一種驅(qū)油用生物質(zhì)表面活性劑的制備技術(shù)優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化學(xué)合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種驅(qū)油用生物質(zhì)表面活性劑的制備技 術(shù)優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國城市餐廚垃圾中每年產(chǎn)生廢棄油脂約400~600萬噸，廢棄油脂部分流入江 河，白白浪費(fèi)掉且污染水體；另外相當(dāng)一部分被加工成"精煉油"回流餐桌，對我國食品安全 構(gòu)成嚴(yán)重威脅。而從餐廚廢棄油脂中制備出的脂肪酸甲酯，由于其具有儲存穩(wěn)定性好、沸點(diǎn) 低、分餾容易、腐蝕性小等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用做柴油機(jī)燃料。除此之外，隨著人們對脂肪酸甲 酯的深入研宄，其用途也在不斷擴(kuò)大，最主要的用途是作為生產(chǎn)表面活性劑的中間體原料， 以此為基礎(chǔ)開發(fā)出系列無毒、無害、可降解的"生物質(zhì)表面活性劑"是石化柴油基表面活性 劑的理想替代品，具有優(yōu)良的環(huán)保特性。
[0003] 以脂肪酸甲酯為基礎(chǔ)合成的表面活性劑產(chǎn)品種類很多，通過磺化中和生產(chǎn)脂肪酸 甲酯磺酸鹽（MES)，與乙二醇胺熱縮合反應(yīng)生產(chǎn)烷醇酰胺等。脂肪酸甲酯磺酸鹽屬于磺酸 鹽陰離子型表面活性劑，其耐溫抗鹽效果均較好，且磺酸鹽型表面活性劑在三次采油過程 中應(yīng)用較廣泛，CN101759612A公開了一種以硬脂酸甲酯為原料，在多管膜反應(yīng)容器上以S0 3 氣體進(jìn)行磺化制備脂肪酸甲酯磺酸鹽表面活性劑的制備工藝，但是其合成過程中反應(yīng)器要 求較高且S03磺化劑具有一定的毒性。CN101774936A公開了一種以脂肪酸酯為基礎(chǔ)制備烷 醇酰胺的工藝，盡管其制備工藝簡單、能耗低，且烷醇酰胺的泡沫穩(wěn)定性好，具有乳化、潤濕 等功能，但因其屬于非離子型表面活性劑，耐溫性能一般，限制了其使用的范圍，而且其合 成過程中副反應(yīng)較多，收率較低，反應(yīng)產(chǎn)物提純較困難。
[0004] CN103805155A公開了磺酸鹽型生物質(zhì)表面活性劑及其合成方法，該方法分兩步制 備基于脂肪酸甲酯的磺酸鹽型生物質(zhì)表面活性劑，其實驗原理為：
【主權(quán)項】
1. 一種驅(qū)油用生物質(zhì)表面活性劑的制備技術(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，改進(jìn)后的合成路 線是：
其中，第一步制備中添加40%~80%的二乙醇胺，第二步制備中添加剩余的60%~ 20%的二乙醇胺。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種驅(qū)油用生物質(zhì)表面活性劑的制備技術(shù)優(yōu)化方法，其特征 在于，具體包括如下步驟： (1) 脂肪酸烷醇酰胺的初步制備 按脂肪酸甲酯與二乙醇胺摩爾比為1:1~1:1. 05準(zhǔn)備反應(yīng)物料，先取二乙醇胺中 40%~80%的物料與全部的脂肪酸甲酯混合于裝有磁力轉(zhuǎn)子、冷凝管、溫度計的三口燒瓶 中，然后將燒瓶置于磁力攪拌器的油浴鍋中加熱至90°C~120°C攪拌反應(yīng)Ih~3h，最后反 應(yīng)完畢冷卻得到粗制的脂肪酸烷醇酰胺； (2) 脂肪酸烷醇酰胺的精制 向盛有第一步反應(yīng)生成的脂肪酸烷醇酰胺的三口燒瓶中加入剩余的二乙醇胺和占反 應(yīng)原料脂肪酸甲酯的質(zhì)量百分比為0.8%~1.2%的催化劑甲醇鈉，然后將燒瓶置于油浴 加熱至80°C下保溫I. 5h~3h，最后旋蒸干燥冷卻后得到純度較高的脂肪酸烷醇酰胺； (3) 磺丙基化反應(yīng) 先將丙磺酸內(nèi)酯溶于四氫呋喃中，然后按照烷醇酰胺與丙磺酸內(nèi)酯摩爾比為 1. 01:2~1. 06:2混合于裝有磁力轉(zhuǎn)子、冷凝管、溫度計的三口燒瓶中，向三口燒瓶中加入 占總反應(yīng)物的質(zhì)量百分比為0.7%~1.0%的催化劑氫氧化鈉，加熱至回流溫度66°C，攪拌 反應(yīng)23h~25h后，旋蒸干燥冷卻后得到脂肪酰胺二乙氧基丙基磺酸鹽表面活性劑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種驅(qū)油用生物質(zhì)表面活性劑的制備技術(shù)優(yōu)化方法，其特 征在于，所述的脂肪酸甲酯的結(jié)構(gòu)式為CnH 2n+1COOCH3, n = 11~17。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種驅(qū)油用生物質(zhì)表面活性劑的制備技術(shù)優(yōu)化方法，其特 征在于，所述脂肪酸甲酯為豆蔻酸甲酯、棕櫚酸甲酯、硬脂酸甲酯或月桂酸甲酯。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種驅(qū)油用生物質(zhì)表面活性劑的制備技術(shù)優(yōu)化方法，其特征 在于，所述步驟（1)中的三口燒瓶設(shè)置有圓肚細(xì)頸的外觀，具有三個口，一個邊口安裝分水 器和冷凝管，將蒸發(fā)出來的蒸汽冷凝成液體再回流到反應(yīng)體系中，避免反應(yīng)液體被蒸干；中 間的口用橡皮塞密封，防止溶液濺出或減少溶液的蒸發(fā)；另一邊口安裝溫度計，記錄反應(yīng)溫 度；加入反應(yīng)物料后向其中加入磁力轉(zhuǎn)子，反應(yīng)過程中將其置于集熱式恒溫磁力攪拌器中， 可以實現(xiàn)邊攪拌邊反應(yīng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述制備技術(shù)優(yōu)化方法制得的生物質(zhì)表面活性劑，其特征在 于，合成的脂肪酸烷醇酰胺表面活性較好，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇. 3%的表面活性劑溶液在25°C下 的表面張力為27mN/m左右；磺酸鹽型生物質(zhì)表面活性劑具有較好的表面活性，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0. 3%的表面活性劑溶液在25°C下的表面張力為25mN/m左右。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述制備技術(shù)優(yōu)化方法制得的生物質(zhì)表面活性劑的應(yīng)用，其特 征在于，應(yīng)用于油田開發(fā)中三次采油技術(shù)領(lǐng)域，在50°C、9xl0 4mg/L礦化度的油藏條件下能 與原油形成l(T3mN/m數(shù)量級的超低界面張力。
【專利摘要】本發(fā)明屬于化學(xué)合成技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種驅(qū)油用生物質(zhì)表面活性劑的制備技術(shù)優(yōu)化方法，以脂肪酸甲酯與二乙醇胺為起始原料，分兩步制備脂肪酸烷醇酰胺，在合成工藝上設(shè)定了第一步酯交換反應(yīng)只加入部分二乙醇胺，使其得到充分反應(yīng)，以抑制副產(chǎn)物胺酯的生成；待反應(yīng)一段時間后，再加入剩余二乙醇胺和催化劑并保溫，通過測定產(chǎn)物的表面活性，確定反應(yīng)進(jìn)行的程度之后，再進(jìn)行接下來的磺丙基化反應(yīng)。最大程度的抑制了第一步副產(chǎn)物的生成，提高了中間產(chǎn)物脂肪酸烷醇酰胺的收率，從而提高了合成反應(yīng)最終產(chǎn)物的收率，增強(qiáng)了最終產(chǎn)物的表面活性，在50℃、9x104mg/L礦化度的油藏條件下能與原油形成10-3mN/m數(shù)量級的超低界面張力，從而取得較好的驅(qū)油效果。
【IPC分類】C09K8-584, C07C303-32, C07C309-10
【公開號】CN104817479
【申請?zhí)枴緾N201510163862
【發(fā)明人】武斐, 龔鑫, 楊學(xué)松, 徐善志, 趙紹磊, 馮凱, 閆楷若
【申請人】武斐
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月9日