[发明专利]一种表面活性剂、除油剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于石油化工技术领域，具体涉及一种表面活性剂、除油剂及其制备方法。

背景技术

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的发明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C_nH_2n+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。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明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，本发明采用的技术方案是：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，本发明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。

本发明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。

本发明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；