聚醚磺酸鹽的合成及其性能

梁 軍

（江蘇美思德化學(xué)股份化學(xué)有限公司，江蘇南京 210000）

目前三次采油可分為四大類：熱力驅(qū)、混相驅(qū)、化學(xué)驅(qū)（包括聚合物驅(qū)、表面活性劑驅(qū)、堿水驅(qū)）、微生物表面活性劑驅(qū)。

三元復(fù)合驅(qū)是指將堿、表面活性劑、聚合物（縮寫ASP）三類化學(xué)物質(zhì)按一定比例配制成水溶液作為驅(qū)替液注入地層，達(dá)到提高采收率目的。三元復(fù)合驅(qū)綜合了單一化學(xué)劑驅(qū)油之長(zhǎng)而補(bǔ)其短，具有廣泛的開發(fā)前景。在ASP 體系中，表面活性劑的應(yīng)用主要是使油水間產(chǎn)生低界面張力，有利于驅(qū)油。大量的研究結(jié)果表明，三元復(fù)合驅(qū)用表面活性劑主要是陰離子型的磺酸鹽類?；撬猁}以其優(yōu)異的性價(jià)比在三次采油中占有重要的地位，因此，磺酸鹽的合成及性能的研究對(duì)提高原油采收率具有重要意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料及型號(hào)

烷基酚聚氧乙烯醚：工業(yè)級(jí)，南京鐘山化工有限公司；亞硫酸氫鈉：AR，南京化學(xué)試劑有限公司。

1.2 主要儀器

高壓反應(yīng)釜：山東威?；C(jī)械有限公司；BYZ-1型全自動(dòng)表面張力儀：上海衡平儀器儀表廠；紅外光譜儀：賽默飛世爾科技；恒溫水浴鍋：江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠。

1.3 聚磺酸鹽合成

向反應(yīng)釜中投入烷基酚聚氧乙烯醚和飽和的亞硫酸氫鈉水溶液，加入催化劑過(guò)硫酸鉀及乳化劑烷基糖苷，攪拌均勻后密閉條件下升溫至130℃攪拌反應(yīng)5h，即得均勻黏稠產(chǎn)物。

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)的影響

合成磺酸鹽時(shí)，采用單因素考察實(shí)驗(yàn)，固定反應(yīng)時(shí)間、原料配比、催化劑用量，考察了反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)的影響，見圖1。

圖1 反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的影響

由圖1可以看出，隨著反應(yīng)溫度的升高，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率增加，而反應(yīng)溫度達(dá)到一定時(shí)，轉(zhuǎn)化率基本不變，故磺化反應(yīng)溫度優(yōu)選130℃。

2.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)的影響

固定反應(yīng)溫度、原料配比及催化劑用量，考察了反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)的影響見圖2。

圖2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的影響

由圖2可以看出，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，磺化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率增大，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到5h 時(shí)，轉(zhuǎn)化率基本沒(méi)有變化，故磺化反應(yīng)時(shí)間為5h 較為適宜。

2.3 原料配比對(duì)反應(yīng)的影響

固定反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間及催化劑用量，考察了原料配比對(duì)反應(yīng)的影響見圖3。

圖3 磺化劑與聚醚摩爾比對(duì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率影響

由,3可以看出，隨著磺化劑與聚醚的摩爾比增大，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率隨之增大，但摩爾比達(dá)到1.3時(shí)，轉(zhuǎn)化率基本不變，故磺化劑與聚醚的摩爾比為1.3較為適宜。

2.4 催化劑用量對(duì)反應(yīng)的影響

固定反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間及原料配比，考察了催化劑用量對(duì)反應(yīng)的影響，見圖4。

由圖4可以看出，磺化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率隨著催化劑用量增加呈增大趨勢(shì)，當(dāng)催化劑用量達(dá)到一定量時(shí)，轉(zhuǎn)化率基本不變，故催化劑用量?jī)?yōu)選1%。

圖4 催化劑用量對(duì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率影響

3 表征與評(píng)價(jià)

3.1 紅外表征

由圖5可看出聚醚磺酸鹽在1182，1129，1042cm-1處出現(xiàn)了—S=O—基因的伸縮振動(dòng)吸收峰，表明試樣中存在磺酸根，很明顯得到的產(chǎn)品中含有磺酸根。

圖5 磺酸鹽紅外譜圖

3.2 表面張力的測(cè)定

配制不同濃度的聚醚磺酸鹽A、B、C 的水溶液，放置12h，用BYZ-1型表面張力儀測(cè)得各種不同濃度的磺酸鹽水溶液表面張力的穩(wěn)態(tài)值。

由圖6可見，隨聚醚磺酸鹽溶液濃度的增加，溶液的表面張力逐漸降低，當(dāng)溶液的濃度達(dá)到一定值后，繼續(xù)增大溶液的濃度，溶液的表面張力幾乎不發(fā)生變化，即達(dá)到了溶液的臨界膠束濃度。

3.3 抗鹽耐溫評(píng)價(jià)

將產(chǎn)物用礦化度為240000mg/L 的模擬鹽水配成1%溶液，加熱至70℃，溶液仍透明，表明抗鹽能達(dá)到240000mg/L。

將產(chǎn)物用油田低層水配制成1%水溶液，加入反應(yīng)釜中，密閉條件下加熱至270℃，維持2h，用兩相滴定法檢測(cè)活性物含量基本沒(méi)變化，說(shuō)明能耐270℃的高溫。

3.4 乳化降黏評(píng)價(jià)

用油田現(xiàn)場(chǎng)水配制一定濃度的聚醚磺酸鹽溶液，按照油田的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)原油油樣Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ進(jìn)行乳化降黏試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1。

由表1看出，制備的產(chǎn)品對(duì)不同的油樣都具有良好的乳化降黏效果。

4 結(jié)論

1）烷基酚聚氧乙烯醚與亞硫酸氫鹽進(jìn)行磺化反應(yīng)得聚醚磺酸鹽，優(yōu)化后的合成條件：反應(yīng)溫度為130℃，反應(yīng)時(shí)間為5h，磺化劑與聚醚摩爾比為1.3，催化劑用量為1%。

2）該合成工藝安全環(huán)保，基本不產(chǎn)生三廢，產(chǎn)物中不含有有機(jī)氯，不會(huì)對(duì)后續(xù)煉油過(guò)程產(chǎn)生影響。

3）產(chǎn)物在純水溶液中的表面張力能達(dá)到30m/m 以下，表明能夠起到降低表面張力的作用。

4）產(chǎn)物可以抗高礦化度鹽以及耐高溫，并且對(duì)不同油樣的降黏率均達(dá)90%以上。