一种表面活性剂、除油剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种表面活性剂，由四聚丙烯、环氧丙烷、浓硫酸、氢氧化钠和水制成。该表面活性剂依次经过一次酯化反应、水解反应、醚化反应、二次酯化反应和碱解反应制得。本发明专利技术还公开了一种除油剂，由表面活性剂A、表面活性剂B、乳化剂C、乙二胺四乙酸二钠、氢氧化钾、水和/或辛醇制成。该除油剂按照如下先后顺序制备：量取水加入圆底烧瓶中，水浴加热，再加入乙二胺四乙酸二钠；向溶液中加入表面活性剂A，再加入表面活性剂B；量取水加入另一圆底烧瓶中，加入乳化剂C，水浴加热；将步骤二的混合物加入步骤三的溶液中；溶液变为透明后，加入氢氧化钾调至中性，制得除油剂。本发明专利技术的表面活性剂和除油剂，结构独特，具有高效性和广谱性。

【技术实现步骤摘要】
一种表面活性剂、除油剂及其制备方法
本专利技术属于石油化工
，具体涉及一种表面活性剂、除油剂及其制备方法。
技术介绍
随着钻井作业向复杂井、高温深井、超深井、大斜度井以及非常规能源开采方向的发展，油基钻井液以其优良的性能而得到广泛应用，然而在油基钻井液的使用过程中会产生大量含油固体废弃物，主要包括含油钻屑和含油污泥。含油钻屑来源于油基钻井液的使用环节，含有大量矿物油、重金属及其他有害物质；含油污泥来源于石油开采和集输等环节，含有大量原油、苯系物、多环芳烃、二噁英、重金属及其他有害物质。含油固体废弃物的成分复杂、毒性较大、对环境污染严重，其主要污染物为石油类污染物，而该石油类污染物又具有一定的回收利用价值。含油固体废弃物除油技术主要集中于溶剂萃取法、热解法和化学清洗法上，其中溶剂萃取法在现场应用较少，热解法对设备要求较高，只适用于规模化处理，化学清洗法通常被认为是处理含油固体废弃物较好的方法，其核心是除油剂，然而现有技术中的除油剂具有较强的针对性，不能同时处理含油钻屑和含油污泥，且除油率相对较低。申请公布号为CN104559991A的专利技术专利公开了一种表面活性剂，其包括以下组分：脂肪醇聚氧乙稀醚磺酸盐、阳离子表面活性剂、表面活性剂助剂，质量分数分别为45-65％、20-35％、10-20％，其中脂肪醇聚氧乙稀醚磺酸盐的分子式为CnH2n+1-(CH2CH2O)m-SO3Na，该表面活性剂用于碳酸盐岩油砂的采油。邓皓等在其发表的文章《含油钻屑高效除油剂及除油机理研究》中研制了一种除油剂，适用于含油钻屑的无害化处理。在诸多现有技术中，虽然表面活性剂和/或除油剂能够起到除油效果，但是仍存在一定局限性，除油率还有待进一步提高。因此，急需开发一种具有高效性和广谱性的含油固体废弃物除油剂，该除油剂既能同时回收利用含油钻屑和含油污泥中的石油类污染物，又能避免环境污染。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种表面活性剂、除油剂及其制备方法，其目的在于：针对化学清洗法所用核心处理剂的针对性强，不能同时处理含油钻屑和含油污泥的问题，设计一种结构独特的表面活性剂，并以该表面活性剂为基础设计一种高效、广谱的除油剂。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种表面活性剂，由四聚丙烯、环氧丙烷、浓硫酸、氢氧化钠和水制成，所述表面活性剂的分子结构式为其中，n为整数，且n＝1～4。含油固体废弃物主要包括含油钻屑和含油污泥，其成分复杂，处理困难。含油钻屑和含油污泥具有各自的处理难点和处理方法，通过研究其结构和性质，本专利技术设计一种结构独特的表面活性剂，具备良好的乳化性能、渗透性能和润湿性能，该表面活性剂可直接作为除油剂使用，也可配合其他表面活性剂制备除油剂。由于具有独特的结构，使得该表面活性剂或由该表面活性剂制得的除油剂具有能够同时处理含油钻屑和含油污泥的特性，且除油率达到85％以上。优选的是，所述表面活性剂依次经过一次酯化反应、水解反应、醚化反应、二次酯化反应和碱解反应制成。在上述任一方案中优选的是，所述四聚丙烯与所述浓硫酸发生一次酯化反应，生成四聚丙烯硫酸酯。在上述任一方案中优选的是，所述四聚丙烯硫酸酯水解后得到异十二醇。在上述任一方案中优选的是，所述异十二醇与所述环氧丙烷在碱性条件下发生醚化反应，生成醇醚。在上述任一方案中优选的是，所述醇醚与所述浓硫酸发生二次酯化反应。在上述任一方案中优选的是，所述二次酯化反应的产物在碱性条件下水解，得到所述表面活性剂。本专利技术的表面活性剂在水中具有很好的溶解度，表面活性比相同碳原子数的烷基硫酸钠高，同时具有较好的钙皂分散能力、起泡能力和抗盐能力。脂肪醇与环氧丙烷作用生成醇醚，再硫酸化得到氧丙基化的烷基醚硫酸盐，其溶解度、乳化性能和润湿性能较相应的氧乙基化的烷基醚硫酸盐更好。本专利技术还提供一种上述任一种所述的表面活性剂的制备方法，其按照先后顺序包括以下步骤：步骤一：量取四聚丙烯加入圆底烧瓶中，将圆底烧瓶放置在恒温水浴锅中加热，向其中滴加浓硫酸，用搅拌器搅拌，发生酯化反应合成四聚丙烯硫酸酯，并分离出下层产物；步骤二：量取水加入圆底烧瓶中，向其中滴加分离出的下层产物，用搅拌器搅拌，发生水解反应，并分离出上层液体得到异十二醇；步骤三：将异十二醇加入圆底烧瓶中，向其中加入氢氧化钠，将圆底烧瓶放置在恒温油浴锅中加热，用搅拌器搅拌，再向其中加入环氧丙烷，将上球形冷凝管与圆底烧瓶连接，并打开冷凝水，然后加热，待回流反应结束，得到醇醚；步骤四：将盛有醇醚的圆底烧瓶放置在恒温水浴锅中加热，向其中滴加浓硫酸，用搅拌器搅拌，发生酯化反应；步骤五：酯化反应结束后，立即加入氢氧化钠，用搅拌器搅拌，发生碱解反应，并用氢氧化钠调至中性，结晶后制得表面活性剂。优选的是，所述步骤一中，量取的四聚丙烯为50～120ml，滴加的浓硫酸为12～30ml，恒温水浴锅的加热温度为50～90℃，酯化反应的时间为2～4h。在上述任一方案中优选的是，所述步骤二中，量取的水为100～300ml，水解反应的时间为2～4h。在上述任一方案中优选的是，所述步骤三中，加入的氢氧化钠为0.3～0.7g，加入的环氧丙烷为18～43ml，恒温油浴锅的加热温度为125～150℃，回流反应的时间为3～6h。通过改变醚化反应的条件，可以得到不同结构的上述表面活性剂，即n＝1～4(n为整数)的一系列同系物。在上述任一方案中优选的是，所述步骤四中，滴加的浓硫酸为12～30ml，恒温水浴锅的加热温度为35～95℃，酯化反应的时间为3～5h。在上述任一方案中优选的是，所述步骤五中，加入的氢氧化钠为9.5～23g，碱解反应的时间为1～2h。本专利技术的表面活性剂的制备方法，设计思路独特，工艺简单，操作便捷，上述各步骤中的参数及条件具有协同作用，通过各参数及条件的最优组合实现了表面活性剂或由该表面活性剂制得的除油剂能够同时处理含油钻屑和含油污泥的技术难题。本专利技术还提供一种除油剂，由表面活性剂A、表面活性剂B、乳化剂C、乙二胺四乙酸二钠、氢氧化钾、水和/或辛醇制成，所述表面活性剂A为上述任一种所述的表面活性剂。优选的是，所述表面活性剂B包括十二烷基聚氧乙稀醚-9硫酸钠和/或吐温-80。在上述任一方案中优选的是，所述乳化剂C包括十二烷基硫酸钠和/或十二烷基苯磺酸钠。本专利技术的除油剂，是在上述任一种结构独特的表面活性剂的基础上制成的，该除油剂具有高效性和广谱性，能够同时回收利用含油钻屑和含油污泥中的石油类污染物，又能够避免环境污染，且除油率达到95％以上。本专利技术还提供一种上述任一种所述的除油剂的制备方法，其按照先后顺序包括以下步骤：步骤一：量取水加入圆底烧瓶中，将圆底烧瓶放置在恒温水浴锅中加热，向其中加入乙二胺四乙酸二钠，待其溶解；步骤二：向步骤一的溶液中加入表面活性剂A，完全溶解后，向其中加入表面活性剂B，用搅拌器搅拌，使其溶解；步骤三：量取水加入另一圆底烧瓶中，向其中加入乳化剂C，将圆底烧瓶放置在恒温水浴锅中加热，待其溶解；步骤四：将步骤二的混合物加入步骤三的溶液中，用搅拌器搅拌，使其溶解；步骤五：步骤四的溶液由半透明变为透明后，向其中加入氢氧化钾调至中性，最终制得除油剂。优选的是，所述步骤二中，再向其中加入辛醇。辛醇具有消除气泡的作用。若溶液中气泡严重，则加入0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面活性剂，由四聚丙烯、环氧丙烷、浓硫酸、氢氧化钠和水制成，其特征在于：所述表面活性剂的分子结构式为其中，n为整数，且n＝1～4。

【技术特征摘要】
1.一种表面活性剂，由四聚丙烯、环氧丙烷、浓硫酸、氢氧化钠和水制成，其特征在于：所述表面活性剂的分子结构式为其中，n为整数，且n＝1～4。2.如权利要求1所述的表面活性剂，其特征在于：所述表面活性剂依次经过一次酯化反应、水解反应、醚化反应、二次酯化反应和碱解反应制成。3.如权利要求2所述的表面活性剂，其特征在于：所述四聚丙烯与所述浓硫酸发生一次酯化反应，生成四聚丙烯硫酸酯。4.如权利要求3所述的表面活性剂，其特征在于：所述四聚丙烯硫酸酯水解后得到异十二醇。5.如权利要求4所述的表面活性剂，其特征在于：所述异十二醇与所述环氧丙烷在碱性条件下发生醚化反应，生成醇醚。6.如权利要求5所述的表面活性剂，其特征在于：所述醇醚与所述浓硫酸发生二次酯化反应。7.如权利要求6所述的表面活性剂，其特征在于：所述二次酯化反应的产物在碱性条件下水解，得到所述表面活性剂。8.如权利要求1～7中任一项所述的表面活性剂的制备方法，其按照先后顺序包括以下步骤：步骤一：量取四聚丙烯加入圆底烧瓶中，将圆底烧瓶放置在恒温水浴锅中加热，向其中滴加浓硫酸，用搅拌器搅拌，发生酯化反应合成四聚丙烯硫酸酯，并分离出下层产物；步骤二：量取水加入圆底烧瓶中，向其中滴加分离出的下层产物，用搅拌器搅拌，发生水解反应，并分离出上层液体得到异十二醇；步骤三：将异十二醇加入圆底烧瓶中，向其中加入氢氧化钠，将圆底烧瓶放置在恒温油浴锅中加热，用搅拌器搅拌，再向其中加入环氧丙烷，将上球形冷凝管与圆底烧瓶连接，并打开冷凝水，然后加热，待回流反应结束，得到醇醚；步骤四：将盛有醇醚的圆底烧瓶放置在恒温水浴锅中加热，向其中滴加浓硫酸，用搅拌器搅拌，发生酯化反应；步骤五：酯化反应结束后，立即加入氢氧化钠，用搅拌器搅拌，发生碱解反应，并用氢氧化钠调至中性，结晶后制得表面活性剂。9.如权利要求8所述的表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，量取的四聚丙烯为50～120ml，滴加的浓硫酸为12～30ml，恒温水浴锅的加热温度为50～90℃，酯化反应的时间为2～4h。10.如权利要求8所述的表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，量取的水为100～300ml，水解反应的时间为2～4h。11.如权利要求8所述的表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，加入的氢氧化钠为0.3～0.7g，加入的环氧丙烷为18～43ml，恒温油浴锅的加热温度为125～150℃，回流反应的时间为3～6h。12.如权利要求8所述的表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述步骤四中，滴加的浓硫酸为12～30ml，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志勇，宋吻吻，韦火云，李鸿飞，李岩，徐亚超，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11