一种超重力反应器中绿色合成三次采油用石油磺酸盐的方法技术

一种超重力反应器中绿色合成三次采油用石油磺酸盐的方法，属于精细化工领域。以馏分油为原料，经过超重力‑螺杆组合反应器磺化、老化，然后中和得到石油磺酸盐表面活性剂。其主要特点是：以宽馏分油为原料，气相SO3为磺化剂；与氨水进行中和后所得石油磺酸盐不需要进行脱溶剂过程，缩短了工艺流程；磺化率高，且产品活性物含量高、界面张力低，是一种能实现过程强化、安全、高效、清洁的生产设备和工艺，适用于三次采油用石油磺酸盐表面活性剂的规模、连续生产。

Method for green synthesis of petroleum sulfonate for three oil recovery in high gravity reactor

The invention relates to a method for green synthesis of petroleum sulfonate for three oil recovery in a super gravity reactor, belonging to the field of fine chemicals. The distillate oil as raw material, after the aging of high gravity screw combination reactor, and then neutralized to obtain sulfonated, petroleum sulfonate surfactant. The main features are: the long distillate oil as raw material, gas phase SO3 as sulfonating agent and ammonia neutralization; the petroleum sulfonate does not require solvent removal process, shorten the process; sulfonation rate is high, and the product of high active matter content, low interfacial tension, is a kind of production equipment and process strengthening, safe, efficient and clean, suitable for the extraction of three times with petroleum sulfonate surfactants, continuous production scale.

【技术实现步骤摘要】
一种超重力反应器中绿色合成三次采油用石油磺酸盐的方法
本专利技术属于精细化工领域，具体涉及一种采用超重力反应器中气相SO3磺化石油馏分的方法，更具体的涉及一种采用超重力反应器技术制备三次采油用石油磺酸盐的方法。
技术介绍
能源供给对于一个国家的经济发展来说至关重要，目前，石化能源依然是应用最普遍的能源。石油的开采已经经历一个多世纪，现已预言在五十年以后石油会枯竭。单就目前来说，石油开采技术的提高，可以有效的将有限的石油开采出来。石油开采分为三期采油，尤其是三采期所用表面活性剂对石油采收率的影响至关重要。采用化学驱油的方法是现阶段提高采收率最高效的方法。所谓化学驱油俗称洗油，是指通过表面活性剂降低油水界面张力，降低原油与岩层的粘附力，减少乳化作用。原油在表活性剂的作用下从岩层中脱离，最终被驱替、采出。目前，三次采油所用表面活性剂普遍采用烷基苯、多环芳烃磺酸盐，选用浓硫酸、发烟硫酸、SO3为磺化剂，采用液相罐组式反应器、降膜管式反应器、超重力反应器、微反应器、喷射式雾膜反应器进行液-液、气-液、气-汽反应工艺。相关专利有“一类烷基苯磺酸盐、其制备方法及烷基苯磺酸盐表面活性剂及其在三次采油中的应用”(申请号200410037801.1)。该技术存在原料单一，与原有配伍性欠佳，原料价格高，市场供应不足等问题。胜利油田王建华等人申请专利“驱油用阴离子表面活性剂及其制备方法”(申请号03112092.X)。所述驱油用阴离子表面活性剂主要由200℃以上馏分为原料油，液体SO3为磺化剂制得。产品性能良好，适应性广，工艺简单，是化学驱油的专用表面活性剂；其不足之处是需要在较低温度下反应，反应器内物料难以达到充分混合，导致产品活性物含量较低，反应器也需要多级串联，设备体积大，投资高，能耗高。喷射式雾膜气-汽磺化工艺现有专利“喷射雾膜磺化反应器”(申请号200520118134.X)解决了物料返混，有效降低了副反应的发生，是一种气-汽均相反应技术，但其汽化原料所需热量高，反应器结构复杂。目前降膜式气-液磺化工艺相关专利有“一种降膜式磺化制备石油磺酸盐表面活性剂的方法”(申请号201310660630.7)，报道了采用气相SO3为磺化剂，以350～500℃馏分油为原料油制备石油磺酸盐，设备运行中，可以精确控制进料比，物料流动性好，产品质量较好。但由于馏分油粘度较大，有机液膜内的传质阻力增加，加上降膜管的换热面积较小，换热能力弱，更不能原位移热，导致磺化降膜反应器的上部反应热大量积累，导致过磺化、氧化、碳化结焦等副反应。因此，降膜式气-液磺化工艺在国内尚未见工业化装置的相关报道。液相SO3罐组式磺化工艺，由于反应釜内微观混合效果较差，物料停留时间分布较宽，釜内反应热难以及时移除，因此采用大量卤代烃为溶剂并维持低温运行，通过降低反应速度来控制过磺化、碳化结焦等副反应的发生。所得产品活性物含量较低，与原油相容性较差。陈广文、袁权等申请专利“一种微反应器中合成石油磺酸盐的方法”(申请号201010206998.2)采用微反应器合成石油磺酸盐，集成了混合-反应-换热过程，利用微反应器相对于物料来讲较大的换热面积进行原位移热，有效的解决了磺化温度难以精准控制的难题。存在问题在于有原料粘度较大，生成的石油磺酸粘度更大，不排除在微通道内存在流动不畅的问题。再者，液态SO3的操作难度大和对设备的腐蚀性强。超重力技术可以利用巨大的离心场环境给传质和微观混合极大的强化，近年来在化学工程过强化领域得到了普遍的认可和广泛的应用。超重力反应器在工业应用方面有如下特征：极大地强化传递过程；显著缩小设备尺寸和重量；物料在设备内停留时间短；可垂直、水平或任意方向安装等等。磺化反应过程剧烈，反应速率极快，热效应极大。基于此利用超重力反应器良好的微观混合，较短的停留时间，可以将其应用于磺化过程的反应强化。相关专利“一种驱油用阴离子表面活性剂的制备方法”(申请号200810116805.7)，介绍了一种采用超重力反应器液相SO3磺化馏分油制备驱油用阴离子表面活性剂的方法。在温度-10～50℃下，使一定比例的馏分油与磺化剂从超重力反应器转子填料内边缘进料，原料油与磺化剂用1,2-二氯乙烷稀释，外加循环的反应过程制备出的产品活性物含量达到45％，工艺路线短。不足之处在于，浪费大量的有机溶剂，在工艺中增加了脱溶剂环节。同样也存在磺化剂液相SO3操作难度大，对设备腐蚀性强，安全隐患高的问题，限制了其工业化的应用。
技术实现思路
为解决现有磺化技术中存在的如下问题：物料停留时间长，停留时间分布宽，副反应多发，过磺化显著，反应热移除困难，工艺流程长、不清洁等。本专利技术的目的在于提供一种超重力反应器内绿色合成三次采油用石油磺酸盐的方法，该方法具有如下特征：物料停留时间短，返混小，副反应得到有效控制，移热快，原料适应性强，生产周期短，产品活性物含量高，尾气清洁等。一种超重力反应器中绿色合成三次采油用石油磺酸盐的装置，其特征在于，包括馏分油储罐(1)、SO3气源(2)、超重力-螺杆组合反应器(3)、中和反应釜(5)、尾气除液器(16)、第一超重力反应器(6)、第二超重力反应器(7)、酸储罐(8)、碱储罐(9)；超重力-螺杆组合反应器(3)由超重力反应器改进而成，包括超重力反应器以及超重力反应器下端连接的一个螺旋管式反应器，螺旋管式反应器下端连接一个搅拌釜反应器(4)；螺旋管式反应器的外壳为输料管，输料管内部同轴设有螺纹导料槽；超重力反应器转子填料同轴连接螺纹导料槽，螺纹导料槽从转子填料一直延伸到管式反应器的出口处；转子填料外侧的超重力反应器外壳侧面与螺旋管式反应器的输料管采用倾斜导料板过渡连接；转子填料外侧的超重力反应器外壳侧面设有气体进料口；超重力反应器外壳的上端面与转子填料之间设有气体密封装置，转子填料中间位置再设置液体分布器和液体进料口连接；搅拌釜反应器上部设有进料口及排气口，下部设有出料口。螺纹导料槽与超重力反应器中转子填料同轴固定，二者由同一个电机带动，螺纹导料槽根据物料体系不同可在导料槽宽度为2mm～5mm之间选择，螺纹导料槽与输料管管壁之间具有间隙，间隙也可以按物料需要在2mm～5mm间选择。馏分油储罐(1)通过馏分油泵(12)与超重力-螺杆组合反应器(3)中超重力反应器的液体进料口连接，SO3气源(2)与超重力-螺杆组合反应器(3)中超重力反应器的气体进料口连接，搅拌釜反应器(4)上部的排气口通过废气阀门与尾气除液器(16)的气体进口连接，尾气除液器(16)下部排出的液体再次通过搅拌釜反应器(4)上部的排气口回流至搅拌釜反应器(4)中；搅拌釜反应器(4)下部出料口通过石油磺酸阀门与中和搅拌釜(5)的进料口连接，中和搅拌釜(5)还通过氨水阀门与氨水连接；中和搅拌釜(5)的下端出料口得到石油磺酸盐粗产品；尾气除液器(16)的出气口与第一超重力反应器(6)的气体进口连接，第一超重力反应器(6)的液体出口与酸储罐(8)连接，酸储罐(8)再通过酸液泵与第一超重力反应器(6)的液体进口连接，形成酸液循环；第一超重力反应器(6)的尾气出口通过阀门与第二超重力反应器(7)的气体进口连接，第二超重力反应器(7)的液体出口与碱储罐(9)连接，碱储罐(9)再通过碱液泵与第二超重力反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超重力反应器中绿色合成三次采油用石油磺酸盐的装置，其特征在于，包括馏分油储罐(1)、SO3气源(2)、超重力‑螺杆组合反应器(3)、中和反应釜(5)、尾气除液器(16)、第一超重力反应器(6)、第二超重力反应器(7)、酸储罐(8)、碱储罐(9)；超重力‑螺杆组合反应器(3)由超重力反应器改进而成，包括超重力反应器以及超重力反应器下端连接的一个螺旋管式反应器，螺旋管式反应器下端连接一个搅拌釜反应器(4)；螺旋管式反应器的外壳为输料管，输料管内部同轴设有螺纹导料槽；超重力反应器转子填料同轴连接螺纹导料槽，螺纹导料槽从转子填料一直延伸到管式反应器的出口处；转子填料外侧的超重力反应器外壳侧面与螺旋管式反应器的输料管采用倾斜导料板过渡连接；转子填料外侧的超重力反应器外壳侧面设有气体进料口；超重力反应器外壳的上端面与转子填料之间设有气体密封装置，转子填料中间位置再设置液体分布器和液体进料口连接；搅拌釜反应器上部设有进料口及排气口，下部设有出料口；馏分油储罐(1)通过馏分油泵(12)与超重力‑螺杆组合反应器(3)中超重力反应器的液体进料口连接，SO3气源(2)与超重力‑螺杆组合反应器(3)中超重力反应器的气体进料口连接，搅拌釜反应器(4)上部的排气口通过废气阀门与尾气除液器(16)的气体进口连接，尾气除液器(16)下部排出的液体再次通过搅拌釜反应器(4)上部的排气口回流至搅拌釜反应器(4)中；搅拌釜反应器(4)下部出料口通过石油磺酸阀门与中和搅拌釜(5)的进料口连接，中和搅拌釜(5)还通过氨水阀门与氨水连接；中和搅拌釜(5)的下端出料口得到石油磺酸盐粗产品；尾气除液器(16)的出气口与第一超重力反应器(6)的气体进口连接，第一超重力反应器(6)的液体出口与酸储罐(8)连接，酸储罐(8)再通过酸液泵与第一超重力反应器(6)的液体进口连接，形成酸液循环；第一超重力反应器(6)的尾气出口通过阀门与第二超重力反应器(7)的气体进口连接，第二超重力反应器(7)的液体出口与碱储罐(9)连接，碱储罐(9)再通过碱液泵与第二超重力反应器(7)的液体进口连接，形成碱液循环；第二超重力反应器(7)的尾气直接排放至室外。...

【技术特征摘要】
1.一种超重力反应器中绿色合成三次采油用石油磺酸盐的装置，其特征在于，包括馏分油储罐(1)、SO3气源(2)、超重力-螺杆组合反应器(3)、中和反应釜(5)、尾气除液器(16)、第一超重力反应器(6)、第二超重力反应器(7)、酸储罐(8)、碱储罐(9)；超重力-螺杆组合反应器(3)由超重力反应器改进而成，包括超重力反应器以及超重力反应器下端连接的一个螺旋管式反应器，螺旋管式反应器下端连接一个搅拌釜反应器(4)；螺旋管式反应器的外壳为输料管，输料管内部同轴设有螺纹导料槽；超重力反应器转子填料同轴连接螺纹导料槽，螺纹导料槽从转子填料一直延伸到管式反应器的出口处；转子填料外侧的超重力反应器外壳侧面与螺旋管式反应器的输料管采用倾斜导料板过渡连接；转子填料外侧的超重力反应器外壳侧面设有气体进料口；超重力反应器外壳的上端面与转子填料之间设有气体密封装置，转子填料中间位置再设置液体分布器和液体进料口连接；搅拌釜反应器上部设有进料口及排气口，下部设有出料口；馏分油储罐(1)通过馏分油泵(12)与超重力-螺杆组合反应器(3)中超重力反应器的液体进料口连接，SO3气源(2)与超重力-螺杆组合反应器(3)中超重力反应器的气体进料口连接，搅拌釜反应器(4)上部的排气口通过废气阀门与尾气除液器(16)的气体进口连接，尾气除液器(16)下部排出的液体再次通过搅拌釜反应器(4)上部的排气口回流至搅拌釜反应器(4)中；搅拌釜反应器(4)下部出料口通过石油磺酸阀门与中和搅拌釜(5)的进料口连接，中和搅拌釜(5)还通过氨水阀门与氨水连接；中和搅拌釜(5)的下端出料口得到石油磺酸盐粗产品；尾气除液器(16)的出气口与第一超重力反应器(6)的气体进口连接，第一超重力反应器(6)的液体出口与酸储罐(8)连接，酸储罐(8)再通过酸液泵与第一超重力反应器(6)的液体进口连接，形成酸液循环；第一超重力反应器(6)的尾气出口通过阀门与第二超重力反应器(7)的气体进口连接，第二超重力反应器(7)的液体出口与碱储罐(9)连接，碱储罐(9)再通过碱液泵与第二超重力反...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宝昌，初广文，姚远，邹海魁，张亮亮，罗勇，陈建峰，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11