一種表面活性劑、除油劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于石油化工技術領域，具體設及一種表面活性劑、除油劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著鉆井作業向復雜井、高溫深井、超深井、大斜度井W及非常規能源開采方向的 發展，油基鉆井液W其優良的性能而得到廣泛應用，然而在油基鉆井液的使用過程中會產 生大量含油固體廢棄物，主要包括含油鉆屑和含油污泥。含油鉆屑來源于油基鉆井液的使 用環節，含有大量礦物油、重金屬及其他有害物質；含油污泥來源于石油開采和集輸等環 節，含有大量原油、苯系物、多環芳控、二嗯英、重金屬及其他有害物質。含油固體廢棄物的 成分復雜、毒性較大、對環境污染嚴重，其主要污染物為石油類污染物，而該石油類污染物 又具有一定的回收利用價值。
[0003] 含油固體廢棄物除油技術主要集中于溶劑萃取法、熱解法和化學清洗法上，其中 溶劑萃取法在現場應用較少，熱解法對設備要求較高，只適用于規模化處理，化學清洗法通 常被認為是處理含油固體廢棄物較好的方法，其核屯、是除油劑，然而現有技術中的除油劑 具有較強的針對性，不能同時處理含油鉆屑和含油污泥，且除油率相對較低。申請公布號為 CN104559991A的發明專利公開了一種表面活性劑，其包括W下組分：脂肪醇聚氧乙稀酸橫 酸鹽、陽離子表面活性劑、表面活性劑助劑，質量分數分別為45-65%、20-35%、10-20%，其 中脂肪醇聚氧乙稀酸橫酸鹽的分子式為即2。+1-畑2邸2〇)。-5〇3化，該表面活性劑用于碳酸 鹽巖油砂的采油。鄧瞧等在其發表的文章《含油鉆屑高效除油劑及除油機理研究》中研制 了一種除油劑，適用于含油鉆屑的無害化處理。
[0004] 在諸多現有技術中，雖然表面活性劑和/或除油劑能夠起到除油效果，但是仍存 在一定局限性，除油率還有待進一步提高。因此，急需開發一種具有高效性和廣譜性的含油 固體廢棄物除油劑，該除油劑既能同時回收利用含油鉆屑和含油污泥中的石油類污染物， 又能避免環境污染。
【發明內容】
[0005] 為解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種表面活性劑、除油劑及其制備方 法，其目的在于：針對化學清洗法所用核屯、處理劑的針對性強，不能同時處理含油鉆屑和含 油污泥的問題，設計一種結構獨特的表面活性劑，并W該表面活性劑為基礎設計一種高效、 廣譜的除油劑。
[0006] 為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種表面活性劑，由四聚丙締、環氧 丙烷、濃硫酸、氨氧化鋼和水制成，所述表面活性劑的分子結構式為
[0007]
[000引 其中，n為整數，且n = 1~4。
[0009] 含油固體廢棄物主要包括含油鉆屑和含油污泥，其成分復雜，處理困難。含油鉆屑 和含油污泥具有各自的處理難點和處理方法，通過研究其結構和性質，本發明設計一種結 構獨特的表面活性劑，具備良好的乳化性能、滲透性能和潤濕性能，該表面活性劑可直接作 為除油劑使用，也可配合其他表面活性劑制備除油劑。由于具有獨特的結構，使得該表面活 性劑或由該表面活性劑制得的除油劑具有能夠同時處理含油鉆屑和含油污泥的特性，且除 油率達到85 % W上。
[0010] 優選的是，所述表面活性劑依次經過一次醋化反應、水解反應、酸化反應、二次醋 化反應和堿解反應制成。
[0011] 在上述任一方案中優選的是，所述四聚丙締與所述濃硫酸發生一次醋化反應，生 成四聚丙締硫酸醋。
[0012] 在上述任一方案中優選的是，所述四聚丙締硫酸醋水解后得到異十二醇。
[0013] 在上述任一方案中優選的是，所述異十二醇與所述環氧丙烷在堿性條件下發生酸 化反應，生成醇酸。
[0014] 在上述任一方案中優選的是，所述醇酸與所述濃硫酸發生二次醋化反應。
[0015] 在上述任一方案中優選的是，所述二次醋化反應的產物在堿性條件下水解，得到 所述表面活性劑。
[0016] 本發明的表面活性劑在水中具有很好的溶解度，表面活性比相同碳原子數的烷基 硫酸鋼高，同時具有較好的巧皂分散能力、起泡能力和抗鹽能力。脂肪醇與環氧丙烷作用生 成醇酸，再硫酸化得到氧丙基化的烷基酸硫酸鹽，其溶解度、乳化性能和潤濕性能較相應的 氧乙基化的烷基酸硫酸鹽更好。
[0017] 本發明還提供一種上述任一種所述的表面活性劑的制備方法，其按照先后順序包 括W下步驟：
[001引步驟一：量取四聚丙締加入圓底燒瓶中，將圓底燒瓶放置在恒溫水浴鍋中加熱，向 其中滴加濃硫酸，用攬拌器攬拌，發生醋化反應合成四聚丙締硫酸醋，并分離出下層產物；
[0019] 步驟二：量取水加入圓底燒瓶中，向其中滴加分離出的下層產物，用攬拌器攬拌， 發生水解反應，并分離出上層液體得到異十二醇；
[0020] 步驟=:將異十二醇加入圓底燒瓶中，向其中加入氨氧化鋼，將圓底燒瓶放置在 恒溫油浴鍋中加熱，用攬拌器攬拌，再向其中加入環氧丙烷，將上球形冷凝管與圓底燒瓶連 接，并打開冷凝水，然后加熱，待回流反應結束，得到醇酸；
[0021] 步驟四：將盛有醇酸的圓底燒瓶放置在恒溫水浴鍋中加熱，向其中滴加濃硫酸，用 攬拌器攬拌，發生醋化反應；
[0022] 步驟五：醋化反應結束后，立即加入氨氧化鋼，用攬拌器攬拌，發生堿解反應，并用 氨氧化鋼調至中性，結晶后制得表面活性劑。
[0023] 優選的是，所述步驟一中，量取的四聚丙締為50~120ml，滴加的濃硫酸為12~ 30ml，恒溫水浴鍋的加熱溫度為50~90°C，醋化反應的時間為2~地。
[0024] 在上述任一方案中優選的是，所述步驟二中，量取的水為100~300ml，水解反應 的時間為2~地。
[00巧]在上述任一方案中優選的是，所述步驟=中，加入的氨氧化鋼為0. 3~0. 7g，加入 的環氧丙烷為18~43ml，恒溫油浴鍋的加熱溫度為125~150°C，回流反應的時間為3~ 6h。通過改變酸化反應的條件，可W得到不同結構的上述表面活性劑，即n = 1~4(n為整 數）的一系列同系物。
[0026] 在上述任一方案中優選的是，所述步驟四中，滴加的濃硫酸為12~30ml，恒溫水 浴鍋的加熱溫度為35~95°C，醋化反應的時間為3~化。
[0027] 在上述任一方案中優選的是，所述步驟五中，加入的氨氧化鋼為9. 5~23g，堿解 反應的時間為1~化。
[0028] 本發明的表面活性劑的制備方法，設計思路獨特，工藝簡單，操作便捷，上述各步 驟中的參數及條件具有協同作用，通過各參數及條件的最優組合實現了表面活性劑或由該 表面活性劑制得的除油劑能夠同時處理含油鉆屑和含油污泥的技術難題。
[0029] 本發明還提供一種除油劑，由表面活性劑A、表面活性劑B、乳化劑C、乙二胺四乙 酸二鋼、氨氧化鐘、水和/或辛醇制成，所述表面活性劑A為上述任一種所述的表面活性劑。
[0030] 優選的是，所述表面活性劑B包括十二烷基聚氧乙稀酸-9硫酸鋼和/或吐溫-80。
[0031] 在上述任一方案中優選的是，所述乳化劑C包括十二烷基硫酸鋼和/或十二烷基 苯橫酸鋼。
[0032] 本發明的除油劑，是在上述任一種結構獨特的表面活性劑的基礎上制成的，該除 油劑具有高效性和廣譜性，能夠同時回收利用含油鉆屑和含油污泥中的石油類污染物，又 能夠避免環境污染，且除油率達到95 % W上。
[0033] 本發明還提供一種上述任一種所述的除油劑的制備方法，其按照先后順序包括W 下步驟：
[0034] 步驟一：量取水加入圓底燒瓶中，將圓底燒瓶放置在恒溫水浴鍋中加熱，向其中加 入乙二胺四乙酸二鋼，待其溶解；
[0035] 步驟二：向步驟一的溶液中加入表面活性劑A，完全溶解后，向其中加入表面活性 劑B，用攬拌器攬拌，使其溶解；
[003引步驟S:量取水加入另一圓底燒瓶中，向其中加入乳化劑C，將圓底燒瓶放置在恒 溫水浴鍋中加熱，待其溶解；
[0037]步驟四：將步驟二的混合物加入步驟=的溶液中，用攬拌器攬拌，使其溶解；
[003引步驟五：步驟四的溶液由半透明變為透明后，向其中加入氨氧化鐘調至中性，最終 制得除油劑。
[0039] 優選的是，所述步驟二中，再向其中加入辛醇。辛醇具有消除氣泡的作用。若溶液 中氣泡嚴重，貝陽日入0. 2~0. 5g的辛醇。
[0040] 在上述任一方案中優選的是，所述表面活性劑A為上述任一項所述的表面活性 劑，所述表面活性劑B包括十二烷基聚氧乙稀酸-9硫酸鋼和/或吐溫-80,所述乳化劑C包 括十二烷基硫酸鋼和/或十二烷基苯橫酸鋼。
[0041] 在上述任一方案中優選的是，所述步驟一中，量取的水為40~70ml，加入的乙二 胺四乙酸二鋼為0. 4~06g，恒溫水浴鍋的加熱溫度為60~70°C。
[0042] 在上述任一方案中優選的是，所述步驟二中，加入的表面活性劑A為30~50g，加 入的表面活性劑B為60~90邑。
[0043] 在上述任一方案中優選的是，所述步驟=中，量取的水為40~70ml，加入的乳化 劑C為30~50g，恒溫水浴鍋的加熱溫度為60~70°C。
[0044] 在上述任一方案中優選的是，所述