CN112680208B - 一种油醇聚氧乙烯醚磺酸盐/硫酸盐的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油醇聚氧乙烯醚磺酸盐/硫酸盐的制备工艺，属于有机合成技术领域。所述工艺包括以下步骤：油醇聚氧乙烯醚与SO3/空气混合气体均从膜式磺化器顶部进入，二者并流而下，完成磺化反应，反应产物从磺化器底部离开，然后用碱溶液中和，最后水解得到目标产物。本发明的工艺路线不含有机氯，可利用现有大型磺化装置进行工业化生产，安全环保；制备的油醇聚氧乙烯醚磺酸盐/硫酸盐具有优异的耐盐、耐温能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种油醇聚氧乙烯醚磺酸盐/硫酸盐的制备工艺，属于有机合成技术领域。
背景技术
石油是一个国家生存和发展不可或缺的战略资源，对我国经济发展起着尤为关键的作用。在石油开采过程中，表面活性剂起着重要的作用，其主要通过降低油水界面张力、乳化原油、改变油藏润湿性等机理提高原油采收率。我国一些油藏属于高温、高矿化度油田（如中原油田地层温度70℃～130℃，矿化度高达100 000 mg/L～250 000 mg/L，钙、镁离子浓度高达10 000 mg/L），适用于普通油藏的阴离子表面活性剂，如重烷基苯磺酸盐、石油磺酸盐，在这种情况下会发生沉淀，造成表面活性剂损失，失去作用。因此开发具有耐盐、耐高温特点的阴离子表面活性剂具有重要的意义。
脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐是一类分子中含有氧乙烯（EO）基团和磺酸基双亲水基官能团的表面活性剂，其中EO基团具有耐盐性，磺酸基具有良好的耐温性，两个官能团的有机组合使得该类表面活性剂具有良好的耐盐、耐温性能。然而该类表面活性剂的多条工艺路线以有机氯为原料，或者中间体为氯代脂肪醇聚氧乙烯醚，因此产物中不可避免的残留有有机氯。在石油开采、管输过程中，会用到油田化学剂进行提高采收率、降粘、清蜡、破乳等，这些油田化学剂若含有可溶于原油的有机氯，将会在原油生产、集输过程中造成污染和设备腐蚀。因此，采用含有有机氯的工艺路线合成的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐用于油田化学品中将受到限制。
发明内容
本发明旨在提供一种油醇聚氧乙烯醚与SO3反应制备油醇聚氧乙烯醚磺酸盐/硫酸盐的制备工艺。
本发明制备的油醇聚氧乙烯醚磺酸盐/硫酸盐分子中含有EO基团和磺酸基官能团，具有耐温、耐盐的特点，该类表面活性剂通过采用SO3与油醇乙氧基化物反应制备得到，反应路线中不涉及有机氯，且SO3磺化技术是在分子中引入耐温的磺酸基官能团最为经济的一种手段。
本发明提供了一种油醇聚氧乙烯醚磺酸盐/硫酸盐的制备工艺，步骤如下：
油醇聚氧乙烯醚与SO3/空气混合气体均从膜式磺化器顶部进入磺化反应器，二者并流而下，完成磺化反应，反应产物从磺化器底部离开，然后用碱溶液中和，最后水解得到目标产物。
工艺条件为：SO3占SO3/空气混合气体的体积百分比为3%~6%，油醇聚氧乙烯醚中双键和醇羟基的总摩尔数与SO3摩尔数之比为1：1.01～1：1.10，磺化器夹套冷却水温40℃～80℃，碱溶液中和磺化器底部出来的产物，中和后的产物在90℃～130℃水解20min～120min得到目标产物。
上述制备工艺中的油醇聚氧乙烯醚结构式如下：
上式中n = 1～10。
上述制备工艺中的油醇聚氧乙烯醚磺酸盐/硫酸盐是以下两种物质Ⅰ、Ⅱ的混合物，结构式如下：
上式中n = 1～10。
上述制备工艺中，所述的SO3是由燃硫法、液态SO3蒸发法或发烟硫酸气提法制备的。
上述碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。
本发明的有益效果：
（1）工艺路线不含有机氯，可利用现有大型磺化装置进行工业化生产，安全环保；
（2）制备的油醇聚氧乙烯醚磺酸盐/硫酸盐具有优异的耐盐、耐温能力。
附图说明
图1为实施例1中1g/L油醇聚氧乙烯醚(n=2)磺酸钠/硫酸钠在不同浓度NaCl溶液中的透光率；
图2为实施例1中1g/L油醇聚氧乙烯醚(n=2)磺酸钠/硫酸钠在不同浓度CaCl2溶液中的透光率。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
实施例1：
油醇聚氧乙烯醚（n = 2）与来自燃硫法的SO3/空气从膜式磺化器顶部进入磺化反应器，SO3气体体积浓度4.0%，油醇聚氧乙烯醚中双键和醇羟基的总摩尔数与SO3摩尔数之比为1：1.01，磺化器夹套冷却水温度40℃，磺化器底部流出的产物用NaOH水溶液中和，然后在100℃水解30min，得到油醇聚氧乙烯醚磺酸钠/硫酸钠水溶液，目标产物含量占总固体含量98.3%。1g/L该产物在0～250 g/L的NaCl溶液或0～10 g/L的CaCl2溶液中保持澄清，透光率保持在90%以上（如图1和图2所示），可满足国内大部分高矿化度油藏的需求。1g/L该产物在150℃加热24h，活性物含量无变化，即未发生热分解。
实施例2：
油醇聚氧乙烯醚（n =8）与来自发烟硫酸气提法的SO3/空气混合气体从膜式磺化器顶部进入磺化反应器，SO3气体体积浓度3.0%，油醇聚氧乙烯醚中双键和醇羟基的总摩尔数与SO3摩尔数之比为1：1.10，磺化器夹套冷却水温度70℃，磺化器底部流出的产物用KOH水溶液中和，然后在90℃水解120min，得到油醇聚氧乙烯醚磺酸钾/硫酸钾水溶液，目标产物含量占总固体含量95.7%。
实施例3：
油醇聚氧乙烯醚（n = 10）与来自液体SO3蒸发法的SO3/空气混合气体从膜式磺化器顶部进入磺化反应器，SO3气体体积浓度5.0%，油醇聚氧乙烯醚中双键和醇羟基的总摩尔数与SO3摩尔数之比为1：1.05，磺化器夹套冷却水温度80℃，磺化器底部流出的产物用NaOH水溶液中和，然后在90℃水解120min，得到油醇聚氧乙烯醚磺酸钠/硫酸钠水溶液，目标产物含量占总固体含量93.6%。
实施例4：
油醇聚氧乙烯醚（n = 5）与来自液体SO3蒸发法的SO3/空气混合气体从膜式磺化器顶部进入磺化反应器，SO3气体体积浓度6.0%，油醇聚氧乙烯醚中双键和醇羟基的总摩尔数与SO3摩尔数之比为1：1.08，磺化器夹套冷却水温度50℃，磺化器底部流出的产物用NaOH水溶液中和，然后在130℃水解20min，得到油醇聚氧乙烯醚磺酸钠/硫酸钠水溶液，目标产物含量占总固体含量95.3%。
Claims (6)
1.一种油醇聚氧乙烯醚磺酸盐/硫酸盐的制备工艺，其特征在于包括以下步骤：油醇聚氧乙烯醚与SO3/空气混合气体均从膜式磺化器顶部进入，二者并流而下，完成磺化反应，反应产物从磺化器底部离开，然后用碱溶液中和，中和后的产物在90℃～130℃水解20min～120min得到目标产物；
所述油醇聚氧乙烯醚结构式如下：
上式中n = 1～10，油醇聚氧乙烯醚中双键和醇羟基的总摩尔数与SO3摩尔数之比为1：1.01～1：1.10。
2.根据权利要求1所述的油醇聚氧乙烯醚磺酸盐/硫酸盐的制备工艺，其特征在于：SO3占SO3/空气混合气体的体积百分比为3%~6%。
3.根据权利要求1所述的油醇聚氧乙烯醚磺酸盐/硫酸盐的制备工艺，其特征在于：磺化反应器的夹套冷却水温为40℃～80℃。
4.根据权利要求1所述的油醇聚氧乙烯醚磺酸盐/硫酸盐的制备工艺，其特征在于：所制备的油醇聚氧乙烯醚磺酸盐/硫酸盐是以下两种物质Ⅰ、Ⅱ的混合物，结构式如下：
上式中n = 1～10。
5.根据权利要求1所述的油醇聚氧乙烯醚磺酸盐/硫酸盐的制备工艺，其特征在于：所述的SO3是由燃硫法、液态SO3蒸发法或发烟硫酸气提法制备的。
6.根据权利要求1所述的油醇聚氧乙烯醚磺酸盐/硫酸盐的制备工艺，其特征在于：所述碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。
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