專利名稱：十六烷基二甲苯磺酸鹽工業(yè)產(chǎn)品及其生產(chǎn)方法、表面活性劑及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田驅(qū)油用重烷基苯磺酸鹽類表面活性劑，特別是涉及一種組成單一、結(jié)構(gòu)確切、性能優(yōu)良、穩(wěn)定的適用于油田化學(xué)復(fù)合驅(qū)油的十六烷基二甲苯磺酸鹽工業(yè)產(chǎn)品及直接使用該工業(yè)產(chǎn)品的表面活性劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
石油是一種不可再生的資源，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，石油的需求日益增加。石油的開采關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的全局，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和能源安全起著至關(guān)重要的作用。石油的開采分為三個(gè)階段:最初是依靠地層的天然能量進(jìn)行開采，稱為一次采油，一般采收率為5%-10%;在天然能量枯竭后，可以通過人工注水或注氣來繼續(xù)開采，稱為二次采油，采收率可以提高到30% -40%;二次采油后，仍有60% -70%的剩余油殘留在地下，只能依靠物理和化學(xué)的方法進(jìn)行開采，稱為三次采油。目前，我國(guó)東部地區(qū)的主要油田(大慶、勝 利等)已進(jìn)入了二次采油的后期階段，主要特點(diǎn)是高含水和特高含水，原油產(chǎn)量遞減，經(jīng)濟(jì)效益下降。為了提高現(xiàn)有油田的采收率，最大限度地開發(fā)剩余儲(chǔ)量，三次采油技術(shù)的開發(fā)研究已勢(shì)在必行。目前普遍認(rèn)為，采用化學(xué)復(fù)合驅(qū)進(jìn)行三次采油是較有效的方法，一般能使原油采收率提高15%以上。三元復(fù)合驅(qū)是指堿與表面活性劑及高分子聚合物(ASP體系)有機(jī)地復(fù)合后進(jìn)行驅(qū)油。它一方面是通過高分子聚合物來增加水溶液的粘度，提高水驅(qū)波及效率，另一方面是通過堿和表面活性劑來降低油水的界面張力，克服毛細(xì)管力對(duì)殘余油的束縛，從而能大幅度提高原油采收率。堿與表面活性劑(AS體系)驅(qū)主要是通過降低油水的界面張力，提高洗油效率。三元復(fù)合驅(qū)中最關(guān)鍵的化學(xué)劑是表面活性劑，適合作三元復(fù)合驅(qū)的表面活性劑的基本要求是:能使油水界面張力達(dá)到超低(10_3mN/m數(shù)量級(jí))；表面活性劑的使用濃度<0.6% (wt)，且在較寬的活性劑濃度范圍內(nèi)均能形成超低界面張力，表面活性劑的組成要相對(duì)單一，保證在驅(qū)替過程中不發(fā)生嚴(yán)重的色譜分離；能與堿及聚合物有良好的配伍性；三元復(fù)合驅(qū)在巖心上的驅(qū)油效率比水驅(qū)提高20%以上；同時(shí)要求表面活性劑的生產(chǎn)工藝可靠，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，價(jià)格合理。三次采油中使用的表面活性劑主要有石油磺酸鹽、重烷基苯磺酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽和石油羧酸鹽。目前，大慶油田采用重烷基苯磺酸鹽表面活性劑，烷基碳數(shù)為12-24，在有效滲透率ΙΟΟμπΓ2、有效厚度5m以上的油層開展三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)應(yīng)用研究，取得了較好的驅(qū)油效果(提高采收率可達(dá)20%以上)和經(jīng)濟(jì)效益，但是由于重烷基苯磺酸鹽原料組分分布較寬，組成復(fù)雜，組分比例控制難度大，組成的改變會(huì)導(dǎo)致表面活性劑界面張力范圍變窄，堿跨度由0.6wt%降為0.4wt%，表面活性劑的界面活性變差，而且復(fù)合體系穩(wěn)定性變差(界面張力穩(wěn)定時(shí)間由90天降為60天)，嚴(yán)重影響了三元復(fù)合驅(qū)的驅(qū)油效果。已有的其它烷基苯磺酸鹽表面活性劑，雖然具有良好的降低界面張力的性能和較高的驅(qū)油效率，但存在組分多、生產(chǎn)工藝復(fù)雜的缺點(diǎn)，因此有必要尋求性能更優(yōu)、組分單一、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單的驅(qū)油用表面活性劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種組成單一、結(jié)構(gòu)明確、適用于制備油田化學(xué)復(fù)合驅(qū)油用的十六烷基二甲苯磺酸鹽工業(yè)產(chǎn)品。該十六烷基二甲苯磺酸鹽工業(yè)產(chǎn)品，由十六烷基二甲苯經(jīng)連續(xù)磺化、水解和中和得到，其中含十六烷基二甲苯磺酸鹽70wt%，余量為反應(yīng)中生成的無機(jī)鹽、未磺化的原料和水。其中，所述十六烷基二甲苯磺酸鹽，分子量為432，為結(jié)構(gòu)式如式I所示的化合物:
權(quán)利要求
1.一種十六烷基二甲苯磺酸鹽工業(yè)產(chǎn)品，其特征在于:由十六烷基二甲苯經(jīng)連續(xù)磺化、水解和中和得到，其中含十六烷基二甲苯磺酸鹽70wt%，余量為反應(yīng)中生成的無機(jī)鹽、未磺化的原料和水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述十六烷基二甲苯磺酸鹽工業(yè)產(chǎn)品，其特征在于:所述十六烷基二甲苯磺酸鹽，分子量為432，為結(jié)構(gòu)式如式I所示的化合物:
3.—種權(quán)利要求1或2所述十六烷基二甲苯磺酸鹽工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括:在膜式磺化反應(yīng)器中將十六烷基二甲苯連續(xù)磺化為十六烷基二甲苯磺酸初產(chǎn)品，十六烷基二甲苯磺酸初產(chǎn)品水解為穩(wěn)定的十六烷基二甲苯磺酸中間產(chǎn)物，十六烷基二甲苯磺酸用氫氧化鈉中和得到十六烷基二甲苯磺酸鹽工業(yè)產(chǎn)品。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述方法，其特征在于:所述十六烷基二甲苯由碳數(shù)為C16的直鏈烯烴和二甲苯為原料制備得到，十六烷基二甲苯主鏈為C16的直鏈烷基、苯環(huán)為二甲苯，結(jié)構(gòu)如式II所示:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述方法，其特征在于:具體包括以下步驟: 1)制備十六烷基甲苯:在3000L生產(chǎn)規(guī)模下，將1500Kg甲苯、38Kg主催化劑(三氯化鋁)和4L副催化劑(多磷酸)加入反應(yīng)釜(5000L)，攪拌lOmin，緩慢升溫至體系有白氣產(chǎn)生，停止加熱，再將640Kg十六烯(α -烯烴)加入反應(yīng)釜，溫度至40°C時(shí)開循環(huán)水冷卻，控制反應(yīng)溫度不超過60°C，保溫2h;保溫結(jié)束后停止攪拌沉降lOmin，分出催化劑，然后加入熱水至滿釜攪拌lOmin，停止攪拌lOmin，分出水和絮狀物，重復(fù)水洗4_5次至pH值為7，將有機(jī)層打入蒸餾釜，升溫90-100°C，氣相溫度70°C開始出餾，控制釜溫不超過180°C，溫度回落出餾減弱，常壓蒸餾結(jié)束；起真空泵進(jìn)行減壓蒸餾，氣相溫度緩慢上升至166°C無出餾，減壓蒸餾結(jié)束，即形成產(chǎn)物十六烷基二甲苯； 2)磺化十六烷基甲苯:磺化反應(yīng)在膜式磺化反應(yīng)器中進(jìn)行，十六烷基二甲苯的進(jìn)料量為1.4-2.1噸/小時(shí)，用SO3氣體磺化十六烷基二甲苯，SO3進(jìn)氣量控制在150-170千克/小時(shí)，即SO3與十六烷基二甲苯的摩爾比為1.29-1.46:1，磺化溫度控制在45-55°C，得到十六烷基二甲苯磺酸，保持SO3進(jìn)氣量和十六烷基二甲苯進(jìn)料量穩(wěn)定，持續(xù)生產(chǎn)，十六烷基二甲苯與十六烷基二甲苯磺酸的轉(zhuǎn)化比例為1:1.3 ; 3)水解:在45-55°C下在十六烷基二甲苯磺酸中加入2-4wt%的水，水解十六烷基二甲苯磺酸，得到穩(wěn)定的十六烷基二甲苯磺酸中間產(chǎn)物； 4)中和:將十六烷基二甲苯磺酸中間產(chǎn)物投入老化罐中，在45-55°C下，用20wt%的氫氧化鈉溶液中和至PH值為8-10，得到十六烷基二甲苯磺酸鈉工業(yè)品。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:所述步驟2)中的SO3氣體由硫燃燒生成。
7.一種表面活性劑，其特征在于:其主要成分為權(quán)利要求1或2所述的或或權(quán)利要求3或4或5或6制備得到的十六烷基二甲苯磺酸鹽工業(yè)產(chǎn)品和助溶劑，助溶劑為醇，其含量為表面活性劑的15-20wt%;所述醇為C1-C4的醇，具體可為乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇或異丁醇，優(yōu)選為正丁醇。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述表面活性劑，其主要組成為50-55wt%十六烷基二甲苯磺酸鹽、15-20wt%的醇、未磺化油(未反應(yīng)的烷基苯)3wt%左右、無機(jī)鹽7wt%和余量的水。
9.三元復(fù)配驅(qū)油體系，其特征在于，其中:NaOH或Na2CO30.4-1.2wt%，權(quán)利要求7或8所述表面活性劑0.05-0.3wt%，聚合物聚丙烯酰胺1200mg/L，余量為水；體系粘度40mPa.S。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述三元復(fù)配驅(qū)油體系，其特征在于，其中NaOH或Na2CO3L 0-1.2 wt%，表面活性劑 0.2-0.3wt%0
全文摘要
本發(fā)明公開了十六烷基二甲苯磺酸鹽工業(yè)產(chǎn)品及其生產(chǎn)方法、表面活性劑及其應(yīng)用。以該工業(yè)產(chǎn)品為主要成分制備的表面活性劑的界面活性好，抗稀釋能力強(qiáng)，使用濃度低(濃度為0.05-0.3wt％)，能在較寬且較低的堿濃度范圍(0.4-1.2wt％)使油水界面張力達(dá)到超低(10-3mN/m數(shù)量級(jí))，復(fù)合體系穩(wěn)定性好，驅(qū)油效率高，巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)比水驅(qū)提高采收率20％以上。本發(fā)明為三次采油技術(shù)的推廣應(yīng)用提供了一種組成單一、結(jié)構(gòu)確切、性能優(yōu)良、穩(wěn)定的驅(qū)油用表面活性劑，不僅可大幅度提高原油采收率，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了表面活性劑的國(guó)產(chǎn)化配方，大大降低了三元復(fù)合驅(qū)成本。
文檔編號(hào)C09K8/584GK103193688SQ201310132950
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月17日
發(fā)明者程杰成, 吳軍政, 丁玉敬 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司, 大慶油田有限責(zé)任公司