專利名稱：一種驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是油田三次采油中使用的表面活性劑，具體涉及的是一種驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性劑及其制備方法。背景技術(shù)：
甜菜堿型表面活性劑的內(nèi)鹽結(jié)構(gòu)使其具有較好的耐溫及抗鹽性，另外其在較寬PH范圍內(nèi)都具有良好的界面特性，這也是甜菜堿在無堿和弱堿復(fù)合驅(qū)體系中應(yīng)用的前提。目前關(guān)于甜菜堿在油田上的應(yīng)用的文獻(xiàn)較少。降低界面張力性能表面活性劑提高采收率的作用機(jī)理是降低油水界面張力，降低殘余油的啟動(dòng)阻力，提高微觀驅(qū)油效率。所以對(duì)表面活性劑的界面特性的研究一直是篩選化學(xué)復(fù)合驅(qū)用表面活性劑的重點(diǎn)。目前油田三次采油用表面活性劑，如石油羧酸鹽，由于分子的鍵能相對(duì)小，在高溫下不穩(wěn)定，對(duì)高溫敏感導(dǎo)致表面活性劑失活；另外，在高礦化度特別是高鈣鎂離子條件易形 成沉淀，對(duì)鹽敏感導(dǎo)致表面活性劑的損失，這些在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都給表面活性劑提出了更高的要求。所以研究表面活性劑的抗鹽性能對(duì)其適用的范圍有很重要的作用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性劑，它用于解決現(xiàn)有的如石油羧酸鹽等表面活性耐抗鹽性能不好的問題；本發(fā)明的另一個(gè)目的是這種驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性劑的制備方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是這種驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性劑的結(jié)構(gòu)式為
CHi
U
CH3(CH2)7CHCH2(CH2)7CH2OCH2CHCH2WtCH2CHCH2SOf
^Ah Ch3 oh
其中R取自C6H5苯基、C7H7甲苯基、C8H9鄰二甲苯基、間二甲苯基、對(duì)二甲苯基、乙苯基、混合二甲苯基、C9H11異丙苯基中任意一個(gè)。上述驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性劑的制備方法
第一步，由油酸甲酯與芳烴烷基化制備芳基油酸甲酯；
第二步，由芳基油酸甲酯加氫還原制備芳基油醇；
第三步，由芳基油醇與環(huán)氧氯丙烷經(jīng)醚化反應(yīng)制備芳基油醇縮水甘油醚；
第四步，將芳基油醇縮水甘油醚與胺化試劑進(jìn)行胺化反應(yīng)得到叔胺；
第五步，將叔胺與季胺化試劑進(jìn)行季胺化反應(yīng)得到所述的驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性劑。上述方案中胺化試劑為二甲胺或二乙胺或二乙醇胺或正丁胺或N，N-二甲基-1，
3-丙二胺。上述方案中油酸甲酯與芳烴烷基化制備芳基油酸甲酯的過程為以甲磺酸為催化劑，將油酸甲酯與芳烴以及甲磺酸，投入反應(yīng)釜，通入N2 30min，80°C下反應(yīng)10h，減壓蒸餾出去未反應(yīng)的芳烴，用無水乙醇重結(jié)晶三次即可得到芳基油酸甲酯，其中芳烴選自苯、甲苯、二甲苯、乙苯、異丙苯中的任意一個(gè)。上述方案中芳基油酸甲酯加氫還原制備芳基油醇的過程為，將500g芳基油酸甲酯、2. 5g催化劑投入反應(yīng)釜，先用N2置換，再用H2置換后攪拌升溫，壓力O. IMPa，攪拌轉(zhuǎn)速500r/min ;溫度到達(dá)230°C后將系統(tǒng)壓力升至I. IMPa，開始計(jì)時(shí)，每隔一定時(shí)間取樣測(cè)定碘價(jià)，直至碘價(jià)不再下降為止，降溫減壓出料。上述方案中芳基油醇與環(huán)氧氯丙烷經(jīng)醚化反應(yīng)制備芳基油醇縮水甘油醚的過程為，按1:1的摩爾比例稱取芳基油醇及環(huán)氧氯丙烷，將稱取后的芳基油醇及環(huán)氧氯丙烷、質(zhì)量百分比濃度為30%的氫氧化鈉溶液、四丁基溴化銨置于裝有電動(dòng)攪拌機(jī)、冷凝裝置的四口瓶中，滴加環(huán)氧氯丙烷，溫度控制在40-70°C，滴加時(shí)間為5-10h ;升溫到80-100°C，反應(yīng)5-8h ;冷卻抽濾，用70-80°C蒸餾水洗滌至中性，分液后收集上層深色液體；用無水硫酸鈉干燥，減壓旋蒸除去過量的環(huán)氧氯丙烷、少量的水和溶劑甲苯。上述方案中將芳基油醇縮水甘油醚與胺化試劑進(jìn)行胺化反應(yīng)的過程為，按照摩爾比1:1稱取芳基油醇縮水甘油醚與胺化試劑，將胺化試劑和乙醇溶液放入裝有冷凝裝置，攪拌裝置和溫度計(jì)的四口瓶?jī)?nèi)，維持溫度在40-80°C，開始緩慢滴加芳基縮水甘油醚，滴加完畢，將溫度升高到50_80°C，維持該溫度反應(yīng)4-10小時(shí)，結(jié)束反應(yīng)，旋蒸除去未反應(yīng)的乙醇和胺化試劑，干燥后得產(chǎn)物叔胺。上述方案中叔胺與季胺化試劑進(jìn)行季胺化反應(yīng)的過程為，季胺化試劑為3-氯2-羥基-丙磺酸鈉，稱取叔胺與3-氯2-羥基-丙磺酸鈉，叔胺與3-氯2-羥基-丙磺酸鈉的摩爾比為1.2 :1.0，將季胺化試劑置于裝有電動(dòng)攪拌器，冷凝裝置的四口燒瓶中，用體積比為70%的乙醇溶液使其溶解，升溫至70-80°C，開始緩慢滴加叔胺，滴加完畢，維持溫度在80-90°C，pH在8-9，反應(yīng)9-12小時(shí)，結(jié)束反應(yīng)；冷卻后反應(yīng)物中有固體出現(xiàn)，抽濾，用石油醚萃取除去未反應(yīng)的叔胺，回收液體旋蒸除去乙醇和水，得到黃色粘稠狀產(chǎn)品；用乙酸乙 酯洗產(chǎn)品，抽濾，干燥得到驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性劑，用乙醇進(jìn)行重結(jié)晶，干燥得白色粉末狀固體產(chǎn)品。上述方案中叔胺與季胺化試劑進(jìn)行季胺化反應(yīng)的過程為，季胺化試劑為丙烷磺內(nèi)酯或丁烷磺內(nèi)酯，稱取叔胺與季胺化試劑，叔胺與季胺化試劑的摩爾比為1:1，在裝有回流冷凝管、磁力攪拌器、恒壓滴液漏斗、溫度計(jì)的四口瓶中加入O. Imol叔胺，溶于100-200ml丙酮中，稱取O. Imol (丙烷磺內(nèi)酯或丁烷磺內(nèi)酯)的磺內(nèi)酯室溫下緩慢滴加到四口瓶中，0-15°C下緩慢滴加，滴加完畢后升溫至回流反應(yīng)24-48h，反應(yīng)結(jié)束后，體系冷卻至室溫，過濾出固體物質(zhì)，用丙酮多次洗滌，然后用丙酮和甲醇混合液重結(jié)晶得到白色晶體，60-80°C下真空干燥得白色粉末狀固體，驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性劑。本發(fā)明所述的驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性劑合成原理如下
I、芳基油酸甲酯合成
CH3(CH2)7CHCH2(CH2)7COOCH3-> CH3(CH2)7CHCH2(CH2)7COOCH3
'i° catI
R
R= C6H6 (苯)；R=C7H8 (甲苯)；R=C8H1q (鄰二甲苯，間二甲本，對(duì)二甲苯，乙苯，混合二甲苯)；R=C9H12 (異丙苯)2、芳基油醇的合成
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性剤，其特征在于這種驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性劑的結(jié)構(gòu)式為
2.—種權(quán)利要求I所述的驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性劑的制備方法，其特征在于所述的驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性劑的制備方法 第一歩，由油酸甲酯與芳烴烷基化制備芳基油酸甲酯； 第二歩，由芳基油酸甲酯加氫還原制備芳基油醇； 第三歩，由芳基油醇與環(huán)氧氯丙烷經(jīng)醚化反應(yīng)制備芳基油醇縮水甘油醚； 第四步，將芳基油醇縮水甘油醚與胺化試劑進(jìn)行胺化反應(yīng)得到叔胺； 第五歩，將叔胺與季胺化試劑進(jìn)行季胺化反應(yīng)得到所述的驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性剤。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性劑的制備方法，其特征在于所述的油酸甲酯與芳烴烷基化制備芳基油酸甲酯的過程為以甲磺酸為催化劑，將油酸甲酯與芳烴以及甲磺酸，投入反應(yīng)釜，通入N2 30min，80°C下反應(yīng)10h，減壓蒸餾出去未反應(yīng)的芳烴，用無水こ醇重結(jié)晶三次即可得到芳基油酸甲酷，其中芳烴選自苯、甲苯、ニ甲苯、こ苯、異丙苯中的任意ー個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性劑的制備方法，其特征在于所述的芳基油酸甲酯加氫還原制備芳基油醇的過程為，將500g芳基油酸甲酷、2. 5g催化劑投入反應(yīng)釜，先用N2置換，再用H2置換后攪拌升溫，壓カO. IMPa，攪拌轉(zhuǎn)速500r/min ；溫度到達(dá)230°C后將系統(tǒng)壓カ升至I. IMPa，開始計(jì)時(shí)，每隔一定時(shí)間取樣測(cè)定碘價(jià)，直至碘價(jià)不再下降為止，降溫減壓出料。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性劑的制備方法，其特征在于所述的芳基油醇與環(huán)氧氯丙烷經(jīng)醚化反應(yīng)制備芳基油醇縮水甘油醚的過程為，按I :1的摩爾比例稱取芳基油醇及環(huán)氧氯丙烷，將稱取后的芳基油醇及環(huán)氧氯丙烷、質(zhì)量百分比濃度為30%的氫氧化鈉溶液、四丁基溴化銨置于裝有電動(dòng)攪拌機(jī)、冷凝裝置的四ロ瓶中，滴加環(huán)氧氯丙烷，溫度控制在40-70°C，滴加時(shí)間為5-10h ;升溫到80-100°C，反應(yīng)5_8h ;冷卻抽濾，用70-80°C蒸餾水洗滌至中性，分液后收集上層深色液體；用無水硫酸鈉干燥，減壓旋蒸除去過量的環(huán)氧氯丙烷、少量的水和溶劑甲苯。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性劑的制備方法，其特征在于所述的將芳基油醇縮水甘油醚與胺化試劑進(jìn)行胺化反應(yīng)的過程為，按照摩爾比I :1稱取芳基油醇縮水甘油醚與胺化試劑，將胺化試劑和こ醇溶液放入裝有冷凝裝置，攪拌裝置和溫度計(jì)的四ロ瓶?jī)?nèi)，維持溫度在40-80°C，開始緩慢滴加芳基縮水甘油醚，滴加完畢，將溫度升高到50-80°C，維持該溫度反應(yīng)4-10小時(shí)，結(jié)束反應(yīng)，旋蒸除去未反應(yīng)的こ醇和胺化試齊U，干燥后得產(chǎn)物叔胺。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性劑的制備方法，其特征在于所述的叔胺與季胺化試劑進(jìn)行季胺化反應(yīng)的過程為，季胺化試劑為3-氯2-羥基-丙磺酸鈉，稱取叔胺與3-氯2-羥基-丙磺酸鈉，叔胺與3-氯2-羥基-丙磺酸鈉的摩爾比為1.2 :1. O，將季胺化試劑置于裝有電動(dòng)攪拌器，冷凝裝置的四ロ燒瓶中，用體積比為70%的こ醇溶液使其溶解，升溫至70-80°C，開始緩慢滴加叔胺，滴加完畢，維持溫度在80-90°C，pH在8-9,反應(yīng)9-12小時(shí),結(jié)束反應(yīng)；冷卻后反應(yīng)物中有固體出現(xiàn)，抽濾，用石油醚萃取除去未反應(yīng)的叔胺，回收液體旋蒸除去こ醇和水，得到黃色粘稠狀產(chǎn)品；用こ酸こ酯洗產(chǎn)品，抽濾，干燥得到驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性剤，用こ醇進(jìn)行重結(jié)晶，干燥白色粉末狀固體產(chǎn)品。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性劑的制備方法，其特征在于所述的叔胺與季胺化試劑進(jìn)行季胺化反應(yīng)的過程為，季胺化試劑為丙烷磺內(nèi)酯或丁烷磺內(nèi)酷，稱取叔胺與季胺化試劑，叔胺與季胺化試劑的摩爾比為I :1，在裝有回流冷凝管、磁力攪拌器、恒壓滴液漏斗、溫度計(jì)的四ロ瓶中加入O. Imol叔胺，溶于100-200ml丙酮中，稱取O. Imol (丙烷磺內(nèi)酯或丁烷磺內(nèi)酷)的磺內(nèi)酯室溫下緩慢滴加到四ロ瓶中，0-15°C下緩慢滴加，滴加完畢后升溫至回流反應(yīng)24-48h，反應(yīng)結(jié)束后，體系冷卻至室溫，過濾出固體物質(zhì)，用丙酮多次洗滌，然后用丙酮和甲醇混合液重結(jié)晶得到白色晶體，60-80°C下真空干燥得白色粉末狀固體，驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性剤。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性劑的制備方法，其特征在于所述的胺化試劑為ニ甲胺或ニこ胺或ニこ醇胺或正丁胺或N，N-ニ甲基-1，3-丙ニ胺。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性劑及其制備方法，其中的驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性劑的結(jié)構(gòu)式為其中R取自C6H5苯基、C7H7甲苯基、C8H9鄰二甲苯基、間二甲苯基、對(duì)二甲苯基、乙苯基、混合二甲苯基、C9H11異丙苯基中任意一個(gè)。本發(fā)明提供的驅(qū)油用羥磺基甜菜堿兩性表面活性劑熱穩(wěn)定性好，具備較好的耐高溫抗鹽性能，在較高溫度下能產(chǎn)生超低界面張力，適用的地層溫度范圍較寬，尤其適用于高溫高鹽油田，具有很好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C07C303/32GK102863948SQ20121038665
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月14日
發(fā)明者吳文祥, 欒和鑫, 丁偉, 李 杰, 王克亮, 于濤 申請(qǐng)人:東北石油大學(xué)