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(shí)具備了非離子和陰離子型表面活性劑的優(yōu)點(diǎn)，其化學(xué)穩(wěn)定性更好[1]。同時(shí)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(shí)驗(yàn)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(xué)）。

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(tuán)；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(jī)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(shí)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(shí)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(jìn)行了表征。

1.3 界面活性評價(jià)方法

采用TX500-C 型旋轉(zhuǎn)界面張力儀進(jìn)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(dāng)HABS：MOASO-4≥1∶1 時(shí)，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(dāng)混合表面活性劑濃度在0.1%～0.3%范圍時(shí)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(gè)表面活性劑濃度范圍和一個(gè)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(shí)間的延長，界面張力單調(diào)下降，直至達(dá)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(dāng)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(jìn)一步下降；另一方面，起到鹽析作用，促使表面活性劑進(jìn)一步擴(kuò)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(biāo)產(chǎn)物。

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

（3）當(dāng)混合表面活性劑濃度在0.1%～0.3%范圍時(shí)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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