CN104338484A - 一种表面活性剂及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种表面活性剂及其制备和应用；该方法包括以下反应：①脂肪酸和氯磺酸反应得到2-磺酸基脂肪酸；②2-磺酸基脂肪酸与氯化亚砜反应生成2-磺酸基脂肪酰氯；③2-磺酸基脂肪酰氯和二胺反应获得终产物2-磺酸基脂肪酰胺；本制备方法所选用物料来源广泛且可再生、价格较低廉，反应条件温和、回收方法简单，所得表面活性剂表/界面活性优良、适应范围广。
Description
技术领域
本发明涉及一种表面活性剂及其制备和应用，具体涉及2-磺酸基脂肪酰胺的制备和应用。
背景技术
目前，我国三次采油复合驱用表面活性剂主要包括石油磺酸盐、石油羧酸盐、重烷基苯磺酸盐等。这些表面活性剂一般在无碱条件下，界面张力很难达到超低，而且合成工艺较复杂、副产物多、产品质量难控制；生物降解性差，易造成环境污染；上述表面活性剂一般以石油为原料合成制备，原料供应受限制；这些表面活性剂在使用过程中受油藏条件（原油性质、地层水pH值、离子组成、矿化度等）影响大。由于存在上述缺点，影响了这些表面活性剂的大规模生产和应用；由此可见，采用附合三次采油复合驱标准、对油藏适应性好、原料来源广泛、价格低廉、可再生的物料制备且可生物降解的表面活性剂具有十分重要的意义。
相对而言，脂肪酸可以由多种渠道获得，作为一种可再生的资源，来源广泛、价格低廉，以其为原料制成表面活性剂不仅可以很好地降低油水界面张力，而且具有良好的生物降解性能，有利于环境保护。
脂肪酸含有一个烷烃链和一个羧基，本身具有一定的表面活性和可修饰性，但脂肪酸本身的界面活性十分有限。因此，可对脂肪酸分子进行修饰，连接较强的亲水基团进一步增强其表/界面活性。
发明内容
本发明的目的是提供一种表面活性剂及其制备和应用，以脂肪酸为反应底物，通过一系列化学修饰反应，制备获得两性表面活性剂：2-磺酸基脂肪酰胺。2-磺酸基脂肪酰胺的制备方法，所选用物料来源广泛，价格较低廉，可再生，反应条件温和，回收方法简单，产率可达到70%以上，克服了现有表面活性剂在制备和性能上的缺陷。
本发明获得的式（Ⅰ）所示的表面活性剂：
其中，n=10～16，整数；
m=2～6，整数。
本发明所述的一种表面活性剂制备方法，包括四个步骤：①脂肪酸和氯磺酸反应得到反应液A；②在反应液A中加入氯化亚砜反应得到反应液B；③向反应液B中加入二胺化合物反应获得反应液C；④反应液C中加入甲醇水溶液提取获得产物2-磺酸脂肪酰胺。
对应1mol脂肪酸，步骤①加入的氯磺酸量为1.05mol，步骤②加入的氯化亚砜量为2mol、步骤③加入的二胺化合物量为1.2mol。
所述的脂肪酸包括但不限于癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸。
所述的二胺化合物包括但不限于乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺。
步骤①反应温度80～100℃，反应时间6～10h。
优选方案，步骤①反应温度90℃，反应时间8h。
步骤②反应温度50℃，反应时间4h。
步骤③在室温下反应80～120min。
优选方案，步骤③反应时间95min。
步骤④甲醇水溶液中甲醇和水体积比为1:1，甲醇水溶液用量为反应液C体积的2倍。
2-磺酸基脂肪酰胺在油田开发领域的应用。
本发明获得的2-磺酸基脂肪酰胺两性表面活性剂具有①能与同其他类型的表面活性剂复配产生加和增效作用；②单独使用具有良好的界面张力、乳化性、界面张力、润湿性和发泡性；③低毒性、可生物降解；④能适应硬水环境等突出特点。
具体实施方式
实施例1
将1mol癸酸和1.05mol氯磺酸溶液混合，在80℃下反应10h得反应液A。向反应液A中加入2mol氯化亚砜，在50℃反应4h得反应液B，再向反应液B中加入1.2mol丙二胺，在室温下反应95min得反应液C。向反应液C中加入2倍体积的甲醇水溶液（甲醇与水体积比为1:1），分离甲醇水溶液并蒸干，获得2-磺酸基癸酰丙二胺，产率为71%。
实施例2
将1mol癸酸和1.05mol氯磺酸溶液混合，在90℃下反应8h得反应液A。向反应液A中加入2mol氯化亚砜量，在50℃反应4h得反应液B，向反应液B中加入1.2mol丁二胺，在室温下反应95min得反应液C。向反应液C中加入2倍体积的甲醇水溶液（甲醇与水体积比为1:1），分离甲醇水溶液并蒸干，获得2-磺酸基月桂酰丁二胺，产率为76%。
实施例3
将1mol癸酸和1.05mol氯磺酸溶液混合，在100℃下反应6h得反应液A。向反应液A中加入2mol氯化亚砜量，在50℃反应4h得反应液B，向反应液B中加入1.2mol乙二胺，在室温下反应80min得反应液C。向反应液C中加入2倍体积的甲醇水溶液（甲醇与水体积比为1:1），分离甲醇水溶液并蒸干，获得2-磺酸基肉豆蔻酰乙二胺，产率为73%。
实施例4
将1mol癸酸和1.05mol氯磺酸溶液混合，在95℃下反应9h得反应液A。向反应液A中加入2mol氯化亚砜量，在50℃反应4h得反应液B，向反应液B中加入1.2mol己二胺，在室温下反应100min得反应液C。向反应液C中加入2倍体积的甲醇水溶液（甲醇与水体积比为1:1），分离甲醇水溶液并蒸干，获得2-磺酸基棕榈酰己二胺，产率为72%。
实施例5
将1mol癸酸和1.05mol氯磺酸溶液混合，在90℃下反应8h得反应液A。向反应液A中加入2mol氯化亚砜量，在50℃反应4h得反应液B，向反应液B中加入1.2mol戊二胺，在室温下反应120min得反应液C。向反应液C中加入2倍体积的甲醇水溶液（甲醇与水体积比为1:1），分离甲醇水溶液并蒸干，获得2-磺酸基硬脂酰戊二胺，产率为75%。
实施例6
采用人造均质岩心，水相渗透率为0.6μm2，驱替水为某油田注入水，驱替速度为5m/d。岩心饱和水，原油驱替至束缚水饱和度，注入水驱替至含水80%，然后转注浓度为0.2%的2-磺酸基癸酰丙二胺、2-磺酸基月桂酰丁二胺、2-磺酸基肉豆蔻酰乙二胺、2-磺酸基棕榈酰己二胺、2-磺酸基硬脂酰戊二胺水溶液0.2PV，然后恢复水驱，含水达到98%时结束。与相同条件下不加2-磺基脂肪酰胺的空白对照比较，0.2%的2-磺酸基癸酰丙二胺、2-磺酸基月桂酰丁二胺、2-磺酸基肉豆蔻酰乙二胺、2-磺酸基棕榈酰己二胺、2-磺酸基硬脂酰戊二胺水溶液驱分别提高采收率14.3%、13.8%、11.5%、13.0%、14.1%。
实施例7
采用人造非均质岩心，水相渗透率为0.45μm2，驱替水为某油田注入水，驱替速度为6m/d。岩心饱和水，原油驱替至束缚水饱和度，注入水驱替至含水98%，然后注入0.35PV二元主段塞（聚合物1600mg/L，2-磺酸基脂肪酰胺0.25%），后续注入0.12PV聚合物保护（1200mg/L）段塞，水驱至含水98%以上。结果表明，2-磺酸基脂肪酰胺分别为2-磺酸基癸酰丙二胺、2-磺酸基月桂酰丁二胺、2-磺酸基肉豆蔻酰乙二胺、2-磺酸基棕榈酰己二胺、2-磺酸基硬脂酰戊二胺时，提高采收率为20.9%、22.7%、21.8%、23.5%、22.4%。
注：本发明中2-磺酸基脂肪酰胺表面活性剂包括但不限于：2-磺酸基癸酰丙二胺、2-磺酸基月桂酰丁二胺、2-磺酸基肉豆蔻酰乙二胺、2-磺酸基棕榈酰己二胺、2-磺酸基硬脂酰戊二胺。
Claims (8)
1.一种表面活性剂，其特征在于：式（Ⅰ）所示：
其中，n=10～16，整数；
m=2～6，整数。
2.一种权利要求1所述的表面活性剂制备方法，其特征在于：
①脂肪酸和氯磺酸反应得到反应液A；反应温度80～100℃，反应时间6～10h；
②在反应液A中加入氯化亚砜反应得到反应液B；反应温度50℃，反应时间4h；
③向反应液B中加入二胺化合物反应获得反应液C；在室温下反应80～120min；
④反应液C中加入甲醇水溶液提取获得产物2-磺酸脂肪酰胺；甲醇水溶液中甲醇和水体积比为1:1，甲醇水溶液用量为反应液C体积的2倍；
对应1mol反应底物脂肪酸，加入的氯磺酸量为1.05mol，加入的氯化亚砜量为2mol，加入的二胺化合物量为1.2mol。
3.根据权利要求2所述的表面活性剂制备方法，其特征在于：所述的脂肪酸为癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸。
4.根据权利要求2所述的表面活性剂制备方法，其特征在于：所述的二胺化合物为乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺。
5.根据权利要求2所述的表面活性剂制备方法，其特征在于：权利2、3中所述的步骤①。
6.根据权利要求2所述的表面活性剂制备方法，其特征在于：所述的步骤①反应温度90℃，反应时间8h。
7.根据权利要求2所述的表面活性剂制备方法，其特征在于：所述的步骤③反应时间95min。
8.一种权利要求2所述的表面活性剂的应用，其特征在于：作为三次采油复合驱用表面活性剂。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |