李志利，朱丹
中国石油抚顺石化分公司洗涤剂化工厂，辽宁省抚顺市 113000
摘要：石油磺酸盐作为一种阴离子型表面活性剂，能够有效地降低油水界面张力，因此合成一种高效、廉价的驱油用石油磺酸盐对于提高油田采收率具有重要的意义。本文通过记录以发烟硫酸为磺化剂进行了石油磺酸钠的合成实验研究，考察对比了酸油比、磺化温度、磺化时间、碱浓度、中和温度等因素，得出最佳合成工艺条件；同时在最佳实验条件下，对其有效物含量、界面张力等性能作了较为全面的研究，希望能对广大同行有所助益。
关键词：驱油用；石油磺酸盐；合成；研究
前言
石油磺酸盐由石油馏分经磺化得到，是一种阴离子表面活性剂，在三次采油中得到了广泛的应用。石油磺酸盐作用驱油剂，具有界面活性强、与原油配伍性好、水溶性好的优点，并且生产工艺简单，成本较低。当前石油磺酸盐合成工艺主要是间歇釜式，部分生产装置也主要使用罐组式、喷射式生产工艺。该类反应装置物料停留时间长、返混严重、副反应多，且由于反应器内有死角，易造成局部过磺化，结焦，因而产物中酸渣量大，色泽较差，有效物含量较低。本文通过用催化裂解油浆为原料，以浓硫酸为磺化剂，合成石油磺酸盐的实验考察数据，对比酸油比、反应温度、反应时间对磺化反应产物收率及油-水界面张力的影响，具体分析如下。
1实验部分
1.1实验仪器及试剂
仪器：三口烧瓶；搅拌器；恒温水浴锅；500型旋转滴界面张力仪；恒压滴液漏斗；抽滤泵；恒温干燥箱。
试剂：浓硫酸（含量≥98%）；无水乙醇；氨水；催化裂解油。
1.2石油磺酸盐合成步骤
在三口烧瓶中放入称取好的适量的催化裂解油10g，将三口烧瓶放至恒温水浴锅中进行磺化反应。将适量浓硫酸加入恒压滴液漏斗中, 逐滴加入浓硫酸, 水浴升温至反应所需温度, 恒温搅拌反应至所需时间。分别按表中所列标准进行实验操作，并记录相关数据。
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磺化反应完成后，向三口烧瓶中缓慢滴加定量的蒸馏水，以转速为 1200 r/ min充分搅拌，用氨水调节pH达到8—9。然后按1:1的比例加入50％乙醇于中和后的磺酸钠中，充分搅拌后将溶液静置分层，用抽滤泵抽滤出磺酸盐和未磺化油。最后在105℃的恒温干燥箱中下除去大部分水和乙醇进行干燥，并称重，即得石油磺酸钠粗产品。
1.3 石油磺酸盐产品的性能分析
界面张力是石油磺酸盐三次采油性能的主要指标, 因此,需测定界面张力考察其界面活性。当前测定液-液界面张力的方法主要包括等密度法、吊片法、滴重法(滴体积法)、挂环法、静滴法(躺滴法)、旋转液滴法和悬滴法, 目前旋转液滴法是测量低界面张力最准确的方法。本实验中油-水界面张力采用Model-500型旋转滴界面张力仪进行测定。
2石油磺酸盐合成工艺条件影响因素分析
2.1酸油比对石油磺酸盐收率、 界面张力的影响
磺化反应是一个可逆反应，为使反应向正方向进行，反应物硫酸的量必须维持在一定范围内。酸油比对转化率有一定的影响。酸油比太小，原料得不到完全反应，转化率低；酸油比太大，不但耗酸量增大，而且产品含盐量增大，使其质量降低。实验研究结果表明,产品的结构组成对产品的性能有显著影响,产品磺化不完全或过磺化都会导致产品结构的改变, 从而使石油磺酸盐与所驱原油匹配性不好, 影响界面张力的降低。 当酸油比分别为 1：1、1.5：1、2：1、2.5：1 时,产品收率逐渐升高,界面张力逐渐减小; 当酸油比达 2. 5：1时, 可磺化成份基本反应完全,收率达最大值,且油-水界面张力降至最低值;酸油比增大至 3：1 时, 产品收率降低, 而界面张力升高;继续增加硫酸的用量, 产品发生过磺化现象, 产品收率显著下降。 因此, 实验选择最佳酸油比为 2.5：1。
2.2反应温度对石油盐酸盐收率、界面张力的影响
温度对磺化反应有双重影响。温度低，可避免副反应的发生，有利于反应的正向进行；提高反应温度，能降低反应物的粘度，从而降低传热阻力，提高反应速度，对反应完全、防止因局部过热而发生副反应等有一定好处。但温度过高会有大量副反应发生。因此，磺化温度存在最佳范围。实验研究表明，磺化反应温度由30℃升至60℃时,石油磺酸盐收率逐渐升高,反应温度为60℃时,产品受率达最大值,继续升高反应温度,反应收率、界面张力均下降。这是由于反应温度低,磺化反应速度缓慢,反应温度升高,磺化反应速度加快,反应温度过高,容易使产物异构化,并可能导致发生多磺化、氧化等副反应, 影响产品性能。因此,实验的适宜磺化反应温度确定为60℃。
2.3 反应时间对石油磺酸盐收率、界面张力的影响
磺化时间短、酸的滴加速度快不利于反应的进行；随着反应时间的加长，副反应增加，磺酸的颜色加深，中和后不皂化物的含量增加，磺化时间影响产物的收率，反应时间较短时, 由于一部分产品未反应使得产品收率较低; 磺化时间过长时, 部分产品发生副反应, 从而使产品收率变低。因此需要选择合适的磺化时间。实验表明，磺化反应时间由2h增加至3h, 产品收率持续升高; 当磺化反应时间为3h时,产品收率达到最大值;继续延长反应时间,产品收率显著降低,表面张力为1.1×10-4mN/m。因此,磺化反应时间选择3h。
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3结论
本文中的实验以催化裂解油为原料，以浓硫酸为磺化剂，经恒温水浴锅进行磺化反应，并经氨水调节pH达到8—9加入50％乙醇于中和后抽滤、干燥得出石油磺酸盐表面活性剂。经过在不同的酸油比、反应时间、反应温度下进行实验对比，可以得出石油磺酸盐驱油剂的合成是一项涉及多种因素的工艺技法，其产品收率、油—水界面张力受酸油比、反应时间、反应温度等因素的影响。综上所述，石油磺酸盐驱油剂的合成有多种工艺，合成所需要的磺化剂更是可以选择范围广泛，不同磺化剂的使用有着不同的产品收率和副反应，工艺流程难易也不同，石油磺酸盐驱油剂的合成应根据磺化剂的不同选择适宜的工艺操作方式，才能确保在有效的生产效率中取得高效的产品收率。
参考文献
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