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驱油用醇醚羧酸盐类表面活性剂的合成与性能分析

作　者: 许园园
导　师: 崔正刚
学　校: 江南大学
专　业: 应用化学
关键词: 醇醚羧酸盐羧甲基化合成耐盐性表面张力超低界面张力提高石油采收率
分类号: TE39
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文探索了驱油用阴离子-非离子复合型表面活性剂-醇醚羧酸盐的合成方法并对其性能进行了研究。为了获得良好的亲油性,选用的原料为短EO链醇醚,即椰子油醇EO2醇醚(C12EO2)和十六醇EO3醇醚(C16EO3),合成路线为羧甲基化反应路线,即与氯乙酸在NaOH存在条件下进行反应。结果表明,氯乙酸/醇醚摩尔比、反应温度、反应时间等是影响产率的主要因素。在氯乙酸/醇醚摩尔比=1.1,反应温度60℃,反应时间7小时的优化反应条件下,产率可达80%以上。采用乙醇溶解、过滤除去产品中的氯化钠,再通过自乙醇中重结晶,可以得到纯化目标产物C12AEC和C16AEC,纯度达到99%以上。红外光谱分析表明合成产物具有目标产物应有的化学结构。液质联用分析表明,C12AEC含有C12和C14两个系列产品,EO数跨度为0到5,与原料组成相吻合,C16AEC产品EO数跨度为0到3,未见EO数大于3的同系物。性能研究表明,C16AEC具有很高的表面活性。25℃时cmc为6.0×10-5mol/L,γcmc为28.3 mN/m,饱和吸附量达到2.38×10-10mol/cm2。而C12AEC同样具有良好的表面活性,25℃时cmc为1.0×10-3 mol/L,γcmc为29.3mN/m,饱和吸附量为1.98×10-10mol/cm2。但它们饱和吸附时在气/液界面的分子截面积相对较大,分别为0.70nm2和0.84nm2(SDS仅为0.5 nm2)。在45°C下,C12AEC和C16AEC的吸附量都略有减小,分子面积略有增大,但cmc和γcmc基本不变。C12AEC和C16AEC具有优良的抗一价离子(Na+)的能力。45℃下对NaCl的容忍度分别达到122 g /L和135g/L,与典型的耐盐性表面活性剂AES相当。C12AEC和C16AEC微乳体系的最佳盐度( NaCl)和中相盐宽亦与AES微乳体系接近。但C12AEC和C16AEC抗二价离子(Ca2+、Mg2+)的能力一般,45℃下对CaCl2的容忍度分别为0.41 g /L和0.5 g /L,对MgSO4的容忍度分别为1.4 g /L和1.8 g/L,远小于AES对两者的容忍度。通过与两性表面活性剂复配或者与两性表面活性剂及非离子表面活性剂复配,C12AEC和C16AEC能够用于无碱驱油剂配方,45℃下在总浓度为0.05~0.3%的浓度范围内使大庆原油/地层水界面张力降到10-3 mN/m数量级。但由于在界面上的分子截面积相对较大,所合成的C12AEC和C16AEC在总表面活性剂中的摩尔分数难以超过0.2,因此对大庆原油地层水体系还不能作为主表面活性剂使用。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第1章绪论  8-16
  1.1 三次采油技术和表面活性剂驱油概况  8-11
    1.1.1 三次采油技术  8
    1.1.2 驱油用表面活性剂的概况  8-10
    1.1.3 驱油用表面活性剂发展趋势  10-11
  1.2 耐温耐盐型表面活性剂醇醚羧酸盐  11-14
    1.2.1 醇醚羧酸盐的合成  12-13
    1.2.2 新型醇醚羧酸盐  13-14
  1.3 本课题的目的和研究内容  14-16
第2章驱油用醇醚羧酸盐的合成  16-28
  2.1 引言  16-17
  2.2 实验材料与仪器  17-18
  2.3 实验方法  18-21
    2.3.1 原料羟值的测定  18-19
    2.3.2 产品中醇醚羧酸盐活性物含量的测定  19-20
    2.3.3 醇醚羧酸盐(C_(12)AEC, C_(16)AEC)的合成  20
    2.3.4 单因素实验  20-21
  2.4 实验结果与讨论  21-26
    2.4.1 原料平均摩尔质量的测定  21-22
    2.4.2 合成C_(12) 醇醚羧酸钠单因素实验  22-24
    2.4.3 合成C_(16) 醇醚羧酸钠单因素实验  24-26
  2.5 本章小结  26-28
第3章驱油用醇醚羧酸盐的纯化和表征  28-36
  3.1 引言  28
  3.2 实验材料与仪器  28
  3.3 实验方法  28-29
    3.3.1 醇醚羧酸盐的提纯  28-29
    3.3.2 醇醚羧酸盐的表征  29
  3.4 结果与讨论  29-34
    3.4.1 化学分析  29
    3.4.2 纯化产品的红外光谱分析  29-32
    3.4.3 纯化产品的质谱分析  32-34
  3.5 本章小结  34-36
第4章驱油用醇醚羧酸盐的性能研究  36-50
  4.1 引言  36
  4.2 实验材料与仪器  36-37
  4.3 实验方法  37-39
    4.3.1 表面张力的测定  37-38
    4.3.2 耐盐性的测定  38
    4.3.3 原油/水界面张力测定  38-39
  4.4 结果与讨论  39-49
    4.4.1 C_(12)AEC 和C_(16)AEC 水溶液的表面张力和临界胶束浓度  39-41
    4.4.2 C_(12)AEC 和C-(16)AEC 的耐盐性  41-46
    4.4.3 C_(12)AEC 和C_(16)AEC 降低原油/水界面张力的能力  46-49
  4.5 本章小结  49-50
结论  50-52
致谢  52-54
参考文献  54-58
附录  58

驱油用醇醚羧酸盐类表面活性剂的合成与性能分析

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