馮桂權(quán)，趙賢俊，陳麗文

（大慶油田化工有限公司a.技術(shù)開發(fā)研究院；b.東昊投資有限公司，黑龍江大慶163453）

脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鹽類陰-非離子表面活性劑分子內(nèi)具有兩種不同的親水基，使其同時具備了非離子和陰離子型表面活性劑的優(yōu)點，其化學穩(wěn)定性更好[1]。同時具有一定的耐溫能力、良好耐鹽能力以及良好配伍性能[2]。這類表面活性劑在石油開采領(lǐng)域，尤其是在高礦化度油藏有廣闊的應(yīng)用前景，已引起廣泛關(guān)注[3-7]。利用鹵化-常壓磺化法合成聚醚磺酸鹽的工藝，并研究其與重烷基苯磺酸鹽的復(fù)配界面活性。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Broker-Tensor27 型傅立葉變換紅外光譜儀（德國）；TX-500C 型旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀（美國德克薩斯大學）。

脂肪醇聚氧乙烯醚（江蘇海安化工廠）；部分水解聚丙烯酰胺（HPAM，MW≈1200 萬，水解度35%大慶煉化公司）；氯化亞砜，吡啶，NaOH，二甲基亞砜，KOH，羥乙基磺酸鈉，Na2CO3，NaCl 均為分析純，國藥集團；礦化水（大慶采油三廠）；模擬油（自制）；煤油原油=2∶1（V/V）（大慶三廠）。

1.2 聚醚磺酸鹽的合成及結(jié)構(gòu)表征

1.2.1 表面活性劑的合成 產(chǎn)品的合成路線見圖1[7]。

圖1 聚醚磺酸鹽的合成反應(yīng)機理圖Fig.1 Mechanism of syntesis of polyether sulforate

具體操作方法如下：

（1）中間體氯代聚醚的合成 將MOA-4 和溶劑吡啶加入配有冷凝管和磁力攪拌裝置的四口燒瓶中，回流狀態(tài)下緩慢滴加SOCl2，反應(yīng)一定時間后，即得氯代脂肪醇聚氧乙烯醚MOACl-4[4,8]。

（2）產(chǎn)物聚醚磺酸鹽的合成 將羥乙基磺酸鈉溶于DSMO 中，加入KOH 使羥乙基磺酸鈉發(fā)生鉀化反應(yīng)，然后按照n氯代聚醚∶n羥乙基磺酸鈉=1.2∶1 將中間體MOACl 緩慢滴加至反應(yīng)體系，升溫至150℃反應(yīng)一段時間，得聚醚磺酸鹽MOASO-4。

1.2.2 產(chǎn)物的紅外光譜表征 產(chǎn)品經(jīng)提純后，采用Broker-Tensor27 型傅立葉變換紅外光譜儀對其結(jié)構(gòu)進行了表征。

1.3 界面活性評價方法

采用TX500-C 型旋轉(zhuǎn)界面張力儀進行模擬油與三元復(fù)合體系間界面張力的測定。測定溫度45℃（大慶地層溫度），三元復(fù)合體系中HPAM 濃度為1800ppm。

2 結(jié)果與討論

2.1 產(chǎn)品的紅外光譜譜圖

產(chǎn)品的紅外光譜表征結(jié)果見圖2。

圖2 MOASO-4 的紅外譜圖Fig.2 IR of MOASO-4

由圖2 可知，與MOA-4 相比，MOASO-4 譜圖中未出現(xiàn)羥基峰，說明羥基發(fā)生了預(yù)期反應(yīng)；在1111.40cm-1處仍存在尖銳吸收峰，說明-C-O-C-醚鍵仍存在；1195.36、1069.45cm-1處有尖銳吸收峰，歸屬為-S=O 特征峰[9]，說明產(chǎn)品中成功引入了磺酸基，完成了預(yù)期反應(yīng)。

2.2 HABS 和MOASO-4 復(fù)配比例對油水界面張力的影響

配制NaOH/HPAM/Sur 三元體系，組成為：混合表面活性劑濃度0.1（wt）%，NaOH 濃度1.2（wt）%，HAPM濃度1800ppm，在45℃下測定了三元復(fù)合體系與模擬油之間的界面張力，考察了表面活性劑配比對油水界面張力的影響，測定結(jié)果見圖3。

圖3 HABS 和MOASO-4 配比對界面張力的影響Fig.3 Effeet of HABS and MOASO-4 of ratio on interfacial tension

由圖3 可以看出，在NaOH/P/S體系中，當HABS：MOASO-4≥1∶1 時，體系的界面張力能維持在10-3mN·m-1，隨著MOASO-4 所占比例的增加，體系界面活性降低。

2.3 混合表面活性劑濃度對界面張力的影響

配制NaOH/HPAM/Sur 三元體系，組成為：mHABS：mMOASO-4=1∶1，NaOH 濃度1.2（wt）%，HAPM 濃度1800×10-6，在45℃下測定了三元體系與模擬油之間的界面張力，考察了表面活性劑濃度對界面張力的影響，測定結(jié)果見圖4。

圖4 表面活性的濃度對界面張力的影響Fig.4 Effeet of concentration of surface tension

由圖4 可以看出，當混合表面活性劑濃度在0.1%～0.3%范圍時平衡界面張力可降至超低。堿/HABS/原油體系平衡界面張力隨HABS 濃度的變化符合稀體系的規(guī)律，即存在一個表面活性劑濃度范圍和一個最佳濃度，而過低或過高的濃度，都不能產(chǎn)生超低界面張力。

2.4 NaOH 濃度對油水界面張力的影響

配制NaOH/HPAM/Sur 三元體系，組成為：混合表面活性劑濃度0.1wt%，mHABS∶mMOASO-4=1∶1，HAPM 濃度1800ppm，NaOH 濃度分別為0.6（wt）%和1.2（wt）%，考察了NaOH 濃度對界面張力的影響，測定結(jié)果見圖5。

圖5 NaOH 濃度對油水界面張力的影響Fig.5 Effeet of NaOH concentration on oil water interfacial tension

由圖5 可以看出，隨著測定時間的延長，界面張力單調(diào)下降，直至達到平衡值。高堿濃度下的界面張力明顯低于低堿濃度體系。這種現(xiàn)象在堿/表面活性劑復(fù)合體系中是極為常見[5,10]，當原油與溶液接觸后，Sur 將吸附到原油/水界面，導(dǎo)致界面張力下降，NaOH 的存在，一方面可以就地生成皂類表面活性劑吸附于界面促使界面張力進一步下降；另一方面，起到鹽析作用，促使表面活性劑進一步擴散并吸附于油水界面，使界面張力降低。

2.5 堿的類型對油水界面張力的影響

配制堿/HPAM/Sur 三元體系，組成為：混合表面活性劑濃度0.1（wt）%，mHABS∶mMOASO-4=1∶1，HAPM濃度1800ppm，NaOH 濃度0.6（wt）%，考察了堿的類型對界面張力的影響，測定結(jié)果見圖6。

由圖6 可以看出，三元體系與模擬油間界面張力降低的能力依次為NaCl＞Na2CO3＞NaOH。

圖6 堿的類型對界面張力的影響Fig.6 Effeet of alkali type on interfacial tension

3 結(jié)論

（1）以脂肪醇聚氧乙烯醚（MOA-4）為原料，采用鹵化-常壓磺化兩步法合成了脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鹽（MOASO-4），產(chǎn)品經(jīng)紅外光譜表征，確定為目標產(chǎn)物。

（2）在NaOH/P/S 體系中，當HABS：MOASO-4≥1∶1 時，體系的界面張力能維持在10-3mN·m-1。

（3）當混合表面活性劑濃度在0.1%～0.3%范圍時平衡界面張力可降至超低；混合體系中堿濃度的增加有利于界面張力降低。

（4）NaCl 的鹽析效應(yīng)較堿明顯，相同配方濃度下3 種復(fù)合體系降低油水界面張力能力依次為NaCl＞Na2CO3＞NaOH。

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