CN103226075A - 三元复合驱采出原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂的提取方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种三元复合驱采出原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂的提取方法及装置，所述方法包括：利用一提取装置对三元复合驱采出原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂进行提取；所述的提取装置包括：竖直设置的蛇形提取管，该蛇形提取管上端口为提取液进口，下端口为提取液出口，且蛇形提取管外设置水浴恒温设备；将待提取原油置于蛇形提取管内，以水为提取液，对原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂进行提取，其中，控制蛇形提取管的提取温度为40℃，提取液的流速为4ml/min，提取时间为2小时。本发明的提取方法克服了简单液-液萃取方法结果重现性差、稳定性差、操作时间长、萃取效率低等缺点。
Description
技术领域
本发明是关于一种三元复合驱采出原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂的提取方法及装置，具体是利用蛇形提取管对三元复合驱采油中三元驱油现场生产原油中表面活性剂进行提取的方法及浓度检测应用。
背景技术
原油三元复合驱采收过程中使用的表面活性剂-重烷基苯磺酸盐在原油驱替过程中会部分溶解分配到原油中，对原油工业生产产生影响。准确检测表面活性剂在原油中的分配情况对提高采收率，促进三元复合驱采油工艺进展具有重要意义。
原油中表面活性剂的直接测定相对复杂，因为油中的影响因素较多，例如原油的自身颜色较深，若采用直接紫外测定的方法则必然会造成较大的系统误差；而且原油中含有大量的其它可以产生紫外吸收的有机化合物，尤其是苯及其衍生物会严重影响直接紫外方法对重烷基苯磺酸盐定量分析的准确度。大连理工大学曾经采用紫外荧光的方法检测原油中表面活性剂含量，但是检测方法的适应性不强，所以未能得到实际应用。目前并没有能够有效地直接检测出原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂含量的技术报道。
由于直接检测原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂受到众多因素的影响，因此如果能够将原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂提取到水溶液中，就可以采用熟知的两相滴定或者紫外光谱法实现原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂的定量分析。这种情况下，如何准确有效地提取原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂对于检测结果至关重要。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种三元复合驱采出原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂的提取方法，对三元复合驱采出原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂进行有效提取，以为检测原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂含量提供样品。
本发明的另一目的在于提供一种检测三元复合驱采出原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂含量的方法。
本发明的另一目的在于提供用于实现所述三元复合驱采出原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂的提取方法的提取装置。
一方面，本发明提供了一种三元复合驱采出原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂的提取方法，该方法包括：
利用一提取装置对三元复合驱采出原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂进行提取；所述的提取装置包括：竖直设置的蛇形提取管(提取器)，该蛇形提取管上端口为提取液进口，下端口为提取液出口，且蛇形提取管外设置用于控制蛇形提取管温度的温控设备；
将待提取原油置于蛇形提取管内，以水为提取液，对原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂进行提取，其中，控制蛇形提取管的提取温度为40℃，提取液的流速为4ml/min，提取时间为2小时。
本发明中所述的蛇形提取管是指所属领域中常见的蛇形或螺旋形管，本发明中将其作为提取容器对三元复合驱采出原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂进行提取，具体地，例如可以采用常规的蛇形冷凝管作为本发明的蛇形提取管。
根据本发明的具体实施方案，本发明的提取方法中，所述提取装置还包括旋转蒸发仪，所述方法中还包括利用旋转蒸发仪对提取液进行浓缩的过程。
根据本发明的具体实施方案，本发明的提取方法中，所述待提取原油与正己烷按照1∶8～12的比例稀释，作为被提取溶液置于蛇形提取管内。
根据本发明的具体实施方案，本发明的提取方法中，原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂浓度为0.03％～0.3％(本发明中，除特别注明外，所述百分含量及比例均为重量百分含量及比例)。
另一方面，本发明还提供了一种检测三元复合驱采出原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂含量的方法，该方法包括：
按照本发明所述的提取方法对三元复合驱采出原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂进行提取，所得提取液利用三波长紫外分光光度法测量其中重烷基苯磺酸盐表面活性剂含量。
另一方面，本发明还提供了一种用于实现所述三元复合驱采出原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂的提取方法的提取装置，该装置包括：竖直设置的蛇形提取管以及用于控制蛇形提取管温度的温控设备；其中：
所述蛇形提取管的内腔为用于容置被提取液的容腔；蛇形提取管上端口为提取液进口，通过管路连接提取液储存容器；蛇形提取管下端口为提取液出口，通过管路连接提取液收集容器。
根据本发明的具体实施方案，本发明的提取装置中，在蛇形提取管下端口与提取液收集容器之间的管路上设置有“倒U型管”，这样，以控制提取液在蛇形提取管内维持一定时间后才能通过“倒U型管”进入提取液收集容器。
根据本发明的具体实施方案，本发明的提取装置中，所述温控设备为恒温循环水浴设备。即，采用传统的恒温循环水浴设备在蛇形提取管外形成循环水浴以控制蛇形提取管的提取温度。
根据本发明的具体实施方案，本发明的提取装置中，在提取液储存容器与蛇形提取管上端口之间的管路上设置有用于连续向提取管中注入提取液的蠕动式横流泵。
根据本发明的具体实施方案，本发明的提取装置还包括用以对提取液收集容器收集得到的提取液进行浓缩的旋转蒸发仪。
本发明的提取方法克服了简单液-液萃取方法的众多缺点，如简单液-液萃取方法结果重现性差、稳定性差、操作时间长、萃取效率低等等。本发明的方法采用带有水浴保护的蛇形提取器，首先增加了提取液流程，使提取的操作时间减少至约为简单液-液萃取的三分之一；其次采用循环水浴恒温保护措施以及横流泵连续稳定注入提取液，保证了提取结果的重现性和稳定性；另外，本发明可进一步采用旋转蒸发仪浓缩提取液，保证了提取液中重烷基苯磺酸盐表面活性剂的安全性。
通过本发明的连续提取方法及装置可以将原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂提取到提取液-去离子水中，重烷基苯磺酸盐表面活性剂的提取度可以达到97％，可以实现原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂0.3mg/g～3mg/g(0.03％～0.3％)提取(可以理解，当原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂浓度不在该范围内时，可通过适当的稀释调配使其在该浓度范围内而方便进行提取检测)，进一步利用三波长紫外分光光度法实现水中重烷基苯磺酸盐表面活性剂的定量分析，计算原油中表活剂的含量。
附图说明
图1为本发明的原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂提取装置结构示意图。
图2为原油中极性化合物紫外分析谱图。
图3为水萃取原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂的紫外光谱图。
图4显示提取液流速对提取效率的影响。
图5显示提取时间对提取效率的影响。
图6显示提取温度对提取效率的影响。
图7显示原油中不同浓度重烷基苯磺酸盐表面活性剂的提取效果。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图进一步详细说明本发明的特点及所具有的有益效果，但本发明并不因此而受到任何限制。
实施例1
本实施例中首先提供了一种提取三元复合驱采出原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂的提取装置，该提取装置的主要结构如图1所示，其主要包括：
蛇形提取管1，用于连续提取原油中的重烷基苯磺酸盐表面活性剂；该蛇形提取管1的内腔为用于容置被提取液的容腔；蛇形提取管上端口为提取液进口，通过管路连接提取液储存容器2；蛇形提取管下端口为提取液出口，通过管路连接提取液收集容器3(图中所示提取液收集容器3为提取液接收烧瓶，用于接收提取液)；
用于控制蛇形提取管温度的温控设备，本实施例中该温控设备为恒温循环水浴设备4，用于保证提取管具有恒定的工作温度。
本实施例中，在提取液储存容器与蛇形提取管上端口之间的管路上还设置有蠕动式横流泵21，用于连续向提取管中注入提取液；在蛇形提取管下端口与提取液收集容器之间的管路上设置有“倒U型管”13。
本实施例中，所用提取液(提取溶剂)为去离子水。此外，为了保证提取液中重烷基苯磺酸盐表面活性剂的安全性，本实施例的提取装置还另外配备了一套旋转蒸发仪(图中未显示)，用于浓缩提取液，以适用于重烷基苯磺酸盐表面活性剂的含量分析。
利用本实施例的装置提取三元复合驱采出原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂的方法按照以下操作进行：
玻璃仪器清洗：在进行提取操作之前依次用铬酸洗液、水、蒸馏水、去离子水对提取装置中的玻璃仪器进行认真清洗，然后按照图1所示安装到位。
提取操作前准备：关闭蛇形提取管的两通阀，向蛇形提取管中泵入适量去离子水(例如15ml)；取1.0g原油溶解于10ml正己烷溶剂中(降低原油的粘度，增加流动性)作为被提取溶液，小心加入到蛇形提取管中；其状态如图1中蛇形提取管所示(其中黑色代表溶有原油的正己烷，其余为提取溶剂去离子水)。
表活剂提取操作：调整恒温循环水浴到工作温度(例如40℃)，并开动水浴循环；调整横流泵到工作流量(例如3ml/min)并开动，注入去离子水；开始连续提取并记录提取时间。
提取结束后操作：提取结束后依次关闭横流泵，恒温循环水浴；并将所有提取液收集到提取液接收烧瓶中。
表活剂含量测定：提取液利用旋转蒸发仪浓缩至25ml，定容至50ml，利用三波长紫外分光光度法测量提取液中的重烷基苯磺酸盐表面活性剂含量，并计算原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂的含量。
(1)原油中(不含重烷基苯磺酸盐)极性化合物紫外光谱研究
原油中本身会存在一些极性化合物，为了保证提取效果的准确性以及为建立合适的原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂紫外分光光度定量分析方法提供依据，必须对原油中可以被水提取的物质进行紫外光谱研究，分析消除影响因素的方法。
本实施例中以图1所示装置对原油中极性化合物(可被去离子水提取的化合物)进行去离子水提取，并进行紫外光谱研究。
取1.0g原油溶解于10ml正己烷溶剂中(降低原油的粘度，增加流动性)作为被提取溶液，以去离子水为提取剂(4ml/min)，循环水浴温度40℃，对原油进行6h连续提取，并平行进行一次对比试验，两次试验所得提取液分别为1#、2#提取液，所得提取液浓缩至25ml，容量瓶定容至50ml后进行紫外光谱全谱分析，分析结果如图2。
由萃取液的紫外光谱图可以看出，吸收光谱在400nm以后基本为一条直线，吸光度很小；250nm-400nm为曲线，但是在较短的波长范围内也可以近似为直线关系；200nm-250nm近似为直线。去离子水的紫外吸收基本是一条平行于X轴的直线。
以上原油中极性化合物的紫外光谱研究表明，原油中的确存在一些极性有机化合物，但是从其吸光度看，其含量并不是很高；另外从其吸收特征看，可以为建立合适的原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂紫外分光光度定量分析方法提供依据。
(2)原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂紫外光谱研究
向原油中加入已知量的重烷基苯磺酸盐表面活性剂，利用图1所示装置，对原油中的重烷基苯磺酸盐表面活性剂进行提取，然后对提取液做紫外光谱研究，用以初步证实提取效果，并为建立重烷基苯磺酸盐表面活性剂的紫外分光光度定量分析方法提供依据。
操作方法：取1.0g原油溶解于10ml正己烷溶剂中(其中含有重烷基苯磺酸盐表面活性剂3mg，相当于原油中含有0.3％的重烷基苯磺酸盐表面活性剂)作为被提取溶液，以去离子水为提取液(4ml/min)，循环水浴温度40℃，对原油进行连续2h提取，所得提取液利用旋转蒸发仪浓缩至25ml后，容量瓶定容50ml后进行紫外光谱全谱分析，结果如图3。
由图3可以看出，原油中的重烷基苯磺酸盐被提取到去离子水中，而且其特征吸收波长和峰型与其水溶液的完全一致；位于224nm的特征吸收峰可以归属为重烷基苯磺酸盐的特征吸收，吸收峰跨度为212nm-240nm；由前面的实验可以知道，原油中的背景吸收在212nm-240nm之间为一近似直线，可以通过相应方法消除其对被测物-重烷基苯磺酸盐定量分析的影响。
实施例2提取液流速对提取效率的影响
按照实施例1所述的方法，以图1所示的连续提取装置进行提取，其中控制循环水浴温度40℃，原油质量为1.0g，重烷基苯磺酸盐浓度为0.3％，考察提取液流速对提取效率的影响。具体方法如下：
将1.0g原油溶解于10ml含有3mg重烷基苯磺酸盐的正己烷溶液中，分别采用横流泵注入去离子水流速为1，2，3，4和5ml/min进行连续提取2h。
提取完成后，分出油层，提取液利用旋转蒸发仪浓缩至25ml，容量瓶定容至50ml，利用三波长紫外分光光度法测定提取液中重烷基苯磺酸盐表面活性剂含量，并计算提取效率。结果如图4所示(说明：图4-图7以及表1中数据为提取液定容后的浓度，6和60mg/L相当于原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂质量百分比含量0.03和0.3％，以下各图相同，不再进行相关换算)。
图4可以看出，分别以1和2ml/min的提取速度进行提取，原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂的提取率分别接近为60和90％，当提取流速达到3ml/min时，提取率已经达到98％，继续提高提取流速到4和5ml/min，提取率已经超过100％。说明，提取流速达到4ml/min时，已经可以完全提取出原油中的重烷基苯磺酸盐表面活性剂，同时原油中的极性有机化合物也被提取出来，对于表面活性剂的定量分析产生影响，从而使提取率超过100％。
以上实验证明，采取4ml/min的提取流速已经可以达到提取效果。因此，控制循环水浴温度40℃，原油质量为1.0g，重烷基苯磺酸盐浓度为0.3％，连续提取2h，在此条件下，确定最佳提取液流速为4ml/min。
实施例3提取时间对提取效率的影响
以图1为连续提取装置，控制循环水浴温度40℃和横流泵流速4ml/min，原油质量为1.0g，重烷基苯磺酸盐浓度为0.3％，考察提取时间对提取效率的影响。具体方法如下：
将1.0g原油溶解于10ml含有3mg浓度重烷基苯磺酸盐的正己烷溶液中，分别进行1，2和3h连续提取。
提取完成后，分出油层，提取液利用旋转蒸发仪浓缩至25ml，容量瓶定容至50ml，利用三波长紫外分光光度法测定提取液中重烷基苯磺酸盐表面活性剂含量，并计算提取效率。结果如图5所示。
由图5可以看出，在开始连续1h的提取操作后，原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂的提取率已经达到90％，说明在连续提取的前期重烷基苯磺酸盐中极性大易溶于水的部分很容易被提取到提取液中。随着提取时间的延长，在其后的1h中，在水中溶解度小的重烷基苯磺酸盐部分(极性小的部分)也被提取到水中，这部分含量在10％左右。继续延长提取时间，原油中的极性有机物也被陆续提取到水中，造成提取率超过100％。
通过以上实验，循环水浴温度40℃和横流泵流速4ml/min，原油质量为1.0g，重烷基苯磺酸盐浓度为0.3％，在此条件下，确定最佳提取时间为2h。
实施例4提取温度对提取效率的影响
以图1为连续提取装置，控制横流泵流速4ml/min，原油质量为1.0g，重烷基苯磺酸盐浓度为0.3％，考察提取温度对提取效率的影响。具体方法如下：
将1.0g原油溶解于10ml含有3mg浓度重烷基苯磺酸盐的正己烷溶液中，分别在恒温循环水浴温度在20，30，40和50℃下进行连续提取2h。
提取完成后，分出油层，提取液利用旋转蒸发仪浓缩至25ml，容量瓶定容至50ml，利用三波长紫外分光光度法测定提取液中重烷基苯磺酸盐表面活性剂含量，并计算提取效率。结果如图6所示。
如图6所示，提取温度对原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂的提取效率影响不大，说明其在水中的溶解度受温度影响较小。
通过图6分析得出，控制横流泵流速4ml/min，连续提取2h，原油质量为1.0g，重烷基苯磺酸盐浓度为0.3％，在此条件下，确定最佳提取温度为40℃。
实施例5原油中不同重烷基苯磺酸盐表面活性剂含量的提取效果
以图1为连续提取装置，控制横流泵流速4ml/min，恒温循环水浴温度为40℃，连续提取时间2h，原油质量为1.0g，考察不同浓度重烷基苯磺酸盐表面活性剂的提取效果。具体方法如下：
将1.0g原油溶解于10m1分别含有0.3-3mg重烷基苯磺酸盐的正己烷溶液中，提取完成后，分出油层，提取液利用旋转蒸发仪浓缩至25ml，容量瓶定容至50ml，利用三波长紫外分光光度法测定提取液中重烷基苯磺酸盐表面活性剂含量，并计算提取效率。结果如图7和表1所示。
表1原油中不同浓度重烷基苯磺酸盐表面活性剂的提取效果误差表(mg/L)
由图7可以看出，实际提取液的浓度和理论浓度相差很小，误差均小于5％。为了更清楚说明提取的准确情况，其相对误差结果如表1所示。综合比较可以看出，整体提取液浓度与理论浓度的相对误差在-3.36％～3.45％之间。
通过图1装置对原油中的重烷基苯磺酸盐表面活性剂进行连续提取，对提取液经过三波长紫外分光光度法进行浓度测试，结果表明此方法的重复性和稳定性均较好，提取率可以达到97％，效果良好。
Claims (10)
1.一种三元复合驱采出原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂的提取方法，该方法包括：
利用一提取装置对三元复合驱采出原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂进行提取；所述的提取装置包括：竖直设置的蛇形提取管，该蛇形提取管上端口为提取液进口，下端口为提取液出口，且蛇形提取管外设置用于控制蛇形提取管温度的温控设备；
将待提取原油置于蛇形提取管内，以水为提取液，对原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂进行提取，其中，控制蛇形提取管的提取温度为40℃，提取液的流速为4ml/min，提取时间为2小时。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述提取装置还包括旋转蒸发仪，所述方法中还包括利用旋转蒸发仪对提取液进行浓缩的过程。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述待提取原油与正己烷按照1∶8～12的比例稀释，作为被提取溶液置于蛇形提取管内。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂浓度为0.03％～0.3％。
5.一种检测三元复合驱采出原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂含量的方法，该方法包括：
按照权利要求1～4任一项所述方法对三元复合驱采出原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂进行提取，所得提取液利用三波长紫外分光光度法测量其中重烷基苯磺酸盐表面活性剂含量。
6.一种用于实现权利要求1～4任一项所述三元复合驱采出原油中重烷基苯磺酸盐表面活性剂的提取方法的提取装置，该装置包括：竖直设置的蛇形提取管以及用于控制蛇形提取管温度的温控设备；其中：
所述蛇形提取管的内腔为用于容置被提取液的容腔；蛇形提取管上端口为提取液进口，通过管路连接提取液储存容器；蛇形提取管下端口为提取液出口，通过管路连接提取液收集容器。
7.根据权利要求6所述的提取装置，其中，在蛇形提取管下端口与提取液收集容器之间的管路上设置有“倒U型管”。
8.根据权利要求6所述的提取装置，其中，所述温控设备为恒温循环水浴设备。
9.根据权利要求6所述的提取装置，其中，在提取液储存容器与蛇形提取管上端口之间的管路上设置有用于连续向提取管中注入提取液的蠕动式横流泵。
10.根据权利要求6～9任一项所述的提取装置，该装置还包括用以对提取液收集容器收集得到的提取液进行浓缩的旋转蒸发仪。
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2013
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| 崔正刚等: "重烷基苯磺酸盐的合成及其在提高石油采收率中的应用", 《华东理工大学学报》 * |
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