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阴离子驱油用表面活性剂

作　者: 曹翔宇
导　师: 崔正刚
学　校: 江南大学
专　业: 应用化学
关键词: 脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐 合成 热稳定性 耐盐性 超低界面张力 无碱驱油剂
分类号: TE39
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐（RO（CH2CH2O）nCH2CH2SO3Na）是一种阴离子-非离子复合型表面活性剂,具有优良的耐温和耐盐性能,理论上是理想的三次采油用表面活性剂,但由于合成产率较低,目前尚未实现大规模工业化生产。本实验以甲苯为溶剂,用金属钠和椰油醇聚氧乙烯（3）醚（AEO3）反应生成醇纳,再与2-氯乙基磺酸钠进行Williamson反应,合成了椰油醇聚氧乙烯醚磺酸钠（CAPES）。对第一步反应,控制金属钠和AEO3的摩尔比为1:1,在氮气保护下于120℃下反应4h,醇钠的产率可达95%左右。第二步反应中,反应温度、反应时间和反应物摩尔比对终产物CAPES的产率有显著的影响。通过单因素实验与正交实验得到的最佳反应条件为:AEO3 /氯乙基磺酸钠摩尔比为1:1.3,反应温度65℃,反应时间为4h。经用两相滴定法测定活性物含量,CAPES的产率可达82%。产品经除盐、乙醇重结晶和柱色谱分离后,经红外光谱和质谱表征,证明与目标化合物的分子结构完全相符,为C12/C14醇聚氧乙烯醚（n）磺酸盐,其中n为18。性能研究表明,CAPES在25℃时的cmc为6.50×10-4mol/L,γcmc为32.20 mN/m,在气/液界面的饱和吸附量达到2.73×10-10mol/cm2,最小分子截面积Amin为0.61nm2。表面活性略高于十二醇醚硫酸盐（AES）,明显高于十二醇硫酸盐（SDS）。CAPES显示出优良的热稳定性和耐盐性。在中性和微碱性水介质中于80 oC下存放96小时,稳定度达到97%以上,明显高于AES;45oC下对NaCl、CaCl2、MgSO4的容忍度分别达到115,167和>300g/L,与AES相当;以CAPES为表面活性剂制备微乳液,最佳盐度和中相盐宽亦与AES接近,耐盐能力明显高于烷基苯磺酸盐类表面活性剂。CAPES通过与两性表面活性剂复配,无需添加任何碱和中性电解质,可使大庆原油/水界面张力降到10-3mN/m数量级,在无碱驱油剂领域具有重要的应用价值。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-18
  1.1 表面活性剂和三次采油  8-11
    1.1.1 石油资源和石油开采  8
    1.1.2 三次采油技术及国内外发展概况  8-9
    1.1.3 表面活性剂的驱油机理  9
    1.1.4 驱油用表面活性剂的开发  9-11
    1.1.5 目前三次采油技术中存在的问题及发展趋势  11
  1.2 驱油用表面活性剂的性能  11-13
    1.2.1 表面活性剂在流体界面上的吸附  11-12
    1.2.2 超低界面张力和提高采油率  12
    1.2.3 表面活性剂的耐盐性  12-13
      1.2.3.1 容忍度的测定  12
      1.2.3.2 微乳液及最佳盐度  12-13
  1.3 脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐  13-16
    1.3.1 耐盐型表面活性剂  13-14
    1.3.2 脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的性能与用途  14
    1.3.3 脂肪醇聚氧乙烯醚的制备  14
    1.3.4 脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的合成途径  14-16
  1.4 本课题的目的与研究内容  16-18
第二章 原料及合成产品的相关分析方法研究  18-26
  2.1 引言  18
  2.2 实验材料与实验方法  18-22
    2.2.1 实验材料  18
    2.2.2 实验方法  18-22
      2.2.2.1 溶液配制和标定  18-20
      2.2.2.2 醇醚羟值的测定  20-21
      2.2.2.3 醇醚环氧乙烷平均数的测定  21
      2.2.2.4 醇钠中和值的测定  21-22
      2.2.2.5 醇醚磺酸盐活性物含量的测定  22
  2.3 结果和讨论  22-26
    2.3.1 AE0_3 平均分子量的测定  22-23
    2.3.2 AE0_3-Na 含量的测定  23-24
    2.3.3 醇醚磺酸盐合成反应进程监测及产率测定  24-26
第三章 脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠的合成、纯化及结构表征  26-36
  3.1 引言  26
  3.2 实验材料和方法  26-28
    3.2.1 实验材料  26-27
    3.2.2 实验方法  27-28
      3.2.2.1 醇钠的合成  27
      3.2.2.2 醇醚磺酸钠的合成  27
      3.2.2.3 醇醚磺酸钠的初步纯化  27
      3.2.2.4 离子交换树脂柱层析提纯醇醚磺酸钠  27-28
      3.2.2.5 红外光谱测定  28
      3.2.2.6 质谱测定  28
  3.3 结果和讨论  28-34
    3.3.1 醇醚磺酸钠的合成条件优化  28-31
      3.3.1.1 单因素实验  28-29
      3.3.1.2 正交试验  29-31
    3.3.2 醇醚磺酸钠的提纯  31-32
    3.3.3 醇醚磺酸钠的结构表征  32-34
      3.3.3.1 醇醚磺酸钠的红外吸收光谱  32-33
      3.3.3.2 醇醚磺酸钠的质谱  33-34
  3.4 本章小结  34-36
第四章 脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的界面化学性能  36-50
  4.1 引言  36
  4.2 实验材料和实验方法  36-39
    4.2.1 实验材料  36-37
    4.2.2 实验方法  37-39
      4.2.2.1 表面张力的测定  37-38
      4.2.2.2 界面张力的测定  38
      4.2.2.3 容忍度的测定  38-39
      4.2.2.4 微乳体系最佳盐度的测定  39
      4.2.2.5 热稳定性的测定  39
  4.3 结果和讨论  39-48
    4.3.1 脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠的表面活性参数  39-40
    4.3.2 CaC_(12) 对醇醚磺酸钠cmc 和γ_(cmc) 的影响  40-41
    4.3.3 降低原油/水界面张力  41-42
    4.3.4 脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠对电解质的容忍度  42-45
    4.3.5 脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠微乳体系的最佳盐度  45-47
    4.3.6 脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠的热稳定性  47-48
  4.4 本章小结  48-50
第五章 结论与展望  50-51
致谢  51-52
参考文献  52-55
附录: 作者在攻读硕士学位期间发表的论文  55

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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 油气田开发与开采 > 油田应用化学
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