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        兩種重烷基苯磺酸鹽的制備及界面性能研究

        2016-05-25 02:37:37曹鳳英李素紅張廣煜李永吉撫順石化公司安陽(yáng)市興亞洗滌用品有限責(zé)任公司
        中國(guó)洗滌用品工業(yè) 2016年4期
        關(guān)鍵詞:三次采油磺化烷基化

        曹鳳英,李素紅,張廣煜,李永吉(.撫順石化公司;. 安陽(yáng)市興亞洗滌用品有限責(zé)任公司)

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        兩種重烷基苯磺酸鹽的制備及界面性能研究

        曹鳳英1,李素紅2,張廣煜1,李永吉1
        (1.撫順石化公司;2. 安陽(yáng)市興亞洗滌用品有限責(zé)任公司)

        摘 要:以苯、C16~C19重烷/烯烴為原料,以氫氟酸為催化劑,在烷基化中試裝置上合成了C16~C19重烷基苯;分別以C16~C19重烷基苯、工業(yè)重烷基苯(烷基苯裝置副產(chǎn)物)為原料,在磺化中試裝置上合成了兩種重烷基苯磺酸鹽(C1619HABS、工業(yè)HABS)。經(jīng)測(cè)定,發(fā)現(xiàn)二者界面性能相近。

        關(guān)鍵詞:重烷基苯;烷基化;磺化;三次采油;界面張力

        隨著油田三次采油技術(shù)的大規(guī)模推廣應(yīng)用和潤(rùn)滑油添加劑等其他領(lǐng)域的拓展需求,烷基苯裝置副產(chǎn)物重烷基苯(HAB)的產(chǎn)量已嚴(yán)重供不應(yīng)求。為此,研發(fā)了與現(xiàn)有重烷基苯磺酸鹽結(jié)構(gòu)相近的磺酸鹽表面活性劑。

        筆者在小試研究的基礎(chǔ)上[1],以苯、C16~C19重烷/烯烴為原料,以氫氟酸為催化劑,進(jìn)行烷基化中試,合成出C16~C19重烷基苯(以下簡(jiǎn)稱C1619HAB);然后以烷基苯裝置副產(chǎn)物重烷基苯(即重烷基苯,以下簡(jiǎn)稱工業(yè)HAB)、C1619HAB為原料,在磺化中試裝置上進(jìn)行三氧化硫磺化試驗(yàn),制備出兩種不同的重烷基苯磺酸鹽(以下簡(jiǎn)稱工業(yè)HABS、C1619HABS),并考察了上述兩種樣品的界面活性。

        1 實(shí)驗(yàn)

        1.1 原料

        C16~C19重烷/烯烴、苯、氫氟酸、氫氧化鈉均為工業(yè)級(jí)。

        1.2 烷基化反應(yīng)

        本研究采用以氫氟酸為催化劑的烷基化工藝,其主要反應(yīng)和副反應(yīng)為:

        ① 內(nèi)烯烴與苯的烷基化反應(yīng)——主反應(yīng)

        ② 生成異構(gòu)(支鏈)烷基苯的反應(yīng)——副反應(yīng)

        ③ 生成二烷基苯的反應(yīng)——副反應(yīng)

        ④ 生成二苯烷的反應(yīng)——副反應(yīng)

        1.3 磺化反應(yīng)

        圖1 烷基化中試工藝流程簡(jiǎn)圖

        1.4 中和反應(yīng)

        1.5 工藝流程

        1.5.1 中試裝置

        烷基化中試裝置:47L/h,氫氟酸烷基化裝置;

        精餾中試裝置:40L/釜,間歇精餾裝置;

        磺化中試裝置:60kg/h,三氧化硫氣體降膜式磺化裝置。

        1.5.2 烷基化工藝流程

        烷基化工藝流程見(jiàn)圖1。苯、重烷/烯烴和氫氟酸3種物料按操作條件經(jīng)兩級(jí)混合后進(jìn)入烷基化反應(yīng)器,烷基化產(chǎn)物(重烷基苯)和未反應(yīng)的苯、重烷/烯烴和氫氟酸進(jìn)入沉降器沉降后,油相從沉降器頂部進(jìn)入堿洗塔,酸相沉降后從底部循環(huán)至工業(yè)烷基化裝置經(jīng)汽提后重復(fù)使用,油相經(jīng)堿洗后進(jìn)入中試精餾裝置進(jìn)行分餾。

        從烷基化反應(yīng)單元得到的產(chǎn)品為苯、烴和重烷基苯混合物,利用40L/釜間歇精餾裝置進(jìn)行分餾,苯返回烷基化系統(tǒng)循環(huán)使用,重烷基苯作為磺化中試的原料。

        1.5.3 磺化工藝流程

        磺化工藝流程簡(jiǎn)圖如圖2所示。重烷基苯經(jīng)原料調(diào)整罐、計(jì)量泵定量后送至磺化器頭部,磺化器頭部的分配機(jī)構(gòu)自行將有機(jī)物料均勻分配至各反應(yīng)管,沿管內(nèi)壁均勻成膜狀降落,與從頂部通入的三氧化硫氣體并流而下,完成磺化反應(yīng),反應(yīng)熱通過(guò)夾套冷卻除去。從磺化器下來(lái)的氣液混合物經(jīng)氣-液分離器進(jìn)行氣液分離,尾氣送至尾氣處理系統(tǒng)?;撬釓臍庖悍蛛x器底部輸出,可直接裝罐或輸入中和段直接合成磺酸鹽。

        由兩種重烷苯得到的磺酸的質(zhì)量見(jiàn)表1。

        1.6 儀器

        安捷倫7890A型氣相色譜儀、Excalibur HE3100型傅里葉變換紅外光譜儀、Agilent 5975i GC / MSD四極桿型氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀和Model TX500C旋滴界面張力儀等。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 工業(yè)重烷基苯磺酸鹽的界面活性

        采用工業(yè)重烷基苯磺酸鹽(HABS)對(duì)大慶四廠油水進(jìn)行了強(qiáng)堿界面活性測(cè)試,對(duì)大港港西油水進(jìn)行了弱堿界面活性測(cè)試,界面活性如圖3、圖4所示。

        (-1-0指10-1~100,-2--1指10-2~10-1,-3--2指10-3~10-2,下同)圖3 重烷基苯磺酸鹽強(qiáng)堿體系界面活性圖

        圖4 重烷基苯磺酸鹽弱堿體系界面活性圖

        圖2 磺化中試工藝流程簡(jiǎn)圖

        表1 磺酸產(chǎn)品典型樣品數(shù)據(jù)

        從圖3、圖4可以看出,工業(yè)重烷基苯磺酸鹽對(duì)大慶四廠油水在表面活性劑濃度0.025%~0.2%、NaOH濃度0.2%~0.8%范圍內(nèi)能夠達(dá)到10-3mN/m數(shù)量級(jí)的超低界面張力。對(duì)大港港西油水,在表面活性劑濃度0.025%~0.2%、Na2CO3濃度0.4%~1.2%范圍內(nèi)能夠達(dá)到10-3mN/m數(shù)量級(jí)的超低界面張力。

        2.2 C1619重烷基苯磺酸鹽的界面活性

        利用C1619重烷基苯磺酸鹽對(duì)大慶四廠油水分別進(jìn)行了強(qiáng)堿體系和弱堿體系界面活性測(cè)試,測(cè)試結(jié)果如圖5、圖6所示。

        從圖5、圖6可以看出,本研究中試合成的C1619重烷基苯磺酸鹽對(duì)大慶四廠油水在表面活性劑濃度0.05%~0.3%、NaOH濃度0.4%~1.2%范圍內(nèi)、Na2CO3濃度0.4%~1.2%范圍內(nèi)都能夠達(dá)到10-3mN/m的超低界面張力,但弱堿體系效果較強(qiáng)堿體系稍差。

        對(duì)比以上界面活性圖,中試合成的C1619重烷基苯磺酸鹽與工業(yè)重烷基苯磺酸鹽在強(qiáng)堿體系中的界面活性相近。

        3 結(jié)論

        本研究通過(guò)烷基化中試和磺化中試合成了C1619重烷基苯磺酸鹽與工業(yè)重烷基苯磺酸鹽,在強(qiáng)堿和弱堿條件下,均可使界面張力達(dá)到10-3mN/m,說(shuō)明二者界面性能相近。

        圖5 C1619重烷基苯磺酸鹽強(qiáng)堿體系界面活性圖

        圖6 C1619重烷基苯磺酸鹽弱堿體系界面活性圖

        參考文獻(xiàn)

        [1] 曹鳳英,白子武,等.驅(qū)油用烷基苯合成技術(shù)研究 [J].日用化學(xué)品科學(xué), 2015,38(2):28-30.

        [2] 郭永成,曲圣謙.烷基化裝置操作規(guī)程[S].2010.

        [3] 曹鳳英,楊效益,張廣煜.磺化中試裝置操作規(guī)程[S].2012.

        [4] 朱友益,沈平平,王哲,等 .ASP驅(qū)油用烷基苯磺酸鹽表面活性劑的合成 [J].石油勘探與開(kāi)發(fā),2004,31( 11): 17-20.

        [5] 李佩軍.重烷基苯在潤(rùn)滑油添加劑中的應(yīng)用[J].中國(guó)洗滌用品工業(yè),2011(5):84-88.

        [6] 呂梅.重烷基苯一步法制備高堿值合成磺酸鈣[J].潤(rùn)滑油, 2006, 21(3):25-28.

        Preparation and interfacial performance of two heavy alkylbenzene sulfonates

        Cao Fengying1, Li Suhong2, Zhang Guangyu1, Li Yongji1,
        (1. Fushu Petrochemical Company;2. Anyang Xingya Washing Products Co.Ltd)

        Abstract:Heavy alkylbenzene (C16~C19) was synthesized using benzene and the mixture of alkenes and olefins (C16~C19). Hydrofluoric acid was used to catalyze the alkylation reaction in the pilot plant. Two kinds of heavy alkylbenzene sulfonates were obtained by the sulfonation of C16~C19heavy alkylbenzene (C1619HAB) and industrial heavy alkylbenzene (HAB), respectively. Interfacial tension measurements show that these heavy alkylbenzene sulfonates possess the similar interfacial properties.

        Keywords:heavy alkylbenzene;alkylation;sulfonation;tertiary oil recovery;interfacial activity

        作者簡(jiǎn)介:曹鳳英女士,高工,主要從事驅(qū)油用表面活性劑及原料的研究工作。聯(lián)系方式:13081320246。

        中圖分類號(hào):TQ649.4

        文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        文章編號(hào):1672-2701(2016)04-44-04

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