一種磺化瀝青的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種磺化瀝青的制備方法，包括以下步驟：a、將瀝青與磺化劑進行磺化反應，得到中間產(chǎn)物，所述瀝青的軟化點＜110℃；b、將所述中間產(chǎn)物與堿性化合物進行中和反應，得到磺化瀝青。本發(fā)明將軟化點溫度較低的瀝青與磺化劑進行磺化反應，利用磺化反應放出的大量熱量使軟化點溫度較低的瀝青變?yōu)橐簯B(tài)瀝青，這種液態(tài)瀝青能夠與磺化劑進行比較充分的磺化反應。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明無需將瀝青粉碎后溶解在有機溶劑中即可制備得到磺化瀝青，節(jié)約了大量的對有機溶劑進行除水處理的時間，因此本發(fā)明提供的磺化瀝青的制備方法生產(chǎn)效率較高。
【專利說明】一種磺化瀝青的制備方法
【技術領域】[0001]本發(fā)明涉及浙青【技術領域】，尤其涉及一種磺化浙青的制備方法。
【背景技術】
[0002]磺化浙青是由浙青類物質經(jīng)過磺化處理得到的，它是一種陰離子型高聚物，由于其分子結構中含有大量的碳-碳鍵和碳-硫鍵，鍵能較強，因此磺化浙青具有較好的抗高溫性。將磺化浙青添加到鉆井液中，能夠提高鉆井液的潤滑性并降低鉆井液在高溫和高壓下的濾失量，因此磺化浙青是一種具有堵漏、防塌、潤滑、減阻、耐高溫等多功能的鉆井液處理劑。由于磺化浙青的特殊性能，使其在鉆井液領域具有廣泛的應用。
[0003]現(xiàn)有技術中生產(chǎn)磺化浙青的工藝一般是先將浙青粉碎溶解在有機溶劑中；再向得到的浙青溶液中加入發(fā)煙硫酸或通入三氧化硫氣體進行磺化反應；然后向得到的反應溶液中加入堿性化合物進行中和反應；最后將得到的中和產(chǎn)物進行油層分離、烘干、粉碎即得到磺化浙青。
[0004]如申請?zhí)枮镃N88103063.5的中國專利公開了一種磺化浙青的制備方法，具體過程為，根據(jù)浙青的成分，選擇一種或兩種以上的浙青在飽和烴中進行復配，得到復配浙青，所述復配浙青中浙青質的含量為30%~45% ;將所述復配浙青置于反應爸中，向所述反應爸中加入有機溶劑，將所述復配浙青和有機溶劑攪拌均勻，得到質量濃度為15%~30%的浙青溶液；向所述浙青溶液中通入S03進行磺化反應，控制所述磺化反應的溫度為20°C~40°C，所述磺化反應的時間為40分鐘~60分鐘；所述磺化反應結束后向所述反應釜內加入堿溶液，使所述反應釜內溶液的pH值達到8~10 ;采用滾筒式干燥法干燥所述反應釜內的溶液，制備得到磺化浙青。
[0005]雖然采用上述方法制備得到的磺化浙青具有較好的抗高溫性、降失水性、潤滑性以及抗鈣污染性，但是現(xiàn)有技術提供的這種磺化浙青的制備方法生產(chǎn)效率較低，不利于磺化浙青的大規(guī)模生產(chǎn)。

【發(fā)明內容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種磺化浙青的制備方法，本發(fā)明提供的磺化浙青的制備方法生產(chǎn)效率較高，可用于磺化浙青的大規(guī)模生產(chǎn)。
[0007]本發(fā)明提供了一種磺化浙青的制備方法，包括以下步驟:
[0008]a、將浙青與磺化劑進行磺化反應，得到中間產(chǎn)物，所述浙青的軟化點< 110°C ；
[0009]b、將所述中間產(chǎn)物與堿性化合物進行中和反應，得到磺化浙青。
[0010]優(yōu)選的，所述步驟a中浙青與磺化劑的質量比為1: (0.35~0.8)。
[0011]優(yōu)選的，所述步驟a中磺化反應的反應時間為10分鐘~20分鐘。
[0012]優(yōu)選的，所述步驟a中浙青的軟化點為50°C~90°C。
[0013]優(yōu)選的，所述步驟a中磺化反應的反應原料還包括添加劑；
[0014]所述添加劑包括煤油和柴油中的一種或兩種。[0015]優(yōu)選的，所述步驟a具體為:
[0016]將浙青與添加劑混合，得到混合產(chǎn)物，所述浙青的軟化點< 110°C ；
[0017]將所述混合產(chǎn)物與磺化劑進行磺化反應，得到中間產(chǎn)物。
[0018]優(yōu)選的，所述浙青與添加劑的質量比為1: (0.04~0.10)。
[0019]優(yōu)選的，所述步驟b中中和反應的反應溫度為100°C~180°C ；
[0020]所述步驟b中中和反應的反應壓力為80000Pa~lOOOOOPa。
[0021]優(yōu)選的，所述步驟a中的磺化劑與所述步驟b中的堿性化合物的質量比為(0.5~
1.5):1。
[0022]優(yōu)選的，所述步驟b中的堿性化合物為堿性化合物溶液；
[0023]所述堿性化合物溶液的質量濃度為25%~45%。
[0024]本發(fā)明提供了一種磺化浙青的制備方法，包括以下步驟:a、將浙青與磺化劑進行磺化反應，得到中間產(chǎn)物，所述浙青的軟化點< 110°C ;b、將所述中間產(chǎn)物與堿性化合物進行中和反應，得到磺化浙青。本發(fā)明將軟化點溫度較低的浙青與磺化劑直接進行磺化反應，利用磺化反應放出的 大量熱量使軟化點溫度較低的浙青變?yōu)橐簯B(tài)浙青，這種液態(tài)浙青能夠與磺化劑進行比較充分的磺化反應。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明無需將浙青粉碎后溶解在有機溶劑中即可使浙青進行充分的磺化反應，制備得到磺化浙青。本發(fā)明在制備磺化浙青的過程中節(jié)約了大量的對有機溶劑進行除水處理的時間，因此本發(fā)明提供的磺化浙青的制備方法生產(chǎn)效率較高。
[0025]此外，浙青容易板結、粉碎困難，本發(fā)明在制備磺化浙青的過程中無需將浙青粉碎，使本發(fā)明提供的磺化浙青的制備方法工藝簡單，進一步提高了磺化浙青的生產(chǎn)效率；而且本發(fā)明在制備得到磺化浙青后無需將磺化浙青中的有機溶劑去除，避免了磺化浙青中有效成分的損失，因此本發(fā)明得到的磺化浙青的性能比較穩(wěn)定。
[0026]實驗結果表明，本發(fā)明制備得到的磺化浙青的高溫高壓濾失量為6mL~9.4mL,相對膨脹降低率為40%~55%，水溶物含量為73.9%~90%，pH值為9~10.5，水分含量為4.3%~8.9%，性能穩(wěn)定，為合格產(chǎn)品；本發(fā)明提供的磺化浙青的制備方法的生產(chǎn)效率為
0.003小時/千克~0.005小時/千克，生產(chǎn)效率較高；而且本發(fā)明提供的磺化浙青的制備方法生產(chǎn)設備簡單，不需要使用蒸餾設備和分餾設備。
【具體實施方式】
[0027]本發(fā)明提供了一種磺化浙青的制備方法，包括以下步驟:
[0028]a、將浙青與磺化劑進行磺化反應，得到中間產(chǎn)物，所述浙青的軟化點< 110°C ；
[0029]b、將所述中間產(chǎn)物與堿性化合物進行中和反應，得到磺化浙青。
[0030]本發(fā)明將軟化點溫度較低的浙青與磺化劑直接進行磺化反應，利用磺化反應放出的大量熱量使軟化點溫度較低的浙青變?yōu)橐簯B(tài)浙青，這種液態(tài)浙青能夠與磺化劑進行比較充分的磺化反應。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明無需將浙青粉碎后溶解在有機溶劑中即可使浙青進行充分的磺化反應，制備得到磺化浙青；本發(fā)明在制備磺化浙青的過程中，節(jié)約了大量的對有機溶劑進行除水處理的時間，因此本發(fā)明提供的磺化浙青的制備方法生產(chǎn)效率較高。此外，浙青容易板結、粉碎困難，本發(fā)明在制備磺化浙青的過程中無需將浙青粉碎，使本發(fā)明提供的磺化浙青的制備方法工藝簡單，進一步提高了磺化浙青的生產(chǎn)效率；而且本發(fā)明制備得到磺化浙青后無需將磺化浙青中的有機溶劑去除，避免了磺化浙青中有效成分的損失，因此本發(fā)明制備得到的磺化浙青的性能比較穩(wěn)定。
[0031]本發(fā)明將浙青與磺化劑進行磺化反應，得到中間產(chǎn)物，所述浙青的軟化點
<110°C ;優(yōu)選將磺化劑加入到浙青中進行磺化反應，得到中間產(chǎn)物。在本發(fā)明中，所述浙青與磺化劑的質量比優(yōu)選為1: (0.35~0.8)，更優(yōu)選為1: (0.4~0.7)，最優(yōu)選為1:(0.5~0.6)。在本發(fā)明中，所述磺化反應的反應時間優(yōu)選為10分鐘~20分鐘，更優(yōu)選為12分鐘~18分鐘，最優(yōu)選為14分鐘~16分鐘，最最優(yōu)選為15分鐘。在本發(fā)明中，所述磺化反應的反應溫度優(yōu)選為20°C~40°C，更優(yōu)選為22°C~30°C，最優(yōu)選為25 V~28°C。本發(fā)明對所述磺化反應的裝置沒有特殊的限制，采用本領域技術人員熟知的制備磺化浙青的裝置即可；本發(fā)明優(yōu)選在捏合機中將浙青與磺化劑進行磺化反應，得到中間產(chǎn)物。
[0032]在本發(fā)明中，所述浙青的軟化點< 110°C ;優(yōu)選為50°C~90°C ;更優(yōu)選為60°C~80°C ;最優(yōu)選為65°C~75°C。本發(fā)明對所述浙青的來源沒有特殊的限制，采用本領域技術人員熟知的上述軟化點的浙青即可，如可由市場購買獲得；具體的，本發(fā)明可以采用安陽市興鵬貿易有限責任公司或河南油田精蠟廠提供的浙青。
[0033]本發(fā)明對所述磺化劑的種類沒有特殊的限制，采用本領域技術人員熟知的磺化劑即可；在本發(fā)明中，所述磺化劑優(yōu)選為濃硫酸、發(fā)煙硫酸、氯磺酸和三氧化硫中的一種或幾種，更優(yōu)選為發(fā)煙硫酸和三氧化硫中的一種或兩種，最優(yōu)選為發(fā)煙硫酸。在本發(fā)明中，所述發(fā)煙硫酸中三氧化硫的質量濃度優(yōu)選為25%~45%，更優(yōu)選為30%~40%，最優(yōu)選為32%~38%，最最優(yōu)選為35%。本發(fā)明對所述磺化劑的來源沒有特殊的限制，采用本領域技術人員熟知的上述種類的磺化劑即可，所述磺化劑既可由市場購買或獲得，也可采用本領域技術人員熟知的磺化劑的制備方法制備得到。
[0034]本發(fā)明將軟化點溫度較低的浙青與磺化劑直接進行磺化反應，利用磺化反應放出的大量熱量使軟化點溫度較低的浙青變?yōu)橐簯B(tài)浙青，這種液態(tài)浙青能夠與磺化劑進行比較充分的磺化反應。由于本發(fā)明提供的磺化浙青的制備方法無需將浙青粉碎后溶解在有機溶劑中即可制備得到磺化浙青，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明無需花費大量的時間對有機溶劑進行除水處理，因此本發(fā)明提供的磺化浙青的制備方法生產(chǎn)效率較高。此外，本發(fā)明由于無需對浙青進行粉碎，使本發(fā)明提供的磺化浙青的制備方法工藝簡單，進一步提高了磺化浙青的生產(chǎn)效率；而且本發(fā)明無需將磺化后的浙青中的有機溶劑去除，避免了磺化浙青中有效成分的損失，使本發(fā)明制備得到的磺化浙青的性能比較穩(wěn)定。
[0035]為了避免浙青與磺化劑進行磺化反應時反應體系的溫度過高，磺化劑將浙青過度氧化，在本發(fā)明中，所述磺化反應的反應原料優(yōu)選還包括添加劑；本發(fā)明優(yōu)選將浙青與添加劑進行混合，得到混合產(chǎn)物；將所述混合產(chǎn)物與磺化劑進行磺化反應，得到中間產(chǎn)物。在本發(fā)明中，所述添加劑優(yōu)選為柴油和煤油中的一種或兩種；更優(yōu)選為柴油和煤油的混合物。當所述添加劑為柴油和煤油的混合物時，所述混合物中柴油和煤油的質量比優(yōu)選為1:(0.5~2),更優(yōu)選為1: (0.8~1.5),最優(yōu)選為1: (1~1.2)。在本發(fā)明中，所述浙青與上述技術方案所述的浙青一致，在此不再贅述。在本發(fā)明中，所述浙青與添加劑的質量比優(yōu)選為1: (0.04~0.10)，更優(yōu)選為1: (0.06~0.09)，最優(yōu)選為1: (0.07~0.08)。
[0036]本發(fā)明優(yōu)選將浙青與添加劑進行混合，得到混合產(chǎn)物；更優(yōu)選將添加劑加入到浙青中進行混合，得到混合產(chǎn)物。本發(fā)明對所述混合的方法沒有特殊的限制，采用本領域技術人員熟知的混合的技術方案即可；本發(fā)明優(yōu)選在攪拌的條件下將浙青與添加劑進行混合，得到混合產(chǎn)物。在本發(fā)明中，所述混合的時間優(yōu)選3分鐘~7分鐘，更優(yōu)選為4分鐘~6分鐘，最優(yōu)選為5分鐘。在本發(fā)明中，所述混合的溫度優(yōu)選為20°C~40°C，更優(yōu)選為22°C~30°C，最優(yōu)選為25°C~28°C。本發(fā)明對所述混合的裝置沒有特殊的限制，滿足實際操作條件即可；在本發(fā)明中，所述混合的裝置優(yōu)選為捏合機。
[0037]得到混合產(chǎn)物后，本發(fā)明優(yōu)選將所述混合產(chǎn)物與磺化劑進行磺化反應，得到中間產(chǎn)物。在本發(fā)明中，所述磺化反應的反應溫度、反應時間與上述技術方案所述的磺化反應的反應溫度、反應時間一致，在此不再贅述。在本發(fā)明中，所述磺化劑的種類以及磺化劑的用量與上述技術方案所述的磺化劑的種類和用量一致，在此不再贅述。
[0038]得到中間產(chǎn)物后，本發(fā)明將所述中間產(chǎn)物與堿性化合物進行中和反應，得到磺化浙青；優(yōu)選將堿性化合物加入到所述中間產(chǎn)物中進行中和反應，得到磺化浙青。在本發(fā)明中，所述中和反應的反應時間優(yōu)選為1小時~2小時，更優(yōu)選為1.2小時~1.8小時，最優(yōu)選為1.4小時~1.6小時。在本發(fā)明中，所述中和反應的反應溫度優(yōu)選為100°C~180°C，更優(yōu)選為120°C~160°C，最優(yōu)選為130°C~150°C。在本發(fā)明中，所述中和反應的反應壓力優(yōu)選為 80000Pa ~lOOOOOPa，更優(yōu)選為 85000Pa ~95000Pa，最優(yōu)選為 87000Pa ~92000Pa。本發(fā)明優(yōu)選在攪拌的條件下將所述中間產(chǎn)物與堿性化合物進行中和反應，得到磺化浙青。
[0039]在本發(fā)明中，所述堿性化合物與上述技術方案所述的磺化劑的質量比優(yōu)選為1:(0.5~1.5)，更優(yōu)選為1: (0.7~1.4)，最優(yōu)選為1: (0.8~1.3)，最最優(yōu)選為1: (0.9~1)。在本發(fā)明中，所述堿性化合物優(yōu)選為堿性化合物溶液；所述堿性化合物溶液的質量濃度優(yōu)選為25%~45%，更優(yōu)選為30%~40%，最有選為32%~37%。本發(fā)明對所述堿性化合物的種類沒有特殊的限制，采用本領域技術人員熟知的堿性化合物即可。在本發(fā)明中，所述堿性化合物優(yōu)選為NaOH、Na2C03、NaHC03、Κ0Η, K2C03和KHC03中的一種或幾種，更優(yōu)選為NaOH和Κ0Η中的一種或兩種，最 優(yōu)選為NaOH。本發(fā)明對所述堿性化合物的來源沒有特殊的限制，采用本領域技術人員熟知的上述種類的堿性化合物即可，如可由市場購買獲得。
[0040]本發(fā)明測試了上述方法制備磺化浙青的生產(chǎn)效率。在本發(fā)明中，所述生產(chǎn)效率為制備每千克磺化浙青所用的時間。測試結果為，本發(fā)明提供的方法制備磺化浙青的生產(chǎn)效率為0.003小時/千克~0.005小時/千克，生產(chǎn)效率較高。本發(fā)明測試了得到的磺化浙青的高溫高壓濾失量、相對膨脹降低率、水溶物含量、pH值和水分含量等技術指標。
[0041]在本發(fā)明中，所述磺化浙青的高溫高壓濾失量的測定方法為:
[0042]量取350mL蒸餾水，向所述蒸餾水中加入14g的鉆井液試驗用鈉膨潤土，將得到的混合物高速攪拌20min后將所述混合物倒入養(yǎng)護罐中靜置24h，再向上述混合物中加入
7.0g的鐵鉻木質素磺酸鹽和7.0g的評價土進行30min的低速攪拌，然后將得到的攪拌產(chǎn)物用質量百分數(shù)為20%的NaOH水溶液調節(jié)使其pH值為10，然后將上述攪拌產(chǎn)物再次進行20min的高速攪拌，得到基漿。
[0043]向上述基漿中加入7.0g本發(fā)明制備得到的磺化浙青，將得到的混合物進行30min的低速攪拌，將得到的攪拌產(chǎn)物用質量濃度為20%的NaOH水溶液調節(jié)，使其pH為10，將上述pH值為10的攪拌產(chǎn)物先進行20min的高速攪拌，再進行l(wèi)h的低速攪拌，得到檢測液。按照GB/T 16783.1-2006《石油天然氣工業(yè)鉆井液現(xiàn)場測試第1部分:水基鉆井液》的標準測定上述檢測液在150°C、3.45MPa下的高溫高壓濾失量。[0044]在本發(fā)明中，所述磺化浙青pH值的測定方法為:
[0045]稱取2.0g本發(fā)明制備的磺化浙青，將其放入300mL的燒杯中，向所述燒杯中加入200mL的蒸餾水，進行30min的攪拌溶解，將得到的溶液用玻璃棒滴于pH試紙上，對照標準色階讀數(shù)。
[0046]在本發(fā)明中，所述磺化浙青水分含量的測定方法為:
[0047]稱取10g本發(fā)明制備的磺化浙青置于已恒重的稱量瓶中，稱量精度精確至0.01g,將所述稱量瓶放入恒溫干燥箱內，在105°C ±3°C下干燥2h，然后將所述稱量瓶取出后放入干燥器中冷卻至25°C，稱其質量。按照式(I)所示的公式計算本發(fā)明制備的磺化浙青的水分含量W:
【權利要求】
1.一種磺化浙青的制備方法，包括以下步驟:a、將浙青與磺化劑進行磺化反應，得到中間產(chǎn)物，所述浙青的軟化點<110°C ；b、將所述中間產(chǎn)物與堿性化合物進行中和反應，得到磺化浙青。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟a中浙青與磺化劑的質量比為1: (0.35 ~0.8)。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟a中磺化反應的反應時間為10分鐘~20分鐘。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟a中浙青的軟化點為50°C~90。。。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟a中磺化反應的反應原料還包括添加劑；所述添加劑包括煤油和柴油中的一種或兩種。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟a具體為:將浙青與添加劑進行混合，得到混合產(chǎn)物，所述浙青的軟化點< 110°c ；將所述混合產(chǎn)物與磺化劑進行磺化反應，得到中間產(chǎn)物。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述浙青與添加劑的質量比為1:(0.04~0.10)。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟b中中和反應的反應溫度為100。。~180。。；所述步驟b中中和反應的反應壓力為80000Pa~lOOOOOPa。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟a中的磺化劑與所述步驟b中的堿性化合物的質量比為(0.5~1.5): 1。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟b中的堿性化合物為堿性化合物溶液；所述堿性化合物溶液的質量濃度為25%~45%。
【文檔編號】C10C3/02GK103710041SQ201410005382
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2014年1月6日 優(yōu)先權日:2014年1月6日
【發(fā)明者】胡慶華, 雷恒永, 趙偉民, 趙書超, 曹凱拓 申請人:河南金馬石油科技有限責任公司