一种表面活性剂、除油剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于石油化工技术领域，具体设及一种表面活性剂、除油剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着钻井作业向复杂井、高溫深井、超深井、大斜度井W及非常规能源开采方向的 发展，油基钻井液W其优良的性能而得到广泛应用，然而在油基钻井液的使用过程中会产 生大量含油固体废弃物，主要包括含油钻屑和含油污泥。含油钻屑来源于油基钻井液的使 用环节，含有大量矿物油、重金属及其他有害物质；含油污泥来源于石油开采和集输等环 节，含有大量原油、苯系物、多环芳控、二嗯英、重金属及其他有害物质。含油固体废弃物的 成分复杂、毒性较大、对环境污染严重，其主要污染物为石油类污染物，而该石油类污染物 又具有一定的回收利用价值。
[0003] 含油固体废弃物除油技术主要集中于溶剂萃取法、热解法和化学清洗法上，其中 溶剂萃取法在现场应用较少，热解法对设备要求较高，只适用于规模化处理，化学清洗法通 常被认为是处理含油固体废弃物较好的方法，其核屯、是除油剂，然而现有技术中的除油剂 具有较强的针对性，不能同时处理含油钻屑和含油污泥，且除油率相对较低。申请公布号为 CN104559991A的发明专利公开了一种表面活性剂，其包括W下组分：脂肪醇聚氧乙稀酸横 酸盐、阳离子表面活性剂、表面活性剂助剂，质量分数分别为45-65%、20-35%、10-20%，其 中脂肪醇聚氧乙稀酸横酸盐的分子式为即2。+1-畑2邸2〇)。-5〇3化，该表面活性剂用于碳酸 盐岩油砂的采油。邓瞧等在其发表的文章《含油钻屑高效除油剂及除油机理研究》中研制 了一种除油剂，适用于含油钻屑的无害化处理。
[0004] 在诸多现有技术中，虽然表面活性剂和/或除油剂能够起到除油效果，但是仍存 在一定局限性，除油率还有待进一步提高。因此，急需开发一种具有高效性和广谱性的含油 固体废弃物除油剂，该除油剂既能同时回收利用含油钻屑和含油污泥中的石油类污染物， 又能避免环境污染。
【发明内容】
[0005] 为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种表面活性剂、除油剂及其制备方 法，其目的在于：针对化学清洗法所用核屯、处理剂的针对性强，不能同时处理含油钻屑和含 油污泥的问题，设计一种结构独特的表面活性剂，并W该表面活性剂为基础设计一种高效、 广谱的除油剂。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种表面活性剂，由四聚丙締、环氧 丙烷、浓硫酸、氨氧化钢和水制成，所述表面活性剂的分子结构式为
[0007]
[000引 其中，n为整数，且n = 1~4。
[0009] 含油固体废弃物主要包括含油钻屑和含油污泥，其成分复杂，处理困难。含油钻屑 和含油污泥具有各自的处理难点和处理方法，通过研究其结构和性质，本发明设计一种结 构独特的表面活性剂，具备良好的乳化性能、渗透性能和润湿性能，该表面活性剂可直接作 为除油剂使用，也可配合其他表面活性剂制备除油剂。由于具有独特的结构，使得该表面活 性剂或由该表面活性剂制得的除油剂具有能够同时处理含油钻屑和含油污泥的特性，且除 油率达到85 % W上。
[0010] 优选的是，所述表面活性剂依次经过一次醋化反应、水解反应、酸化反应、二次醋 化反应和碱解反应制成。
[0011] 在上述任一方案中优选的是，所述四聚丙締与所述浓硫酸发生一次醋化反应，生 成四聚丙締硫酸醋。
[0012] 在上述任一方案中优选的是，所述四聚丙締硫酸醋水解后得到异十二醇。
[0013] 在上述任一方案中优选的是，所述异十二醇与所述环氧丙烷在碱性条件下发生酸 化反应，生成醇酸。
[0014] 在上述任一方案中优选的是，所述醇酸与所述浓硫酸发生二次醋化反应。
[0015] 在上述任一方案中优选的是，所述二次醋化反应的产物在碱性条件下水解，得到 所述表面活性剂。
[0016] 本发明的表面活性剂在水中具有很好的溶解度，表面活性比相同碳原子数的烷基 硫酸钢高，同时具有较好的巧皂分散能力、起泡能力和抗盐能力。脂肪醇与环氧丙烷作用生 成醇酸，再硫酸化得到氧丙基化的烷基酸硫酸盐，其溶解度、乳化性能和润湿性能较相应的 氧乙基化的烷基酸硫酸盐更好。
[0017] 本发明还提供一种上述任一种所述的表面活性剂的制备方法，其按照先后顺序包 括W下步骤：
[001引步骤一：量取四聚丙締加入圆底烧瓶中，将圆底烧瓶放置在恒溫水浴锅中加热，向 其中滴加浓硫酸，用揽拌器揽拌，发生醋化反应合成四聚丙締硫酸醋，并分离出下层产物；
[0019] 步骤二：量取水加入圆底烧瓶中，向其中滴加分离出的下层产物，用揽拌器揽拌， 发生水解反应，并分离出上层液体得到异十二醇；
[0020] 步骤=:将异十二醇加入圆底烧瓶中，向其中加入氨氧化钢，将圆底烧瓶放置在 恒溫油浴锅中加热，用揽拌器揽拌，再向其中加入环氧丙烷，将上球形冷凝管与圆底烧瓶连 接，并打开冷凝水，然后加热，待回流反应结束，得到醇酸；
[0021] 步骤四：将盛有醇酸的圆底烧瓶放置在恒溫水浴锅中加热，向其中滴加浓硫酸，用 揽拌器揽拌，发生醋化反应；
[0022] 步骤五：醋化反应结束后，立即加入氨氧化钢，用揽拌器揽拌，发生碱解反应，并用 氨氧化钢调至中性，结晶后制得表面活性剂。
[0023] 优选的是，所述步骤一中，量取的四聚丙締为50~120ml，滴加的浓硫酸为12~ 30ml，恒溫水浴锅的加热溫度为50~90°C，醋化反应的时间为2~地。
[0024] 在上述任一方案中优选的是，所述步骤二中，量取的水为100~300ml，水解反应 的时间为2~地。
[00巧]在上述任一方案中优选的是，所述步骤=中，加入的氨氧化钢为0. 3~0. 7g，加入 的环氧丙烷为18~43ml，恒溫油浴锅的加热溫度为125~150°C，回流反应的时间为3~ 6h。通过改变酸化反应的条件，可W得到不同结构的上述表面活性剂，即n = 1~4(n为整 数）的一系列同系物。
[0026] 在上述任一方案中优选的是，所述步骤四中，滴加的浓硫酸为12~30ml，恒溫水 浴锅的加热溫度为35~95°C，醋化反应的时间为3~化。
[0027] 在上述任一方案中优选的是，所述步骤五中，加入的氨氧化钢为9. 5~23g，碱解 反应的时间为1~化。
[0028] 本发明的表面活性剂的制备方法，设计思路独特，工艺简单，操作便捷，上述各步 骤中的参数及条件具有协同作用，通过各参数及条件的最优组合实现了表面活性剂或由该 表面活性剂制得的除油剂能够同时处理含油钻屑和含油污泥的技术难题。
[0029] 本发明还提供一种除油剂，由表面活性剂A、表面活性剂B、乳化剂C、乙二胺四乙 酸二钢、氨氧化钟、水和/或辛醇制成，所述表面活性剂A为上述任一种所述的表面活性剂。
[0030] 优选的是，所述表面活性剂B包括十二烷基聚氧乙稀酸-9硫酸钢和/或吐溫-80。
[0031] 在上述任一方案中优选的是，所述乳化剂C包括十二烷基硫酸钢和/或十二烷基 苯横酸钢。
[0032] 本发明的除油剂，是在上述任一种结构独特的表面活性剂的基础上制成的，该除 油剂具有高效性和广谱性，能够同时回收利用含油钻屑和含油污泥中的石油类污染物，又 能够避免环境污染，且除油率达到95 % W上。
[0033] 本发明还提供一种上述任一种所述的除油剂的制备方法，其按照先后顺序包括W 下步骤：
[0034] 步骤一：量取水加入圆底烧瓶中，将圆底烧瓶放置在恒溫水浴锅中加热，向其中加 入乙二胺四乙酸二钢，待其溶解；
[0035] 步骤二：向步骤一的溶液中加入表面活性剂A，完全溶解后，向其中加入表面活性 剂B，用揽拌器揽拌，使其溶解；
[003引步骤S:量取水加入另一圆底烧瓶中，向其中加入乳化剂C，将圆底烧瓶放置在恒 溫水浴锅中加热，待其溶解；
[0037]步骤四：将步骤二的混合物加入步骤=的溶液中，用揽拌器揽拌，使其溶解；
[003引步骤五：步骤四的溶液由半透明变为透明后，向其中加入氨氧化钟调至中性，最终 制得除油剂。
[0039] 优选的是，所述步骤二中，再向其中加入辛醇。辛醇具有消除气泡的作用。若溶液 中气泡严重，贝阳日入0. 2~0. 5g的辛醇。
[0040] 在上述任一方案中优选的是，所述表面活性剂A为上述任一项所述的表面活性 剂，所述表面活性剂B包括十二烷基聚氧乙稀酸-9硫酸钢和/或吐溫-80,所述乳化剂C包 括十二烷基硫酸钢和/或十二烷基苯横酸钢。
[0041] 在上述任一方案中优选的是，所述步骤一中，量取的水为40~70ml，加入的乙二 胺四乙酸二钢为0. 4~06g，恒溫水浴锅的加热溫度为60~70°C。
[0042] 在上述任一方案中优选的是，所述步骤二中，加入的表面活性剂A为30~50g，加 入的表面活性剂B为60~90邑。
[0043] 在上述任一方案中优选的是，所述步骤=中，量取的水为40~70ml，加入的乳化 剂C为30~50g，恒溫水浴锅的加热溫度为60~70°C。
[0044] 在上述任一方案中优选的是，所述