聚醚磺酸鹽的合成及其性能

梁 軍

（江蘇美思德化學股份化學有限公司，江蘇南京 210000）

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

三元復合驅是指將堿、表面活性劑、聚合物（縮寫ASP）三類化學物質按一定比例配制成水溶液作為驅替液注入地層，達到提高采收率目的。三元復合驅綜合了單一化學劑驅油之長而補其短，具有廣泛的開發前景。在ASP 體系中，表面活性劑的應用主要是使油水間產生低界面張力，有利于驅油。大量的研究結果表明，三元復合驅用表面活性劑主要是陰離子型的磺酸鹽類。磺酸鹽以其優異的性價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提高原油采收率具有重要意義。

1 實驗部分

1.1 主要原料及型號

烷基酚聚氧乙烯醚：工業級，南京鐘山化工有限公司；亞硫酸氫鈉：AR，南京化學試劑有限公司。

1.2 主要儀器

高壓反應釜：山東威海化工機械有限公司；BYZ-1型全自動表面張力儀：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：江蘇省金壇市醫療儀器廠。

1.3 聚磺酸鹽合成

向反應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5h，即得均勻黏稠產物。

2 結果與討論

2.1 反應溫度對反應的影響

合成磺酸鹽時，采用單因素考察實驗，固定反應時間、原料配比、催化劑用量，考察了反應溫度對反應的影響，見圖1。

圖1 反應溫度對反應轉化率的影響

由圖1可以看出，隨著反應溫度的升高，反應轉化率增加，而反應溫度達到一定時，轉化率基本不變，故磺化反應溫度優選130℃。

2.2 反應時間對反應的影響

固定反應溫度、原料配比及催化劑用量，考察了反應時間對反應的影響見圖2。

圖2 反應時間對反應轉化率的影響

由圖2可以看出，隨著反應時間的增加，磺化反應轉化率增大，當反應時間達到5h 時，轉化率基本沒有變化，故磺化反應時間為5h 較為適宜。

2.3 原料配比對反應的影響

固定反應溫度、反應時間及催化劑用量，考察了原料配比對反應的影響見圖3。

圖3 磺化劑與聚醚摩爾比對反應轉化率影響

由,3可以看出，隨著磺化劑與聚醚的摩爾比增大，反應轉化率隨之增大，但摩爾比達到1.3時，轉化率基本不變，故磺化劑與聚醚的摩爾比為1.3較為適宜。

2.4 催化劑用量對反應的影響

固定反應溫度、反應時間及原料配比，考察了催化劑用量對反應的影響，見圖4。

由圖4可以看出，磺化反應轉化率隨著催化劑用量增加呈增大趨勢，當催化劑用量達到一定量時，轉化率基本不變，故催化劑用量優選1%。

圖4 催化劑用量對反應轉化率影響

3 表征與評價

3.1 紅外表征

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

圖5 磺酸鹽紅外譜圖

3.2 表面張力的測定

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型表面張力儀測得各種不同濃度的磺酸鹽水溶液表面張力的穩態值。

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，當溶液的濃度達到一定值后，繼續增大溶液的濃度，溶液的表面張力幾乎不發生變化，即達到了溶液的臨界膠束濃度。

3.3 抗鹽耐溫評價

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

將產物用油田低層水配制成1%水溶液，加入反應釜中，密閉條件下加熱至270℃，維持2h，用兩相滴定法檢測活性物含量基本沒變化，說明能耐270℃的高溫。

3.4 乳化降黏評價

用油田現場水配制一定濃度的聚醚磺酸鹽溶液，按照油田的評價標準，對原油油樣Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ進行乳化降黏試驗，實驗結果如表1。

由表1看出，制備的產品對不同的油樣都具有良好的乳化降黏效果。

4 結論

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

2）該合成工藝安全環保，基本不產生三廢，產物中不含有有機氯，不會對后續煉油過程產生影響。

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

4）產物可以抗高礦化度鹽以及耐高溫，并且對不同油樣的降黏率均達90%以上。