一种低成本长链混合甜菜碱及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种低成本长链混合甜菜碱及其制备方法和应用。该混合甜菜碱制备方法为：向无水混合有机溶剂中加入氯乙酸钠和长链叔胺油浴反应生成含有羧基甜菜碱的混合液；继续升温并向混合液中加入氯羟丙基磺酸钠反应最终得到长链混合甜菜碱。本发明专利技术提供的长链混合甜菜碱的制备工艺简单、转化率高、生产成本低；将其作为驱油剂应用于三次采油中能够体现出较好的协同增效作用、优异的界面性能，其在无碱条件下即可与大庆、新疆油田区块油水界面张力达到超低，在水驱基础上其配制的无碱二元驱油剂能够提高采收率达25％以上，在三次采油领域具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种低成本长链混合甜菜碱及其制备方法和应用
本专利技术属于表面活性剂
，具体涉及一种低成本长链混合甜菜碱及其制备方法和应用。
技术介绍
甜菜碱表面活性剂是一种两性表面活性剂，特殊的结构决定了其具有优异的降低表界面张力的能力与效率，在三次采油领域具有广泛的应用前景。甜菜碱表活剂尤其是磺基甜菜碱由于其优异的表界面性能作为驱油剂在油田开发尤其是三次采油领域具有广泛应用前景。常规甜菜碱表活剂碳链长度在12左右，而驱油用甜菜碱碳链长度则在18-26左右，较长的碳链显著增加反应难度，此外磺基甜菜碱由于氯羟丙基磺酸钠上羟基的空间位阻效应反应转化速率低，80-100℃需要12-24小时才能使转化率大于95％以上。羧基甜菜碱较磺基甜菜碱价格低，季铵化合成过程中水解严重，转化率较磺基甜菜碱低，尤其是碳链大于18以上时，水解产物含量大于20％以上，严重限制了超长链羧基甜菜碱(碳链大于18以上)的应用。如何实现长链甜菜碱的高效低成本生产成为驱油用甜菜碱在三次采油中的应用技术瓶颈。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种低成本长链混合甜菜碱及其制备方法；该制备方法简单、成本低，制备得到的长链混合甜菜碱转化率高。本专利技术的目的还在于提供该长链混合甜菜碱作为驱油剂在油田复合驱三次采油上的应用，展现了广阔的应用前景。本专利技术的目的通过以下技术方案得以实现：一方面，本专利技术提供一种低成本长链混合甜菜碱的制备方法，包括以下步骤：步骤一，向无水混合有机溶剂中加入氯乙酸钠和长链叔胺油浴反应生成含有羧基甜菜碱的混合液；步骤二，继续升温并向步骤一的混合液中加入氯羟丙基磺酸钠(即：三氯二羟基丙磺酸钠)反应最终得到长链混合甜菜碱。上述的制备方法中，优选地，所述长链叔胺、所述氯乙酸钠、所述氯羟丙基磺酸钠的摩尔比为1：(0.1-0.5)：(0.6-1.0)。上述的制备方法中，优选地，以所述长链叔胺的用量为1mol为基准，所述无水混合有机溶剂的用量为200g-400g。上述的制备方法中，优选地，在步骤一中，油浴反应的温度为110-115℃，反应时间为1h。上述的制备方法中，优选地，在步骤二中，继续升温反应的温度为120-135℃，反应时间为1-3h。上述的制备方法中，优选地，所述无水混合有机溶剂可以包括乙二醇、丙二醇、丙二醇聚氧乙烯醚、丙三醇聚氧乙烯醚、丁醇聚氧乙烯醚和乙二醇单丁醚等中的两种以上的组合；更加优选地，所述无水混合有机溶剂包括乙二醇、丙二醇、丙二醇聚氧乙烯醚和乙二醇单丁醚中的两种以上的组合。上述的制备方法中，优选地，所述无水混合有机溶剂为丙二醇、丙二醇聚氧乙烯醚(3)和乙二醇单丁醚三种的组合；其中，所述丙二醇、所述丙二醇聚氧乙烯醚和所述乙二醇单丁醚的体积比为(1-2)：(2-4)：1。上述的制备方法中，优选地，所述长链叔胺可以包括十八烷基二甲基叔胺、芥酸酰丙基二甲基叔胺、间二甲苯基十八烷基二甲基叔胺、二十二烷基二甲基叔胺和间甲苯基十八烷基二甲基叔胺等中的一种或多种的组合。在本专利技术的上述方法中，作为原料的长链叔胺(包括脂肪叔胺、芳基脂肪叔胺等)、氯羟丙基磺酸钠或氯乙酸钠均为本领域常规采用的化合物，可市售购买或采用本领域常规的合成方法，例如CN102618244A中公开的方法，本申请将其全文引用于此作为参考。本专利技术的制备方法充分发挥长链羧基甜菜碱易反应，但转化率较低，磺基甜菜碱反应有位阻但水解易控制，反应温度高时能实现高转化率，反应初期控制温度稍低，实现羧基甜菜碱的合成，同时抑制水解，生成的羧基甜菜碱作为磺基甜菜合成的原位催化剂，磺基甜菜碱合成时升温保证转化率，合成出性能优异且成本较低的混合甜菜碱。另一方面，本专利技术还提供一种长链混合甜菜碱，其是采用上述制备方法制备得到的。再一方面，本专利技术还提供上述长链混合甜菜碱作为驱油剂在油田复合驱三次采油上的应用。上述的应用中，优选地，所述长链混合甜菜碱作为驱油剂在大庆三类油层二元复合驱、新疆砾岩强非均质油藏二元复合驱和长庆低渗透油藏二元复合驱三次采油上的应用。在油田应用过程中，通过碳链匹配及羧基磺基甜菜碱协同增效，能够起到高效的驱油效果，在降低体系成本的同时，驱油体系性能得到显著提高，在三次采油中展现广泛应用前景。本专利技术提供的长链混合甜菜碱的制备方法，特别适合于驱油用长碳链甜菜碱化合物的生产，该方法采用无水混合有机溶剂，能够使得常压下反应温度能提高至110℃-140℃，提高反应速度的同时保证生产的安全性，先期投入氯乙酸钠原位生产羧基甜菜碱，作为相转移催化剂提高长链叔胺和氯羟丙基磺酸钠在溶剂中的溶解度，对碳链大于C18以上的叔胺(尤其是C18-26的长碳链叔胺)的季铵化反应，能够在2-4小时反应时间内即可转化率大于99％以上；制备合成的长链混合甜菜碱，不仅含有羧基甜菜碱和磺基甜菜碱的性能，并且具有较好的协同增效作用，还可以提高驱油体系的油水适应性，降低体系成本的同时，体现出优异的界面性能，该工艺生产得到的长碳混合甜菜碱具有优异性能，无碱条件即可与大庆、新疆区块油水界面张力达到超低，水驱基础上无碱二元体系提高采收率可达25％-30％，在三次采油中具有很好的应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的十八烷基二甲基混合甜菜碱的核磁图；图2为本专利技术实施例1制备的十八烷基二甲基羟丙基混合甜菜碱不同浓度体系与新疆二厂油水动态界面张力图；图3为本专利技术实施例2制备的间二甲苯基十八烷基二甲基混合甜菜碱的核磁图；图4为本专利技术实施例2中制备的间二甲苯基十八烷基二甲基混合甜菜碱体系及单独合成甜菜碱体系与大庆四厂油水平衡界面张力对比图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本专利技术的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本专利技术的可实施范围的限定。实施例1本实施例提供一种十八烷基二甲基混合甜菜碱及其制备方法，制备该十八烷基二甲基混合甜菜碱的方法包括以下步骤：步骤一，在装有温度计、冷凝回流管的250mL三口烧瓶中依次加入十八烷基二甲基叔胺29.7g(0.1mol)，加入氯乙酸钠4.64g(0.04mol)，10g丙二醇，10g丙二醇聚氧乙烯醚，5g乙二醇单丁醚，然后将该三口烧瓶置于油浴中，控制反应温度为110-115℃，反应1h，生产得到含有羧基甜菜碱的混合液。步骤二，继续升温至125-130℃，并向步骤一的混合液中加入三氯二羟基丙磺酸钠13.76g(0.07mol)，继续反应2h，通过测定残余胺值检测反应，反应后测定胺值换算转化率99.7％，趁热加入去离子水26.9g，得淡黄色十八烷基二甲基混合甜菜碱，活性物按40％计。图1是产物的1HNMR图谱。如图1所示：位移1.0-2.0附近多峰归属直链甲基及亚甲基氢，位移3.3-3.5附近峰归属氮相连甲基氢、氮相连亚甲基氢及羧基、磺酸基相连亚甲基，位移3.9附近峰归羟基相连次甲基氢。核磁检测表明，合成产物与目标结构相符。本实施例还提供该十八烷基二甲基混合甜菜碱作为驱油剂在油田复合驱三次采油上的应用。将上述合成的40％活性物的十八烷基二甲基混合甜菜碱、北京恒聚公司生产的1600万分子量部分水解聚丙烯酰胺聚合物(产品型号为HJ1600)以及新疆二厂某区块油田现场注入水配制成混合甜菜碱/聚合物二元驱油体系若干，其中，甜菜碱活性物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低成本长链混合甜菜碱的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，向无水混合有机溶剂中加入氯乙酸钠和长链叔胺油浴反应生成含有羧基甜菜碱的混合液；步骤二，继续升温并向步骤一的混合液中加入氯羟丙基磺酸钠反应最终得到长链混合甜菜碱。

【技术特征摘要】
1.一种低成本长链混合甜菜碱的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，向无水混合有机溶剂中加入氯乙酸钠和长链叔胺油浴反应生成含有羧基甜菜碱的混合液；步骤二，继续升温并向步骤一的混合液中加入氯羟丙基磺酸钠反应最终得到长链混合甜菜碱。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述长链叔胺、所述氯乙酸钠、所述氯羟丙基磺酸钠的摩尔比为1：(0.1-0.5)：(0.6-1.0)。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：以所述长链叔胺的用量为1mol为基准，所述无水混合有机溶剂的用量为200g-400g。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤一中，油浴反应的温度为110-115℃，反应时间为1h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤二中，继续升温反应的温度为120-135℃，反应时间为1-3h。6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于：所述无水混合有机溶剂包括乙二醇、丙二醇、丙二醇聚氧乙烯醚、丙三醇聚氧乙烯醚、丁醇聚氧乙烯醚和乙二醇单丁醚中的两种以上的组合；优...

【专利技术属性】
技术研发人员：周朝辉，张群，马德胜，王红庄，吴康云，王强，周新宇，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11