专利名称：表面活性剂及其制备方法和用途的利记博彩app
技术领域：
本发明属于高效表面活性剂领域，特别涉及一种表面活性剂及其制备方法，以及该活性剂作为驱油剂在油田三次采油中的应用。
背景技术：
三次采油化学驱技术中，不论是现用的表面活性剂驱(胶束驱、微乳液驱)，还是目前被认为最有商业前景的复合驱(碱/表面活性剂/聚合物的复合)，皆离不了选择合适的表面活性剂，使油水间的界面张力值从20-30mN/m降至较低或超低值(10-3-10-4mN/m)，从而大幅度提高驱油效率。
目前，在三次采油中，一般使用的表面活性剂为石油磺酸盐、烷基苯磺酸盐或其它含有苯环的表面活性剂，这些表面活性剂虽有来源广，数量大的优点，但不易被生物降解，对地层和地表都有一定的污染性，且对人体也有一定的危害性。如赵国玺在《表面活性剂物理化学》，1991495；刘程在《表面活性剂大全》，199435中所公开的。因此我们应寻求易降解、污染小，对人体环境危害较小的表面活性剂。
发明内容
本发明的目的之一在于克服以上的缺点，提供一种高效的、无污染、易降解的表面活性剂。
本发明的目的之二在于提供一种表面活性剂的制法。
本发明的目的之三在于提供一种表面活性剂，使之在无助表面活性剂条件下，可与原油形成超低界面张力，能够在油田的三次采油中得到广泛的应用。
本发明的技术方案是将伯醇经居贝特反应合成支链的居贝特(十二-十八)醇，然后环氧加成、磺化和中和，形成一种含有一定数量的非离子表面活性剂的阴离子表面活性剂物质。此种表面活性剂盐水溶液在不加助表面活性剂(醇或其它极性物质)的情况下可与油相形成微乳液，可使油水间的界面张力降至超低。本发明合成了具有12-18个碳数疏水基团和不同EO数(n值)表面活性剂物质，研究其与模拟油及原油之间的界面张力，从而获得了性能良好的表面活性剂体系，其可以在三次采油中获很好的应用。
本发明的高效表面活性剂组成居贝特醇聚氧乙烯醚0～50wt％居贝特醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠50～100wt％所述的居贝特醇聚氧乙烯醚的结构式是 其中m＝4、5、6或7；n＝1-8所述的居贝特醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠的结构式是 其中m＝4、5、6或7；n＝1-8所述的居贝特聚氧乙烯醚，包括不同数目氧乙烯单元的化合物，其由居贝特醇经环氧加成而得。
所述的居贝特醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠，包括不同数目氧乙烯单元的化合物，其由居贝特醇经环氧加成，后又经氯磺酸酯化，氢氧化钠中和而得。
本发明的表面活性剂的制法步骤为；(1).居贝特醇聚氧乙烯醚的合成
向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入居贝特醇和粉末状的氢氧化钾组成反应体系，其中体系中含有0.45-0.48摩尔的居贝特醇和0.004-0.008摩尔的氢氧化钾，将温度加热至150-160℃。用惰性气体吹拂整个反应体系10-20分钟以除去体系中的空气，然后，再将环氧乙烷经气体分散器加入到反应器中；反应完毕后(环氧乙烷完全被吸收一般约需进行6-8小时)，用惰性气体吹拂体系10-20分钟，除去未反应的环氧乙烷，冷却后得到黄色油状的居贝特(十二-十八)醇-环氧乙烷的加成物，由反应器重量的增加，确定环氧乙烷的吸收量。
环氧乙烷完全被吸收后，用25-35wt％硫酸溶液中和游离的碱，然后加入活性炭脱色，在温度为90-110℃下搅拌，加热10-20分钟，过滤，除去碳渣，减压除水，得到白色蜡状的居贝特(十二-十八)醇聚氧乙烯醚。
(2).表面活性剂的合成取步骤(1)所合成的居贝特醇聚氧乙烯醚的无水乙醚溶液，其中居贝特醇聚氧乙烯醚的浓度为0.8-1.2mol/L，置于反应器中，在不断搅拌的条件下，逐滴加入浓度为1-2mol/L的氯磺酸无水乙醚溶液，其中居贝特醇聚氧乙烯醚与氯磺酸的摩尔比0.8-1.5，冰浴(0℃)下反应16-20小时。然后升温至室温，继续反应4-6小时。反应完成后，除去无水乙醚，反应混合物加入到体积比为1∶1的异丙醇-水中，不断搅拌下，加入氢氧化钠水溶液中和至pH＝8。水相蒸发至干，并真空干燥，除去硫酸钠，得到居贝特醇聚氧乙烯醚 0～50wt％居贝特醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠 50～100wt％。
所述的惰性气体氮气、氩气或氦气。
本发明的高效表面活性剂可作为有效的驱油剂在三次采油中进行应用。
所述的表面活性剂在不加助剂(醇和其它极性物质)的情况下，其水溶液与原油形成超低界面张力，界面张力值在10-3mN/m数量级。
所述的表面活性剂在使用中的浓度为0.1-1wt％的情况下，与原油形成超低界面张力，界面张力值在10-3mN/m数量级。
所述的表面活性剂的矿化水溶液在质量浓度为0-10％的碳酸钠范围内，与原油形成超低界面张力，界面张力值在10-3mN/m数量级。
由于本发明的高效表面活性剂中引入了支链结构，使其可有效的降低界面张力，且又由于引入了氧乙烯单元，降低表面活性剂的临界胶束浓度值，减少实际使用量，可使此表面活性剂体系在较低的浓度时与原油形成超低界面张力，且其更易于降解，而且此表面活性剂为烷基聚氧乙烯醚化合物，不具备芳烃，因此其对人体和环境的危害较小。是一种很好的提高石油采收率的表面活性剂。
具体实施例方式
环氧乙烷完全被吸收后，用30wt％硫酸溶液中和游离的碱，然后加入10克活性炭脱色，在搅拌的情况下，在温度为100℃加热13分钟，混合物用布氏漏斗过滤，除去碳渣，滤液用减压加热法除去水，得到白色蜡状的居贝特十二醇聚氧乙烯醚。
(2)表面活性剂的合成取上述所合成的居贝特十二醇聚氧乙烯醚的无水乙醚溶液，其中居贝特十二醇聚氧乙烯醚的浓度为1mol/L，置于反应器中，在不断搅拌的条件下，逐滴加入浓度为1.2mol/L的氯磺酸无水乙醚溶液，其中居贝特十二醇聚氧乙烯醚与氯磺酸的摩尔比0.8，冰浴下反应19小时。然后升温至室温，继续反应4小时。反应完成后，除去无水乙醚，反应混合物加入到体积比为1∶1的异丙醇-水中，不断搅拌下，加入氢氧化钠水溶液中和。用正己烷萃取，提取未反应完全的居贝特十二醇聚氧乙烯醚，水相蒸发至干，并真空干燥，除去硫酸钠，生成物即粗产品。粗产品用乙醇进行重结晶，得到白色蜡状固体，得到居贝特十二醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠(n＝8)(100wt％)在温度为40℃的条件下，质量浓度0.4％的表面活性剂物质溶液与辛烷、癸烷、和十二烷之间形成的动态界面张力稳定值均为10-3mN/m数量级，属于超低界面张力值范围，与己烷和十四烷形成的界面张力稳定值也在0.01mN/m附近。显示此表面活性剂对模拟油(C6H14至C14H30)亦有较好的活性，具有应用前景。
实施例2(1).居贝特醇聚氧乙烯醚的合成向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入居贝特醇和粉末状的氢氧化钾组成反应体系，体系中含有0.467摩尔的居贝特醇和0.3克粉末状的氢氧化钾，加热至155℃，并恒温在155±2℃。用纯氮吹拂整个反应体系15分钟以除去体系中的空气，然后，再将环氧乙烷徐徐地经过安全装置，经气体分散器加入到反应器内的居贝特十四醇-氢氧化钾溶液中，进行环氧乙烷和居贝特十四醇的加成反应(吸收环氧乙烷)，加入环氧乙烷的速度控制在环氧乙烷气体经过居贝特十四醇能够完全吸收为准。反应完毕后(环氧乙烷完全被吸收一般约需进行6小时)，用氮气吹拂体系15分钟，除去未反应的环氧乙烷，冷却后得到黄色油状的居贝特十四醇-环氧乙烷的加成物，由反应器重量的增加，确定环氧乙烷的吸收量。
环氧乙烷完全被吸收后，用30wt％硫酸溶液中和游离的碱，然后加入10克活性炭脱色，在搅拌的情况下，在温度为100℃加热15分钟，混合物用布氏漏斗过滤，除去碳渣，滤液用减压加热法除去水，得到白色蜡状的居贝特十四醇聚氧乙烯醚。
(2)表面活性剂的合成取上述所合成的居贝特十四醇聚氧乙烯醚的无水乙醚溶液，其中居贝特十四醇聚氧乙烯醚的浓度为1mol/L，置于反应器中，在不断搅拌的条件下，逐滴加入浓度为1mol/L的氯磺酸无水乙醚溶液，其中居贝特十四醇聚氧乙烯醚与氯磺酸的摩尔比1，冰浴下反应18小时。然后升温至室温，继续反应5小时。反应完成后，除去无水乙醚，反应混合物加入到体积比为1∶1的异丙醇-水中，不断搅拌下，加入氢氧化钠水溶液中和至pH＝8。水相蒸发至干，并真空干燥，除去硫酸钠，得到居贝特十四醇聚氧乙烯醚(n＝3) (30wt％)居贝特十四醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠(n＝3) (70wt％)在地下实际油藏温度67.8℃的条件下，测定了0.2wt％的表面活性剂孤东矿化水溶液在不同的碳酸钠浓度时与胜利孤东原油之间的动态界面张力值。在一定的碳酸钠浓度范围内，表面活性剂与原油之间的界面张力值在10-3mN/m数量级，达到超低界面张力。
实施例3(1).居贝特醇聚氧乙烯醚的合成向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入居贝特醇和粉末状的氢氧化钾组成反应体系，体系中含有0.47摩尔的居贝特醇和0.38克粉末状的氢氧化钾，加热至150℃。用纯氮吹拂整个反应体系12分钟以除去体系中的空气，然后，再将环氧乙烷徐徐地经过安全装置，经气体分散器进入反应器内的居贝特十六醇-氢氧化钾溶液中，进行环氧乙烷和居贝特十六醇的加成反应(吸收环氧乙烷)，加入环氧乙烷的速度控制在环氧乙烷气体经过居贝特十六醇能够完全吸收为准。反应完毕后(环氧乙烷完全被吸收一般约需进行7小时)，用氮气吹拂体系12分钟，除去未反应的环氧乙烷，冷却后得到黄色油状的居贝特十六醇-环氧乙烷的加成物，由反应器重量的增加，确定环氧乙烷的吸收量。
环氧乙烷完全被吸收后，用30wt％硫酸溶液中和游离的碱，然后加入9克活性炭脱色，在搅拌的情况下，在温度为100℃加热12分钟，混合物用布氏漏斗过滤，除去碳渣，滤液用减压加热法除去水，得到白色蜡状的居贝特十六醇聚氧乙烯醚。
(2)表面活性剂的合成取上述所合成的居贝特十六醇聚氧乙烯醚的无水乙醚溶液，其中居贝特十六醇聚氧乙烯醚的浓度为1mol/L，置于反应器中，在不断搅拌的条件下，逐滴加入浓度为1.2mol/L的氯磺酸无水乙醚溶液，其中居贝特十六醇聚氧乙烯醚与氯磺酸的摩尔比1.5，冰浴下反应20小时。然后升温至室温，继续反应4小时。反应完成后，除去无水乙醚，反应混合物加入到体积比为1∶1的异丙醇-水中，不断搅拌下，加入氢氧化钠水溶液中和。水相蒸发至干，并真空干燥，除去硫酸钠，得到居贝特十六醇聚氧乙烯醚(n＝6) (50wt％)居贝特十六醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠(n＝6) (50wt％)在地下实际油藏温度67.8℃的条件下，测定了0.3wt％的表面活性剂孤东矿化水溶液在不同的碳酸钠浓度时与胜利孤东原油之间的动态界面张力值。在一定的碳酸钠浓度范围内，表面活性剂与原油之间的界面张力值在10-3mN/m数量级，达到超低界面张力。
权利要求
1.一种表面活性剂，其特征是所述的表面活性剂的组成居贝特醇聚氧乙烯醚 0～50wt％居贝特醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠 50～100wt％所述的居贝特醇聚氧乙烯醚的结构式是 其中m＝4、5、6或7；n＝1-8所述的居贝特醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠的结构式是 其中m＝4、5、6或7；n＝1-8。
2.一种如权利要求1所述的表面活性剂的制备方法，其特征是所述的表面活性剂的制法步骤为(1).居贝特醇聚氧乙烯醚的合成向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入居贝特醇和粉末状的氢氧化钾组成反应体系，其中体系中含有0.45-0.48摩尔的居贝特醇和0.004-0.008摩尔的氢氧化钾，将温度加热至150-160℃；用惰性气体吹拂整个反应体系以除去体系中的空气，然后，再将环氧乙烷经气体分散器加入到反应器中；反应完毕后，用惰性气体吹拂体系，除去未反应的环氧乙烷，冷却后得到黄色油状的居贝特醇-环氧乙烷的加成物；环氧乙烷完全被吸收后，用25-35wt％硫酸溶液中和游离的碱，然后加入活性炭脱色，在温度为90-110℃下搅拌，过滤，除去碳渣，减压除水，得到白色蜡状的居贝特醇聚氧乙烯醚；(2).表面活性剂的合成取步骤(1)所合成的居贝特醇聚氧乙烯醚的无水乙醚溶液，置于反应器中，在不断搅拌的条件下，逐滴加入氯磺酸无水乙醚溶液，其中居贝特醇聚氧乙烯醚与氯磺酸的摩尔比0.8-1.5，冰浴下反应；然后升温至室温，继续反应；反应完成后，除去无水乙醚，反应混合物加入到体积比为1∶1的异丙醇-水中，不断搅拌下，加入氢氧化钠水溶液中和，水相蒸发至干，并真空干燥，除去硫酸钠，得到居贝特醇聚氧乙烯醚0～50wt％居贝特醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠50～100wt％。
3.如权利要求2所述的方法。其特征是所述的惰性气体是氮气、氩气或氦气。
4.如权利要求2所述的方法。其特征是所述的居贝特醇的碳原子数是十二-十八。
5.如权利要求2所述的方法。其特征是所述的步骤(2)的居贝特醇聚氧乙烯醚的浓度为0.8-1.2mol/L，氯磺酸无水乙醚溶液的浓度为1-2mol/L。
6.如权利要求2所述的方法。其特征是所述的步骤(2)的冰浴下反应16-20小时；然后升温至室温，继续反应4-6小时。
7.一种如权利要求1所述的表面活性剂的用途，其特征是所述的表面活性剂作为有效的驱油剂在三次采油中进行应用。
8.如权利要求7所述的用途，其特征是所述的表面活性剂在不加助剂的情况下，其水溶液与原油形成超低界面张力，界面张力值在10-3mN/m数量级。
9.如权利要求7所述的用途，其特征是所述的表面活性剂在使用中的浓度为0.1-1wt％时，与原油形成超低界面张力，界面张力值在10-3mN/m数量级。
10.如权利要求7所述的用途，其特征是所述的表面活性剂的矿化水溶液在质量浓度为0-10％的碳酸钠范围内，与原油形成超低界面张力，界面张力值在10-3mN/m数量级。
全文摘要
本发明属于高效表面活性剂领域，特别涉及一种表面活性剂及其制备方法，以及该活性剂作为驱油剂在油田三次采油中的应用。本发明是将伯醇经居贝特反应合成支链的居贝特(十二—十八)醇，然后环氧加成、磺化和中和，形成一种含有一定数量的非离子表面活性剂的阴离子表面活性剂。此种表面活性剂盐水溶液在不加助表面活性剂(醇或其它极性物质)的情况下可与油相形成微乳液，可使油水间的界面张力降至超低。本发明合成了具有12－18个碳数疏水基团和不同EO数(n值)表面活性剂，研究其与模拟油及原油之间的界面张力，从而获得了性能良好的表面活性剂体系，其可以在三次采油中获很好的应用。
文档编号B01F17/04GK1470317SQ02125308
公开日2004年1月28日 申请日期2002年7月24日 优先权日2002年7月24日
发明者俞稼镛, 靳志强, 王涵慧 申请人:中国科学院理化技术研究所