盐和未磺化油，蒸出二氯甲烷、水和乙醇进行回收再利用。将所得溶液在冰水中静置，抽滤，即得稠油磺酸盐粗产品。
[0016]对所得产品的性能进行检测得到在特定的表面活性剂浓度下稠油磺酸盐的表面张力曲线图1中曲线I。
[0017]实施例2、用发烟硫酸做磺化剂，无溶剂制备稠油磺酸盐
称取一定量的稠油加入反应爸中，恒压缓慢加入定量的发烟硫酸，酸油比为2:5。充分搅拌，整个反应过程在40°C?51°C恒温水浴或油浴中进行。反应完成后，向反应釜中缓慢加入一定量蒸馏水，搅拌10分钟，在70°C下静置2h，分出硫磺酸和硫酸。再用20%的氢氧化钠中和分出的磺酸至pH=8?9。然后加适量50%乙醇-水溶液于中和后的磺酸盐中，充分搅拌后将溶液静置分层，分离磺酸盐和未磺化油，蒸出水和乙醇进行回收再利用。将所得溶液在冰水中静置，抽滤，即得稠油磺酸盐粗产品。
[0018]对所得产品的性能进行检测得到在特定的表面活性剂浓度下稠油磺酸盐的表面张力曲线图1中曲线2。
[0019]实施例3、用发烟硫酸做磺化剂，二氯乙烷溶剂制备稠油磺酸盐
将稠油与二氯乙烷按1:1质量比混合，搅拌10分钟，静置，分出水层。称取一定量脱水后的稠油加入反应釜中，恒压缓慢加入一定量的发烟硫酸，酸油比为2:5。充分搅拌，整个反应过程在40°C?51°C恒温水浴或油浴中进行。反应完成后，向反应Il中缓慢滴加定量蒸馏水，搅拌10分钟，在70°C下静置2h，分出硫磺酸和硫酸。再用20%的氢氧化钠中和分出的磺酸至pH=8?9。然后加适量50%乙醇-水溶液于中和后的磺酸盐中，充分搅拌后将溶液静置分层，分离磺酸盐和未磺化油，蒸出二氯乙烷、水和乙醇进行回收再利用。将所得溶液在冰水中静置，抽滤，即得稠油磺酸盐粗产品。
[0020]对所得产品的性能进行检测得到在特定的表面活性剂浓度下稠油磺酸盐的表面张力曲线图1中曲线3。
[0021]实施例4、用三氧化硫做磺化剂，二氯甲烷为溶剂制备稠油磺酸盐
(I)三氧化硫的制备
该反应用调温型电热套加热，产品接收装置置于冷水浴中，后接尾气处理装置。反应开始时温度低于10°C，过后控制不超过20°C。当加热到200°C?250°C (电热套加热温度)左右接收管开始有白烟，说明有三氧化硫出现，与瓶中空气中水蒸气反应生成硫酸。渐渐加热，之后瓶壁出现结晶，刚刚开始是小圆点，过会有针状透明固体在瓶壁上出现，之后慢慢生长，可以看见针状固体在管壁上增多，之后渐渐加热能够发现有液体，在尾管处往下流。管中滴下的液体慢慢凝结，在管壁凝结成为大块。直到反应器里没有太多气泡产生，停止加热。
[0022](2)将稠油与二氯甲烷按1:1质量比混合，搅拌10分钟，静置，分出水层。称取一定量脱水后的稠油加入反应釜中，待溶液温度5°C以下(冰水浴冷却)，在恒压下缓慢加入一定量的三氧化硫，其中稠油:三氧化硫=9:4(质量比)，充分搅拌，整个反应过程在恒温水浴中进行，反应温度控制在20°C左右，三氧化硫滴加完后，继续搅拌lh。升温回流2小时后静置2h。再用20%氢氧化钠水溶液中和至pH为8?9，中和时放热，通过水浴调节温度，不超过50°C。最后加适量50%乙醇-水溶液于中和后的磺酸盐中，充分搅拌后将溶液静置分层，分离磺酸盐和未磺化油。蒸出二氯甲烷、水和乙醇进行回收再利用。将所得溶液在冰水中静置，抽滤，即得稠油磺酸盐粗产品。
[0023]对所得产品的性能进行检测得到在特定的表面活性剂浓度下稠油磺酸盐的表面张力曲线图1中曲线4。说明在相同的表面活性剂浓度下，用二氯甲烷作溶剂，三氧化硫做磺化剂磺化所得溶液表面张力较用发烟硫酸做磺化剂磺化所得溶液表面张力低，表面活性好，产生的废酸少。
【主权项】
1.一种稠油磺酸盐表面活性剂的合成方法，其特征在于:经脱水的稠油或稠油与磺化剂(发烟硫酸或者三氧化硫)发生磺化反应制备稠油磺酸盐表面活性剂。2.根据权利要求1所述的一种稠油磺酸盐表面活性剂的合成方法，其特征在于:所述磺化反应的溶剂可以为二氯甲烷，二氯乙烷，也可以无溶剂。3.根据权利要求1所述的一种稠油磺酸盐表面活性剂的合成方法，其特征在于:所述用发烟硫酸做磺化剂，酸油比定为2:5。4.根据权利要求1所述的一种稠油磺酸盐表面活性剂的合成方法，其特征在于:所述用三氧化硫做磺化剂制备稠油磺酸盐，最佳质量比为稠油:三氧化硫=9:4。5.根据权利要求1或2或3所述的一种稠油磺酸盐表面活性剂的合成方法，其特征在于:对所合成的稠油磺酸盐进行对比性工艺研究，得出以稠油为原料，二氯甲烷作溶剂，三氧化硫作磺化剂进行磺化反应所得产品表面张力比用发烟硫酸作磺化剂磺化所得溶液表面张力低，表面活性好，产生的废酸少。6.根据权利要求1所述的一种稠油磺酸盐表面活性剂的合成方法，其特征在于:所述稠油磺酸盐表面活性剂，与原油配伍性好，界面活性强、水溶性好，生产过程简单，反应易于控制，设备投资少，成本低，可应用于三次采油。
【专利摘要】本发明涉及了一种稠油磺酸盐表面活性剂的合成方法，采用稠油与磺化剂发生磺化反应制备稠油磺酸盐表面活性剂。对所合成的稠油磺酸盐进行了对比研究，得出以稠油为原料，二氯甲烷作溶剂，三氧化硫作磺化剂进行磺化反应所得产品表面张力比用发烟硫酸作磺化剂磺化所得溶液表面张力低，表面活性好，产生的废酸少的一种合成方法。本发明过程简单，反应易于控制，设备投资少，成本低，是目前三次采油最常用的表面活性剂。
【IPC分类】C07C309/62, C07C303/32, C09K8/584
【公开号】CN105523968
【申请号】CN201510184059
【发明人】仵博万, 张甜甜, 胥玉玲, 张强强, 肖进新
【申请人】陇东学院, 仵博万
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年4月17日