磺酸鹽型生物質表面活性劑及其合成方法
【專利摘要】本發明屬于有機化合物合成領域，具體地，涉及一種基于脂肪酸甲酯的磺酸鹽型生物質表面活性劑及其合成方法。城市餐廚垃圾廢棄油脂主要成分為脂肪酸甲酯，基于脂肪酸甲酯的磺酸鹽型生物質表面活性劑由以下步驟制備：脂肪酸烷醇酰胺的制備，磺丙基化反應；所述的基于脂肪酸甲酯的磺酸鹽型生物質表面活性劑，應用于石油開采領域。本發明合成的磺酸鹽型生物質表面活性劑具有較好的表面活性、界面活性，無毒、無害、可降解，對環境和地層傷害均較小，可替代傳統石化柴油基表面活性劑，同時實現了城市餐廚垃圾的資源化綜合利用、提高附加值的目的，應用前景良好；另外該合成反應條件溫和、制備工藝簡單、工藝合理，適于規模化生產；該劑用于石油開采中化學驅油體系的洗油劑，提高洗油效果，從而提高原油采收率。
【專利說明】磺酸鹽型生物質表面活性劑及其合成方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于有機化合物合成領域，具體地，涉及一種基于餐廚垃圾廢棄油脂中主要成分為脂肪酸甲酯的磺酸鹽型生物質表面活性劑及其合成方法，并應用于石油開采。
【背景技術】
[0002]我國城市餐廚垃圾中每年產生廢棄油脂約400~600萬噸，廢棄油脂部分流入江河，白白浪費掉且污染水體；另外相當一部分被加工成“精煉油”回流餐桌，對我國食品安全構成嚴重威脅。而從餐廚廢棄油脂中制備出的脂肪酸甲酯，由于其具有儲存穩定性好、沸點低、分餾容易、腐蝕性小等優點而被廣泛用做柴油機燃料。除此之外，隨著人們對脂肪酸甲酯的深入研究，其用途也在不斷擴大，最主要的用途是作為生產表面活性劑的中間體原料，以此為基礎開發出系列無毒、無害、可降解的“生物基表面活性劑”是石化柴油基表面活性劑的理想替代品，具有優良的環保特性。
[0003]以脂肪酸甲酯為基礎合成的表面活性劑產品種類很多，通過磺化中和生產脂肪酸甲酯磺酸鹽(MES)，與乙二醇胺熱縮合反應生產烷醇酰胺等。脂肪酸甲酯磺酸鹽屬于磺酸鹽陰離子型表面活性劑，其耐溫抗鹽效果均較好，且磺酸鹽型表面活性劑在三次采油過程中應用較廣泛，CN101759612A公開了一種以硬脂酸甲酯為原料，在多管膜反應容器上以SO3氣體進行磺化制備脂肪酸甲酯磺酸鹽表面活性劑的制備工藝，但是其合成過程中反應器要求較高且SO3磺化劑具有一定的毒性。CN101774936A公開了一種以脂肪酸酯為基礎制備烷醇酰胺的工藝，盡管其制備工藝簡單、能耗低，且烷醇酰胺的泡沫穩定性好，具有乳化、潤濕等功能，但因其屬于非離子型表面活性劑，耐溫性能一般，限制了其使用的范圍，而且其合成過程中副反應較多，收率較低，反應產物提純較困難。因此綜合考慮烷醇酰胺合成反應的優缺點和磺酸鹽型表面活性劑廣泛應用，以脂肪酸甲酯為基礎，開發出反應條件溫和、制備工藝簡單、耐溫抗鹽效果較好的可以用于三次采油的新型磺酸鹽型表面活性劑的合成工藝具有重要的意義，并具有廣泛的應用前景及實用價值。
【發明內容】
[0004]針對現有技術的不足，本發明提供一種基于脂肪酸甲酯的磺酸鹽型生物質表面活性劑及其合成方法，該表面活性劑采用餐廚廢棄油脂中制備出的脂肪酸甲酯為原料進而合成出生物質表面活性劑，屬于新型綠色環保表面活性劑。
[0005]為實現上述目的，本發明采用下述方案:
[0006]基于脂肪酸甲酯的磺酸鹽型生物質表面活性劑，其特征在于，分子通式為:
[0007]
【權利要求】
1.一種基于脂肪酸甲酯的磺酸鹽型生物質表面活性劑，其特征在于，分子通式為:
2.權利要求1所述的基于脂肪酸甲酯的磺酸鹽型生物質表面活性劑的合成方法，其特征在于，合成路線是:
3.根據權利要求2所述的基于脂肪酸甲酯的磺酸鹽型生物質表面活性劑的合成方法，其特征在于，該合成方法具體包括以下步驟: 1)脂肪酸烷醇酰胺的制備 2)磺丙基化反應。
4.根據權利要求3所述的基于脂肪酸甲酯的磺酸鹽型生物質表面活性劑的合成方法，其特征在于，脂肪酸烷醇酰胺的制備的具體方法如下:將脂肪酸甲酯與二乙醇胺按摩爾比為1:1.05~1:1.15混合于裝有磁力轉子、冷凝管、溫度計的三口燒瓶中，向三口燒瓶中加入占總反應物質量0.6%~0.8%的催化劑氫氧化鈉，然后將燒瓶置于油浴中加熱至110°C~130°C攪拌反應4h~6h，最后旋蒸干燥冷卻后得到脂肪酸烷醇酰胺，上述總反應物為脂肪酸甲酯和二乙醇胺之和。
5.根據權利要求3-4所述的基于脂肪酸甲酯的磺酸鹽型生物質表面活性劑的合成方法，其特征在于，磺丙基化反應的具體方法如下:先將丙磺酸內酯溶于四氫呋喃中，然后按照烷醇酰胺與丙磺酸內酯為1.02:2~1.05:2的摩爾比向其中加入脂肪酸烷醇酰胺，充分溶解后裝入連有磁力轉子、冷凝管、溫度計的三口燒瓶中，向三口燒瓶中加入占總反應物質量1.0%~1.5%的催化劑氫氧化鈉，加熱至回流溫度，攪拌反應12~16h后，旋蒸干燥冷卻后得到N，N- 二(1-乙氧基-)3-磺酸基丙基脂肪酰胺表面活性劑；總反應物為脂肪酸烷醇酰胺和丙磺酸內酯之和。
6.根據權利要求3-5所述的基于脂肪酸甲酯的磺酸鹽型生物質表面活性劑的合成方法，其特征在于，回流溫度為66°C，即四氫呋喃的沸點溫度。
7.根據權利要求3-6所述的基于脂肪酸甲酯的磺酸鹽型生物質表面活性劑的合成方法，其特征在于，所述的脂肪酸甲酯的結構式為CnH2n+1C00CH3，n=ll~17。
8.根據權利要求3-7所述的基于脂肪酸甲酯的磺酸鹽型生物質表面活性劑的合成方法，其特征在于，三口燒瓶有圓肚細頸的外觀，具有三個口，一個邊口安裝分水器和冷凝管，將蒸發出來的蒸汽冷凝成液體再回流到反應體系中，避免反應液體被蒸干；中間的口用橡皮塞密封，防止溶液濺出或減少溶液的蒸發；另一邊口安裝溫度計，記錄反應溫度。加入反應物料后向其中加入磁力轉子，反應過程中將其置于集熱式恒溫磁力攪拌器中，可以實現邊攪拌邊反應。
9.根據權利要求3-8所述的基于脂肪酸甲酯的磺酸鹽型生物質表面活性劑的合成方法，其特征在于，脂肪酸甲酯為月桂酸甲酯、豆蘧酸甲酯、棕櫚酸甲酯或者硬脂酸甲酯。
10.權利要求1所述的基于脂肪酸甲酯的磺酸鹽型生物質表面活性劑的應用，其特征在于，應用于石油開采 領域。
【文檔編號】C07C303/32GK103805155SQ201410040399
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年1月27日 優先權日:2014年1月6日
【發明者】戴彩麗, 付陽, 由慶, 趙明偉, 趙光, 趙健慧 申請人:中國石油大學(華東)