专利名称：一种烷基苯磺酸盐表面活性剂及制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种烷基苯磺酸盐表面活性剂。
本发明还涉及上述表面活性剂的制备方法。
本发明还涉及上述表面活性剂的应用。
背景技术：
重烷基苯磺酸盐表面活性剂在三元复合驱油技术中是必须使用的，传统重烷基苯磺酸盐表面活性剂的原料为烷基苯厂十二烷基苯的精馏副产物—重烷基苯，其组成繁杂，分子量在230到460之间，除了含有单烷基苯和二烷基苯外，还含有二苯烷、多苯烷、茚满和萘满等不利组分。用重烷基苯原料生产出的表面活性剂产品组分多达几百种，这对产品的稳定性有不良影响，同时受到地层的吸附作用会出现严重的色谱分离现象，大大影响了该表面活性剂的驱油效果。另外，由于市场上出售的重烷基苯原料组成结构经常发生变化，难以保证该表面活性剂的连续、规模化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种烷基苯磺酸盐表面活性剂。
本发明的另一目的在于提供上述烷基苯磺酸盐表面活性剂的制备方法。
本发明提供的烷基苯磺酸盐表面活性剂具有式1所示的结构 式中R1、R2为碳链从1-5的烷基，R3为碳链从14-20的烷基。
本发明提供的制备上述表面活性剂的方法是
以原油为原料，常减压精馏后，选定规定链长的正构烷烃，脱氢后再与苯的同系物进行烷基化得到所需的烷基苯原料。
本发明通过调节R1、R2和R3基团的大小，用上述工艺可分别生产出不同碳数的单一烷基苯原料。
具体地说，本发明采用分别磺化技术，反应釜中加入平均分子量为330的烷基苯，控制原料预热到60-80℃，缓慢滴入试剂级发烟硫酸(SO3wt％＝50％)，反应温度控制在70-75℃。发烟硫酸加完后，搅拌0.5-2小时，加入工艺水，关闭搅拌器，60-80℃恒温8-14小时后分酸。放出下层的硫酸，上层就是反应产物烷基苯磺酸，其结构如下式 或 式中R1和R2为碳链从1-5的烷基；R3为碳链从14-20的烷基。
将上述反应产物用10-20％碱中和后得到烷基苯磺酸盐。
本发明提供的烷基苯磺酸盐在油田中三元复合驱油技术中作为表面活性剂与传统的烷基苯磺酸盐相比，表现出更优异的界面张力、乳化和驱油性能，可以与不同的油水条件相匹配，同时适用于强碱和弱碱，达到最佳驱油效果。
本发明的烷基苯磺酸盐表面活性剂采用碳数分布较窄的烷基苯原料，烷基苯纯度达到90％以上，合成出的烷基苯磺酸盐组分相对单一，性能稳定，受地层吸附的影响较小，而且由少数几种烷基苯原料复配后合成出的表面活性剂就可以适应不同的油水条件，这为三元复合驱技术在油田的大面积推广并且取得较好的驱油效果提供了可能。
图1为本发明烷基苯磺酸盐表面活性剂的原料生产工艺流程。
图2为本发明所用烷基苯气相色谱分析结果。
图3所示为传统所用烷基苯气相色谱分析结果。
图4所示为本发明烷基苯磺酸盐表面活性剂与传统烷基苯磺酸盐表面活性剂的动态界面张力的比较。
图5所示为本发明烷基苯磺酸盐表面活性剂与传统烷基苯磺酸盐表面活性剂的平衡界面张力碱范围的比较。
图6所示为本发明烷基苯磺酸盐表面活性剂与传统烷基苯磺酸盐表面活性剂的动态界面张力碱范围的比较。
图7所示为本发明烷基苯磺酸盐表面活性剂与不同原油间界面张力性能。
具体实施例方式
烷基苯磺酸钠的制备请参见图1，在配有搅拌、温度控制的反应釜中加入平均分子量为330的烷基苯，控制原料预热到75℃，加入发烟硫酸(SO3wt％＝50％)，反应温度控制在75℃，搅拌1小时，加入工艺水，关闭搅拌器，75℃恒温10小时后分酸；放出下层的硫酸，上层为反应产物烷基苯磺酸，用1 5％氢氧化钠或碳酸钠中和后得到烷基苯磺酸钠。
本发明对烷基苯磺酸盐的各种性能进行了评价，并且同宽碳链分布的烷基苯磺酸盐进行了对比，其性能均优于宽碳链分布的烷基苯磺酸盐。两种烷基苯的分子量分布见图2、图3。
(a)考察了两种表面活性剂的动态界面张力性能(见图4)，结果表明窄碳链分布的表面活性剂具有更好的动态界面张力性能。
(b)对两种表面活性剂的平衡界面张力碱范围进行了对比(见图5)。结果表明本发明表面活性剂的碱范围为0.6～2.0wt％，比传统烷基苯磺酸盐表面活性剂碱范围(0.6-1.2wt％)宽0.8wt％个跨度。
(c)考察了两种表面活性剂动态界面张力碱范围(见图6)。结果表明窄碳链分布的表面活性剂的碱范围从0.4～2.0wt％，比传统表面活性剂的碱范围(0.6-1.4wt％)宽0.8wt％个跨度。
(d)新型烷基苯磺酸盐对原油具有较好的适应性对不同原油适应性的好坏直接影响到表面活性剂能否实现系列化生产。对原油适应性好的烷基苯磺酸盐表面活性剂，要求烷基苯原料相对单一，这样有利于原料的工业化生产。为此，本发明研究了窄碳链分布烷基苯磺酸盐对不同原油适应性，研究结果表明，本发明表面活性剂对井口油、模拟油和联合站油等三种原油均具有较好的适应性(如图7)。而传统烷基苯磺酸盐表面活性剂的适应性就很差，只能根据不同原油单独做配方。
(e)为考查本发明表面活性剂工业化产品的乳化性能，将重量比为1∶1的三厂脱水油与表面活性剂产品一元和三元体系放入具塞比色管中，剧烈振荡后，置于45℃恒温箱中，每天观察上、中、下相体积及状态。评价结果表明1)单一表面活性剂乳化实验通过乳化实验可以看出，装有本发明表面活性剂的比色管中间的灰白色薄膜比装有传统表面活性剂的要高，这表明前者的乳化能力更强。
2)三元体系乳化实验三元体系组成1号 Sa(0.3％)+NaOH(1.2％)+HPAM(1200mg/l)2号 Sa(0.2％)+NaOH(1.0％)+HPAM(1200mg/l)3号 Sa(0.1％)+NaOH(1.0％)+HPAM(1200mg/l)4号 Sa(0.05％)+NaOH(1.0％)+HPAM(1200mg/l)5号 Sa(0.025％)+NaOH(1.0％)+HPAM(1200mg/l)两种表活剂的三元体系上、下相体积没有变化，中间仍为灰白色薄膜，说明本发明的表面活性剂三元体系的乳化能力更强。
3)驱油实验采出液乳化对比为了对比不同组成的表面活性剂在注入地层后与原油的乳化性能，本发明进行了三元体系室内天然岩心驱油实验。结果表明，本发明表面活性剂采出液乳化现象更加明显。分析认为三元体系在驱替过程中，岩心对表面活性剂有吸附滞留的作用，当量越高越容易被吸附。传统烷基苯磺酸盐组成复杂，当量分布较宽，高当量的分子被吸附损失掉后，整个三元体系的平均当量就相应变低了，体系和原油间的界面张力性能变差，造成驱油效率不高，采出液的乳化也不明显。而本发明表面活性剂由于组成相对单一，其三元体系平均当量受岩心吸附的影响较小，只相当与同比稀释，而本发明表面活性剂三元体系被稀释几倍后仍可同原油达到超低界面张力，故其具有较强的乳化能力。
(f)天然岩心驱油效果评价为比较表面活性剂三元体系驱油效率，在天然岩心上进行了驱油实验，结果表明，选择合适的体系段塞及注入方式，两种表面活性剂的驱油效率均可比水驱提高20％(OOIP)以上，但窄碳链分布的表面活性剂三元体系驱油效率更好。实验结果见表1。
表1中序号1、2采用的是本发明表面活性剂；3、4采用的是传统表面活性剂。
表1
权利要求
1.一种烷基苯磺酸盐表面活性剂，其结构如下式 或 式中R1、R2为碳链从1-5的烷基，R3为碳链从14-20的烷基。
2.一种制备权利要求1所述烷基苯磺酸盐，主要步骤为反应釜中加入平均分子量为330的烷基苯，控制原料预热到60-80℃，加入发烟硫酸，加入量为SO3wt％＝50％，反应温度控制在70-75℃，搅拌0.5-2小时，加入水，关闭搅拌器，60-80℃恒温8-14小时后分酸；放出下层的硫酸，上层为反应产物烷基苯磺酸，用10-20％碱中和后得到烷基苯磺酸盐。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的碱为NaOH或Na2CO3。
4.如权利要求1所述的烷基苯磺酸盐在三元复合驱油领域的应用。
全文摘要
一种烷基苯磺酸盐表面活性剂，其制备方法反应釜中加入平均分子量为330的烷基苯，控制原料预热到60－80℃，加入发烟硫酸，加入量为SO
文档编号B01F17/02GK1683064SQ20041003487
公开日2005年10月19日 申请日期2004年4月16日 优先权日2004年4月16日
发明者伍晓林, 郭万奎, 杨振宇, 张国印, 王海峰, 杨勇, 徐艳姝, 刘庆梅, 宗丽平, 李凌云, 赵颖华 申请人:大庆油田有限责任公司