CN105037176A - 含羟基的季铵盐型双子表面活性剂的制备方法及在三次采油中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了含羟基的季铵盐型双子表面活性剂的制备方法及在三次采油中的应用，将烷基叔胺和环氧氯丙烷按2-3:1的摩尔比混合后，以水作为溶剂，在温度60-100℃下搅拌4-6h，即得含羟基的季铵盐型双子表面活性剂。将上述得到的表面活性剂粗产品用溶剂重结晶，再干燥得到纯化的含羟基的季铵盐型双子表面活性剂。所得含羟基的季铵盐型双子表面活性剂具有较好的油-水界面活性，可应用于提高石油采收率领域。本发明采用一步合成的方法，生产成本较低；产物相比于一般季铵盐型双子表面活性剂具有更好的水溶性，可应用于无机盐浓度较大的条件；与两性离子型表面活性剂复配使用，提高石油采收率。
Description
技术领域
本发明涉及一种能提高获得碳氢化合物回收的组合物的制备方法，属于季铵化合物制备领域，还涉及提高石油采收率领域，具体为含羟基的季铵盐型双子表面活性剂的制备方法及在三次采油中的应用。
背景技术
本发明含羟基的季铵盐型双子表面活性剂是一种阳离子型双子表面活性剂。该类季铵盐型表面活性剂表/界面活性高，具有很广泛的应用前景。
目前该类表面活性剂多采用四甲基乙二胺与卤代烷烃反应进行制备，此类阳离子型双子表面活性剂在溶液无机盐浓度较大时溶解度不好。本发明含羟基的季铵盐型双子表面活性剂由于在一般季铵盐型双子表面活性剂中引入了羟基，使表面活性剂分子具有更好的水溶性，可应用于无机盐浓度较大的条件。且反应所用原料环氧氯丙烷及烷基叔胺均为常用化工原料，反应溶剂为水，生产成本较低。
产物与十四烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱复配后在不加碱的条件下可将油-水界面张力降低至10-3mN/m数量级，且复配体系可在矿化度80g/L条件下保持界面活性并不产生沉淀，可应用于高矿化度地层条件下的提高石油采收率领域。
发明内容
本发明旨在提供一种合成仅需一步完成，整个合成时间较短，产率较高的含羟基的季铵盐型双子表面活性剂的制备方法。
本发明还提供一种可有效降低油-水界面张力的表面活性剂配方，可应用于高矿化度地层条件下的提高石油采收率领域。
含羟基的季铵盐型双子表面活性剂的制备方法，包括如下步骤：将烷基叔胺和环氧氯丙烷按2-3:1的摩尔比混合后，以水作为溶剂，在温度60-100℃下搅拌4-6h，即得含羟基的季铵盐型双子表面活性剂。
所述的烷基叔胺为N,N-二甲基癸烷基胺、N,N-二甲基十二烷基胺、N,N-二甲基十四烷基胺、N,N-二甲基十六烷基胺的任一种或几种混合物。
烷基叔胺和环氧氯丙烷为原料合成含羟基的季铵盐型双子表面活性剂，合成路线图，如说明书附图1所示。
将上述得到的表面活性剂粗产品用溶剂重结晶，再干燥得到粉末状固体，该粉末状固体即为纯化的含羟基的季铵盐型双子表面活性剂。
所述的溶剂是醇、醚中的任意一种或多种。
所述的溶剂是乙醇、异丙醇、石油醚的任一种或其混合物溶剂。
所述的混合物溶剂是乙醇与石油醚体积比3:1的混合物或异丙醇与石油醚体积比3:1的混合物。
含羟基的季铵盐型双子表面活性剂在三次采油中的应用，将上述含羟基的季铵盐型双子表面活性剂与两性离子型表面活性剂复配使用，在不加碱的条件下可将油-水界面张力降低至10-3mN/m数量级，且复配体系可在矿化度80g/L条件下保持界面活性并不产生沉淀，可应用于高矿化度地层条件下的提高石油采收率领域。
上述两性离子型表面活性剂为十四烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱。
上述复配使用中含羟基的季铵盐型双子表面活性剂与两性离子型表面活性剂使用总浓度为0.2-0.5％。
上述复配使用中含羟基的季铵盐型双子表面活性剂与十四烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱使用比例为0.5-2：1。
本发明的有益效果是：
本发明所采用的含羟基的季铵盐型双子表面活性剂的制备和提纯方法，采用一步合成的方法，避免了逐步加料带来的不便，以水作为溶剂，生产成本较低；产物相比于一般季铵盐型双子表面活性剂具有更好的水溶性，可应用于无机盐浓度较大的条件；所合成的表面活性剂产率非常高，性能好，可应用于生产洗涤剂、泡沫钻井液以及三次采油用驱替剂等；产物与十四烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱复配后在不加碱的条件下可将油-水界面张力降低至10-3mN/m数量级。避免碱的加入可减少驱替体系对地层及生产设备的损害。且复配体系可在矿化度80g/L条件下保持界面活性并不产生沉淀，可应用于高矿化度地层条件下的提高石油采收率领域。
附图说明
图1为烷基叔胺和环氧氯丙烷为原料合成含羟基的季铵盐型双子表面活性剂的合成路线图；
图2为实施例4中含羟基的季铵盐型双子表面活性剂的红外图谱；
图3实施例4中含羟基的季铵盐型双子表面活性剂的质谱测试结果图。
具体实施方式
下面们结合具体实施例对本发明作进一步阐述。
本发明烷基叔胺和环氧氯丙烷为原料合成含羟基的季铵盐型双子表面活性剂的合成路线图，如说明书附图1所示。
实施例1
以N,N-二甲基癸烷基胺为原料的合成：
在装有回流冷凝管的100ml三口烧瓶中，以20mL水为溶剂，加入11.10g(0.06mol)癸烷基叔胺，在磁子搅拌下用恒压滴液漏斗逐渐滴加共2.77g(0.03mol)环氧氯丙烷，在90℃下反应5小时，减压旋蒸出反应体系中的水后，以乙醇对产物进行重结晶，得到淡黄色固体产物10.30g，产率69％。
实施例2
以N,N-二甲基十二烷基胺为原料的合成：
在装有回流冷凝管的100ml三口烧瓶中，以20mL水为溶剂，加入12.78g(0.06mol)十二烷基叔胺，在磁子搅拌下用恒压滴液漏斗逐渐滴加共2.77g(0.03mol)环氧氯丙烷，在80℃下反应5小时，减压旋蒸出反应体系中的水后，以异丙醇对产物进行重结晶，得淡黄色固体产物13.23g，产率79％。
实施例3
以N,N-二甲基十四烷基胺为原料的合成：
在装有回流冷凝管的100ml三口烧瓶中，将5mL十四叔胺(90％)(0.015mol)加入20mL水中，室温下加入0.69g(0.0075mol)环氧氯丙烷，80℃下反应6小时。反应结束后旋蒸除去溶剂，以乙醇与石油醚体积比3:1对产物进行重结晶，得白色固体产物4.68g，产率93％。
实施例4
以N,N-二甲基十六烷基胺为原料的合成：
在装有回流冷凝管的100ml三口烧瓶中，将5mL十六叔胺(98％)(0.015mol)加入20mL水中，室温下加入0.69g(0.0075mol)环氧氯丙烷，60℃下反应6小时。反应结束后旋蒸除去溶剂，以异丙醇与石油醚体积比3:1对产物进行重结晶，得白色固体产物4.53g，产率90％,，如图2-3所示，含羟基的季铵盐型双子表面活性剂的红外图谱及质谱测试结果。
实施例5
以N,N-二甲基十四烷基胺与N,N-二甲基十六烷基胺混合物为原料的合成：
在装有回流冷凝管的100ml三口烧瓶中，将5mL十四叔胺(90％)(0.015mol)、5mL十六叔胺(98％)(0.015mol)加入40mL水中，室温下加入1.38g(0.015mol)环氧氯丙烷，100℃下反应5小时。反应结束后旋蒸除去溶剂，以异丙醇与石油醚体积比3:1对产物进行重结晶，得白色固体产物8.85g，产率88％。
实施例6
以N,N-二甲基十四烷基胺为原料的产物与十四烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱的复配。
N,N-二甲基十四烷基胺为原料的产物浓度0.1％，十四烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱浓度0.2％，溶液矿化度60g/L。此时体系在50℃条件下油-水界面张力可达7.158×10-3mN/m。
实施例7
以N,N-二甲基十六烷基胺为原料的产物与十四烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱的复配。
N,N-二甲基十四烷基胺为原料的产物浓度0.2％，十四烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱浓度0.1％，溶液矿化度800g/L。此时体系在50℃条件下油-水界面张力可达6.158×10-3mN/m。
应当理解的是上述实施例是对本发明的内容进一步说明，但不应当将此理解为本发明所上述的主题范围仅限于上述实施例，凡基于上述内容原理所实现的技术均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.含羟基的季铵盐型双子表面活性剂的制备方法，其特征是，包括如下步骤：将烷基叔胺和环氧氯丙烷按2-3:1的摩尔比混合后，以水作为溶剂，在温度60-100℃下搅拌4-6h，即得含羟基的季铵盐型双子表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的含羟基的季铵盐型双子表面活性剂的制备方法，其特征是，所述的烷基叔胺为N,N-二甲基癸烷基胺、N,N-二甲基十二烷基胺、N,N-二甲基十四烷基胺、N,N-二甲基十六烷基胺的任一种或几种混合物。
3.含羟基的季铵盐型双子表面活性剂的提纯方法，其特征是，将权利要求1或2中得到的表面活性剂粗产品用溶剂重结晶，再干燥得到粉末状固体，该粉末状固体即为纯化的含羟基的季铵盐型双子表面活性剂。
4.根据权利要求3所述的含羟基的季铵盐型双子表面活性剂的提纯方法，其特征是，所述的溶剂是醇、醚中的任意一种或多种。
5.根据权利要求4所述的含羟基的季铵盐型双子表面活性剂的提纯方法，其特征是，所述的溶剂是乙醇、异丙醇、石油醚的任一种或其混合物溶剂。
6.根据权利要求5所述的含羟基的季铵盐型双子表面活性剂的提纯方法，其特征是，所述的混合物溶剂是乙醇与石油醚体积比3:1的混合物或异丙醇与石油醚体积比3:1的混合物。
7.含羟基的季铵盐型双子表面活性剂在三次采油中的应用，其特征是，将上述含羟基的季铵盐型双子表面活性剂与两性离子型表面活性剂复配使用，在不加碱的条件下可将油-水界面张力降低至10-3mN/m数量级，且复配体系可在矿化度80g/L条件下保持界面活性并不产生沉淀，可应用于高矿化度地层条件下的提高石油采收率领域。
8.根据权利要求7所述的含羟基的季铵盐型双子表面活性剂在三次采油中的应用，其特征是，两性离子型表面活性剂为十四烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱。
9.根据权利要求7所述的含羟基的季铵盐型双子表面活性剂在三次采油中的应用，其特征是，复配使用中含羟基的季铵盐型双子表面活性剂与两性离子型表面活性剂使用总浓度为0.2-0.5％。
10.根据权利要求7所述的含羟基的季铵盐型双子表面活性剂在三次采油中的应用，其特征是，复配使用中含羟基的季铵盐型双子表面活性剂与十四烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱使用比例为0.5-2：1。
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