本發(fā)明屬于有機化合物合成領(lǐng)域，具體地，涉及一種具有較好的表面活性、界面活性、生物降解性好、環(huán)境毒性小的基于餐廚廢棄油脂的生物油羥基磺酸鹽制備方法，并應(yīng)用于石油開采。
背景技術(shù)：
餐廚廢棄油脂是指人類在食用天然植物油和動物脂肪，以及油脂深加工過程中產(chǎn)生的一系列失去食用價值的油脂廢棄物，俗稱地溝油、潲水油、泔水油等。據(jù)研究，廢棄油脂的量占食用油消費總量的20～30％。餐廚廢棄油脂的大量累積除了引發(fā)食品安全事故，還會帶來巨大的環(huán)境污染風(fēng)險。具體表現(xiàn)在幾個方面：1)造成食品安全問題。由于餐廚廢棄油脂容易氧化酸敗變質(zhì)，產(chǎn)生具有強致癌作用的黃曲霉素等，一旦處理不當(dāng)，重新進入食品鏈，將會嚴(yán)重影響人類健康，甚至可能造成重大食品安全事故。2)污染水體。餐廚廢棄油脂是重要的營養(yǎng)性水體污染物之一，進入水體會造成水質(zhì)惡化和富營養(yǎng)化，并使污水處理廠生物處理單元處理效率顯著降低。3)散發(fā)臭氣。餐廚廢棄油脂在空氣中曝露時間長，發(fā)生氧化酸敗，散發(fā)揮發(fā)性脂肪酸類惡臭氣體，嚴(yán)重影響環(huán)境，是引發(fā)公眾強烈反應(yīng)的主要原因之一。
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國對石油及石油產(chǎn)品的需求量一直呈上升趨勢，石油的需求與開采矛盾日益突出。如何有效提高原油采收率，發(fā)現(xiàn)發(fā)展新型采油技術(shù)已經(jīng)成為我國石油工業(yè)的重大課題，其中表面活性劑驅(qū)油已經(jīng)成為這類新技術(shù)的關(guān)鍵手段之一。我國主要的大中型油田都已經(jīng)處于水驅(qū)開發(fā)階段的末期，進入了三次采油為代表的新技術(shù)油田開發(fā)階段，表面活性劑驅(qū)油劑已經(jīng)在各大油田廣泛使用。目前，國內(nèi)三次采油用表面活性劑主要有石油羧酸鹽、石油磺酸鹽、重烷基苯磺酸鹽等。合成這些表面活性劑的原料可供選擇的范圍不夠廣泛，主要以煉油副產(chǎn)品石油餾分(主要是重芳烴、芳烴)、重烷基苯與SO3為基礎(chǔ)生產(chǎn)，采用釜式或降膜式磺化裝置生產(chǎn)，輔之中和、復(fù)配等工藝，得到可用于驅(qū)油的烷基芳基磺酸鹽。由于以石油產(chǎn)品為原料，這些磺酸鹽表面活性劑基本上都含有芳環(huán)，特別是部分還含有芳香環(huán)結(jié)構(gòu)，生物分解能力差、環(huán)境治理難度大，對環(huán)境有污染。且近年來經(jīng)常出現(xiàn)原料供應(yīng)緊張的情況，導(dǎo)致原料價格逐年上漲，亟需擴大原料的來源途徑。
將餐廚廢棄油脂中的有效成分作為三次采油表面活性劑的原料，可以有效解決餐廚廢棄油脂直接排入下水道或通過城市生活垃圾收運處理系統(tǒng)進行填埋或焚燒造成資源浪費和環(huán)境污染問題。推動餐廚廢棄油脂資源化利用，變廢為寶，化害為利，不僅是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的重要內(nèi)容，也是解決餐廚廢棄油脂引發(fā)的食品安全問題的根本性措施。也可為石油開采表面活性劑的生產(chǎn)節(jié)約大量石油資源。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種基于餐廚廢棄油脂的生物油羥基磺酸鹽制備方法，利用此方法制備的生物油羥基磺酸鹽表面活性劑具有較好的表面活性、界面活性，生物降解性好、環(huán)境毒性小，可替代傳統(tǒng)的石油磺酸鹽表面活性劑。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種基于餐廚廢棄油脂的生物油羥基磺酸鹽制備方法，包括如下步驟：
a、餐廚廢棄油脂經(jīng)加工提純，獲得處理油脂，所述處理油脂為若干種甘油三酯的混合物；
b、將加工提純的餐廚廢棄油脂與溶劑混合于裝有磁力轉(zhuǎn)子、冷凝管、溫度計的三口燒瓶中，三口燒瓶置于集熱式恒溫加熱磁力攪拌器中，快速攪拌10-20min，使餐廚廢棄油脂完全溶解，得到淺棕色的混合溶液；
c、在室溫下往三口燒瓶的混合溶液中緩慢滴入發(fā)煙硫酸，同時進行快速攪拌，計時開始滴入發(fā)煙硫酸10-15min后，升溫并保溫；
d、達到反應(yīng)時間后，往反應(yīng)溶液中滴入氨水進行水解中和反應(yīng)，直到反應(yīng)液不呈酸性時，停止滴加氨水，將反應(yīng)液攪拌2-5min充分混合后，將產(chǎn)物倒入分液漏斗，用蒸餾水稀釋溶液，振蕩并攪拌均勻，靜置10-15min，分離得到生物油羥基磺酸鹽的粗產(chǎn)品，將該粗產(chǎn)品在恒溫水浴鍋中利用模擬減壓蒸餾裝置減壓蒸餾1.5-2h后，得到生物油羥基磺酸鹽的成品。
作為優(yōu)選，所述餐廚廢棄油脂選自煎炸油、泔水油、地溝油中的任一種。
作為優(yōu)選，所述溶劑選自四氯化碳、1，2-二氯乙烷、環(huán)己烷中的任一種。
作為優(yōu)選，所述的餐廚廢棄油脂和溶劑的體積比為1:1-1:4。
作為優(yōu)選，所述的餐廚廢棄油脂與發(fā)煙硫酸的體積比為9:1-3:1。
作為優(yōu)選，所述的反應(yīng)溫度為40-80℃
作為優(yōu)選，所述的反應(yīng)時間為2-6h。
作為優(yōu)選，所述的生物油羥基磺酸鹽表面活性劑的應(yīng)用，應(yīng)用于石油開采領(lǐng)域。
本發(fā)明的有益效果：
1、本發(fā)明以餐廚廢棄油脂為原料，為餐廚廢棄油脂資源高值化利用提供了新的思路，也為油田用表面活性劑類的合成提供了原料新途徑。
2、本發(fā)明合成的產(chǎn)品生產(chǎn)成本低、工藝簡單、環(huán)保無毒，可依托油田現(xiàn)有表面活性劑生產(chǎn)設(shè)備裝置，可實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
3、本發(fā)明合成的生物油羥基磺酸鹽具有較好的表面活性，在45℃下質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％的溶液的表面張力為29.44mN/m。
4、本發(fā)明合成的生物油羥基磺酸鹽具有較好的界面活性，在45℃、5000mg/L礦化度條件下，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％的溶液與大慶原油的界面張力為1.97×10-3mN/m。
5、以本發(fā)明合成的生物油羥基磺酸鹽為驅(qū)油劑，因為合成的原料中無芳香環(huán)，相比油田現(xiàn)在廣泛使用的磺酸鹽類表面活性劑，具有生物降解性好、環(huán)境毒性小的特點，為開發(fā)高效、環(huán)保型驅(qū)油劑提供新的方法。
6、本發(fā)明的生物油羥基磺酸鹽表面活性劑用于化學(xué)驅(qū)的驅(qū)油體系，能與大慶原油形成10-3mN/m數(shù)量級別的超低界面張力，實現(xiàn)最佳驅(qū)油效果的目的。在45℃、5000mg/L礦化度的油藏條件下能與大慶原油形成10-3mN/m數(shù)量級的超低界面張力，提高原油采收率12.52％，取得了較好的提高原油采收率效果。
具體實施方式
下面通過具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的具體說明。
本發(fā)明中，若非特指，所采用的原料和設(shè)備等均可從市場購得或是本領(lǐng)域常用的。下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
實施例1
一種基于餐廚廢棄油脂的生物油羥基磺酸鹽制備方法，包括如下步驟：a、煎炸油經(jīng)加工提純，獲得處理油脂，所述處理油脂為多種甘油三酯的混合物；b、將加工提純的煎炸油與1，2-二氯乙烷按體積比為1:2混合于裝有磁力轉(zhuǎn)子、冷凝管、溫度計的三口燒瓶中，三口燒瓶置于集熱式恒溫加熱磁力攪拌器中，快速攪拌10min，使餐廚廢棄油脂完全溶解，得到淺棕色的混合溶液；c、按照餐廚廢棄油脂與發(fā)煙硫酸體積比為3:1，室溫下往三口燒瓶的混合溶液中緩慢滴入發(fā)煙硫酸，同時進行快速攪拌，計時開始滴入發(fā)煙硫酸10min后，升溫至反應(yīng)溫度40℃，并保持反應(yīng)6h；d、達到6h后，往反應(yīng)溶液中滴入氨水進行水解中和反應(yīng)，直到反應(yīng)液不呈酸性時，停止滴加氨水，將反應(yīng)液攪拌2min充分混合后，將產(chǎn)物倒入分液漏斗，用蒸餾水稀釋溶液，振蕩并攪拌均勻，經(jīng)過10min靜置后，分離得到生物油羥基磺酸鹽的粗產(chǎn)品，將該粗產(chǎn)品在恒溫水浴鍋中利用模擬減壓蒸餾裝置減壓蒸餾1.5h后，得到生物油羥基磺酸鹽的成品。收率為60.15％。
本實施例得到的生物油羥基磺酸鹽在45℃下質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％的溶液的表面張力為30.12mN/m，在45℃、5000mg/L礦化度條件下，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％的溶液與大慶原油的界面張力為2.16×10-3mN/m。
在長度為5.26cm，直徑為2.54cm，滲透率為0.136μm2的大慶天然巖心上進行模擬驅(qū)油實驗。步驟為：先用大慶油田注入水驅(qū)至含水98％，轉(zhuǎn)注0.4PV(巖心孔隙體積)濃度為0.5％的本實施例所制備的生物油羥基磺酸鹽表面活性劑溶液，再后續(xù)水驅(qū)至出口端不見油，在水驅(qū)基礎(chǔ)上可提高原油采收率12.52％。
實施例2
一種基于餐廚廢棄油脂的生物油羥基磺酸鹽制備方法，包括如下步驟：a、煎炸油經(jīng)加工提純，獲得處理油脂，所述處理油脂為多種甘油三酯的混合物；b、將加工提純的煎炸油與1，2-二氯乙烷按體積比為1:1混合于裝有磁力轉(zhuǎn)子、冷凝管、溫度計的三口燒瓶中，三口燒瓶置于集熱式恒溫加熱磁力攪拌器中，快速攪拌16min，使餐廚廢棄油脂完全溶解，得到淺棕色的混合溶液；c、按照餐廚廢棄油脂與發(fā)煙硫酸體積比為8:1，室溫下往三口燒瓶的混合溶液中緩慢滴入發(fā)煙硫酸，同時進行快速攪拌，計時開始滴入發(fā)煙硫酸13min后，升溫至反應(yīng)溫度50℃，并保持反應(yīng)4h；d、達到4h后，往反應(yīng)溶液中滴入氨水進行水解中和反應(yīng)，直到反應(yīng)液不呈酸性時，停止滴加氨水，將反應(yīng)液攪拌3min充分混合后，將產(chǎn)物倒入分液漏斗，用蒸餾水稀釋溶液，振蕩并攪拌均勻，經(jīng)過12min靜置后，分離得到生物油羥基磺酸鹽的粗產(chǎn)品，將該粗產(chǎn)品在恒溫水浴鍋中利用模擬減壓蒸餾裝置減壓蒸餾1.8h后，得到生物油羥基磺酸鹽的成品。收率為54.82％。
本實施例得到的生物油羥基磺酸鹽在45℃下質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％的溶液的表面張力為32.68mN/m，在45℃、5000mg/L礦化度條件下，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％的溶液與大慶原油的界面張力為2.39×10-3mN/m。
在長度為5.52cm，直徑為2.56cm，滲透率為0.147μm2的大慶天然巖心上進行模擬驅(qū)油實驗。步驟為：先用大慶油田注入水驅(qū)至含水98％，轉(zhuǎn)注0.4PV(巖心孔隙體積)濃度為0.5％的本實施例所制備的生物油羥基磺酸鹽表面活性劑溶液，再后續(xù)水驅(qū)至出口端不見油，在水驅(qū)基礎(chǔ)上可提高原油采收率10.92％。
實施例3
一種基于餐廚廢棄油脂的生物油羥基磺酸鹽制備方法，包括如下步驟：a、煎炸油經(jīng)加工提純，獲得處理油脂，所述處理油脂為多種甘油三酯的混合物；b、將加工提純的煎炸油與環(huán)己烷按體積比為1:2混合于裝有磁力轉(zhuǎn)子、冷凝管、溫度計的三口燒瓶中，三口燒瓶置于集熱式恒溫加熱磁力攪拌器中，快速攪拌20min，使餐廚廢棄油脂完全溶解，得到淺棕色的混合溶液；c、按照餐廚廢棄油脂與發(fā)煙硫酸體積比為7:1，室溫下往三口燒瓶的混合溶液中緩慢滴入發(fā)煙硫酸，同時進行快速攪拌，計時開始滴入發(fā)煙硫酸15min后，升溫至反應(yīng)溫度80℃，并保持反應(yīng)2h；d、達到2h后，往反應(yīng)溶液中滴入氨水進行水解中和反應(yīng)，直到反應(yīng)液不呈酸性時，停止滴加氨水，將反應(yīng)液攪拌5min充分混合后，將產(chǎn)物倒入分液漏斗，用蒸餾水稀釋溶液，振蕩并攪拌均勻，經(jīng)過15min靜置后，分離得到生物油羥基磺酸鹽的粗產(chǎn)品，將該粗產(chǎn)品在恒溫水浴鍋中利用模擬減壓蒸餾裝置減壓蒸餾2h后，得到生物油羥基磺酸鹽的成品。收率為65.78％。
本實施例得到的生物油羥基磺酸鹽在45℃下質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％的溶液的表面張力為29.64mN/m，在45℃、5000mg/L礦化度條件下，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％的溶液與大慶原油的界面張力為1.85×10-3mN/m。
在長度為5.47cm，直徑為2.51cm，滲透率為0.143μm2的大慶天然巖心上進行模擬驅(qū)油實驗。步驟為：先用大慶油田注入水驅(qū)至含水98％，轉(zhuǎn)注0.4PV(巖心孔隙體積)濃度為0.5％的本實施例所制備的生物油羥基磺酸鹽表面活性劑溶液，再后續(xù)水驅(qū)至出口端不見油，在水驅(qū)基礎(chǔ)上可提高原油采收率13.04％。
實施例4
一種基于餐廚廢棄油脂的生物油羥基磺酸鹽制備方法，包括如下步驟：a、煎炸油經(jīng)加工提純，獲得處理油脂，所述處理油脂為多種甘油三酯的混合物；b、將加工提純的煎炸油與四氯化碳按體積比為1:2混合于裝有磁力轉(zhuǎn)子、冷凝管、溫度計的三口燒瓶中，三口燒瓶置于集熱式恒溫加熱磁力攪拌器中，快速攪拌20min，使餐廚廢棄油脂完全溶解，得到淺棕色的混合溶液；c、按照餐廚廢棄油脂與發(fā)煙硫酸體積比為7:1，室溫下往三口燒瓶的混合溶液中緩慢滴入發(fā)煙硫酸，同時進行快速攪拌，計時開始滴入發(fā)煙硫酸10min后，升溫至反應(yīng)溫度60℃，并保持反應(yīng)4h；d、達到4h后，往反應(yīng)溶液中滴入氨水進行水解中和反應(yīng)，直到反應(yīng)液不呈酸性時，停止滴加氨水，將反應(yīng)液攪拌2min充分混合后，將產(chǎn)物倒入分液漏斗，用蒸餾水稀釋溶液，振蕩并攪拌均勻，經(jīng)過10min靜置后，分離得到生物油羥基磺酸鹽的粗產(chǎn)品，將該粗產(chǎn)品在恒溫水浴鍋中利用模擬減壓蒸餾裝置減壓蒸餾2h后，得到生物油羥基磺酸鹽的成品。收率為71.69％。
本實施例得到的生物油羥基磺酸鹽在45℃下質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％的溶液的表面張力為31.27mN/m，在45℃、5000mg/L礦化度條件下，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％的溶液與大慶原油的界面張力為2.01×10-3mN/m。
在長度為5.73cm，直徑為2.58cm，滲透率為0.151μm2的大慶天然巖心上進行模擬驅(qū)油實驗。步驟為：先用大慶油田注入水驅(qū)至含水98％，轉(zhuǎn)注0.4PV(巖心孔隙體積)濃度為0.5％的本實施例所制備的生物油羥基磺酸鹽表面活性劑溶液，再后續(xù)水驅(qū)至出口端不見油，在水驅(qū)基礎(chǔ)上可提高原油采收率12.15％。
實施例5
一種基于餐廚廢棄油脂的生物油羥基磺酸鹽制備方法，包括如下步驟：a、煎炸油經(jīng)加工提純，獲得處理油脂，所述處理油脂為多種甘油三酯的混合物；b、將加工提純的煎炸油與1，2-二氯乙烷按體積比為1:4混合于裝有磁力轉(zhuǎn)子、冷凝管、溫度計的三口燒瓶中，三口燒瓶置于集熱式恒溫加熱磁力攪拌器中，快速攪拌10min，使餐廚廢棄油脂完全溶解，得到淺棕色的混合溶液；c、按照餐廚廢棄油脂與發(fā)煙硫酸體積比為9:1，室溫下往三口燒瓶的混合溶液中緩慢滴入發(fā)煙硫酸，同時進行快速攪拌，計時開始滴入發(fā)煙硫酸15min后，升溫至反應(yīng)溫度50℃，并保持反應(yīng)3h；d、達到3h后，往反應(yīng)溶液中滴入氨水進行水解中和反應(yīng)，直到反應(yīng)液不呈酸性時，停止滴加氨水，將反應(yīng)液攪拌5min充分混合后，將產(chǎn)物倒入分液漏斗，用蒸餾水稀釋溶液，振蕩并攪拌均勻，經(jīng)過15min靜置后，分離得到生物油羥基磺酸鹽的粗產(chǎn)品，將該粗產(chǎn)品在恒溫水浴鍋中利用模擬減壓蒸餾裝置減壓蒸餾1.5h后，得到生物油羥基磺酸鹽的成品。收率為49.57％。
本實施例得到的生物油羥基磺酸鹽在45℃下質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％的溶液的表面張力為32.83mN/m，在45℃、5000mg/L礦化度條件下，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％的溶液與大慶原油的界面張力為2.48×10-3mN/m。
在長度為5.19cm，直徑為2.52cm，滲透率為0.129μm2的大慶天然巖心上進行模擬驅(qū)油實驗。步驟為：先用大慶油田注入水驅(qū)至含水98％，轉(zhuǎn)注0.4PV(巖心孔隙體積)濃度為0.5％的本實施例所制備的生物油羥基磺酸鹽表面活性劑溶液，再后續(xù)水驅(qū)至出口端不見油，在水驅(qū)基礎(chǔ)上可提高原油采收率11.68％。
以上所述的實施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。