聚醚磺酸盐的合成及其性能

梁 军

（江苏美思德化学股份化学有限公司，江苏南京 210000）

目前三次采油可分为四大类：热力驱、混相驱、化学驱（包括聚合物驱、表面活性剂驱、碱水驱）、微生物表面活性剂驱。

三元复合驱是指将碱、表面活性剂、聚合物（缩写ASP）三类化学物质按一定比例配制成水溶液作为驱替液注入地层，达到提高采收率目的。三元复合驱综合了单一化学剂驱油之长而补其短，具有广泛的开发前景。在ASP 体系中，表面活性剂的应用主要是使油水间产生低界面张力，有利于驱油。大量的研究结果表明，三元复合驱用表面活性剂主要是阴离子型的磺酸盐类。磺酸盐以其优异的性价比在三次采油中占有重要的地位，因此，磺酸盐的合成及性能的研究对提高原油采收率具有重要意义。

1 实验部分

1.1 主要原料及型号

烷基酚聚氧乙烯醚：工业级，南京钟山化工有限公司；亚硫酸氢钠：AR，南京化学试剂有限公司。

1.2 主要仪器

高压反应釜：山东威海化工机械有限公司；BYZ-1型全自动表面张力仪：上海衡平仪器仪表厂；红外光谱仪：赛默飞世尔科技；恒温水浴锅：江苏省金坛市医疗仪器厂。

1.3 聚磺酸盐合成

向反应釜中投入烷基酚聚氧乙烯醚和饱和的亚硫酸氢钠水溶液，加入催化剂过硫酸钾及乳化剂烷基糖苷，搅拌均匀后密闭条件下升温至130℃搅拌反应5h，即得均匀黏稠产物。

2 结果与讨论

2.1 反应温度对反应的影响

合成磺酸盐时，采用单因素考察实验，固定反应时间、原料配比、催化剂用量，考察了反应温度对反应的影响，见图1。

图1 反应温度对反应转化率的影响

由图1可以看出，随着反应温度的升高，反应转化率增加，而反应温度达到一定时，转化率基本不变，故磺化反应温度优选130℃。

2.2 反应时间对反应的影响

固定反应温度、原料配比及催化剂用量，考察了反应时间对反应的影响见图2。

图2 反应时间对反应转化率的影响

由图2可以看出，随着反应时间的增加，磺化反应转化率增大，当反应时间达到5h 时，转化率基本没有变化，故磺化反应时间为5h 较为适宜。

2.3 原料配比对反应的影响

固定反应温度、反应时间及催化剂用量，考察了原料配比对反应的影响见图3。

图3 磺化剂与聚醚摩尔比对反应转化率影响

由,3可以看出，随着磺化剂与聚醚的摩尔比增大，反应转化率随之增大，但摩尔比达到1.3时，转化率基本不变，故磺化剂与聚醚的摩尔比为1.3较为适宜。

2.4 催化剂用量对反应的影响

固定反应温度、反应时间及原料配比，考察了催化剂用量对反应的影响，见图4。

由图4可以看出，磺化反应转化率随着催化剂用量增加呈增大趋势，当催化剂用量达到一定量时，转化率基本不变，故催化剂用量优选1%。

图4 催化剂用量对反应转化率影响

3 表征与评价

3.1 红外表征

由图5可看出聚醚磺酸盐在1182，1129，1042cm-1处出现了—S=O—基因的伸缩振动吸收峰，表明试样中存在磺酸根，很明显得到的产品中含有磺酸根。

图5 磺酸盐红外谱图

3.2 表面张力的测定

配制不同浓度的聚醚磺酸盐A、B、C 的水溶液，放置12h，用BYZ-1型表面张力仪测得各种不同浓度的磺酸盐水溶液表面张力的稳态值。

由图6可见，随聚醚磺酸盐溶液浓度的增加，溶液的表面张力逐渐降低，当溶液的浓度达到一定值后，继续增大溶液的浓度，溶液的表面张力几乎不发生变化，即达到了溶液的临界胶束浓度。

3.3 抗盐耐温评价

将产物用矿化度为240000mg/L 的模拟盐水配成1%溶液，加热至70℃，溶液仍透明，表明抗盐能达到240000mg/L。

将产物用油田低层水配制成1%水溶液，加入反应釜中，密闭条件下加热至270℃，维持2h，用两相滴定法检测活性物含量基本没变化，说明能耐270℃的高温。

3.4 乳化降黏评价

用油田现场水配制一定浓度的聚醚磺酸盐溶液，按照油田的评价标准，对原油油样Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ进行乳化降黏试验，实验结果如表1。

由表1看出，制备的产品对不同的油样都具有良好的乳化降黏效果。

4 结论

1）烷基酚聚氧乙烯醚与亚硫酸氢盐进行磺化反应得聚醚磺酸盐，优化后的合成条件：反应温度为130℃，反应时间为5h，磺化剂与聚醚摩尔比为1.3，催化剂用量为1%。

2）该合成工艺安全环保，基本不产生三废，产物中不含有有机氯，不会对后续炼油过程产生影响。

3）产物在纯水溶液中的表面张力能达到30m/m 以下，表明能够起到降低表面张力的作用。

4）产物可以抗高矿化度盐以及耐高温，并且对不同油样的降黏率均达90%以上。