Способ выделения масловодорастворимых сульфонатов

Способ выделения масловодорастворимых сульфонатов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАСЛОВОДОРАСТВОРИМЫХ СУЛЬФОНАТОВ из их масляных растворов путем экстракции водным раствором изопропилового спирта с последуквдим отстаиванием и отгонкой спирта, отличающийс я тем, что, с целью повьлиения качества целевого продукта, экстракцию пров6;1ят в две стадии, первую из которых ведут водным раствором изопропилового спирта 35-40%-ной концентрации при массовом соотноше- ,НИИ с исходным масляным раствором

„„Я0„„1047900 A

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) С 07 С 139 14 С li D 3 34

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3422911/23-04 (22) 17.02.82 (46) 15.10.83. Бюл. 9 38 (72) В.И.Ульяненко, Н.П.Юрьева, A.В.Боголепов, В.Г.Гермашев, Н.А.Кононова, A E.Áóòîâà и H P.Ãàåвой (53) 547.541.05(088.8) (56) 1. Патент США 9 4087456, кл. 260-505, опублик, 1978.

2. Шехтер Ю.Н., Крейн С.Э.

Поверхностно-активные вещества из нефтяного сырья. М., Химия, 1971 (прототип). (54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИАСЛОВОДОРАСТВОРИМЫХ СУЛЬФОНАТОВ из их масляных растворов путем экстракции водным раствором иэопропилового спирта с последующим отстаиванием и отгонкой спирта, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества целевого продукта, экстракцию проводят в две стадии, первую из которых ведут водным раствором изопропилового спирта 35-40%-ной концентрации при массовом соотношении с исходным масляным раствором (1-1,2):1 и 60-70 С, а вторую — техническим изопропиловым спиртом при массовом соотношении с сульфонатной фазой (0,3-0,5):l и температуре

30-50 С.

2. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что после отгонки изопропилового спирта к водному раст- 3 вору сульфонатов добавляют керосин и отгоняют воду.

1047900

Изобретение относится к способу выделения масловодорастворимых нефтяных сульфонатов натрия, применяемых в качестве поверхностно-активных веществ (ПАВ), н частности основы мицеллярно-полимерного заводнения . пластов.

При сульфировании нефтяных масляных фракций различными сульфоагентами с последующей нейтрализацией по. лучают масляные растворы нефтяных 10 сульфонатов, содержащие обычно не более 30 мас.Ъ активного вещества и 3 мас.Ъ минеральных солей (сульфаты и сульфиты) .натрия. Для получения масловодорастворимых сульфонатов в соответствии с техническими требованиями, масляные растворы нефтяных сульфонатов подвергают разделению экстракцией низкомолекулярными спиртами.

Известен способ выделения маслорастворимых нефтяных сульфонатов иэ продуктов, содержащих масло- и водорастворимые сульфонаты, минеральные соли и несульфированные углеводороды. Углеводородную фазу выделяют из

,смеси путем обработки исходного продукта водой с последующим отстаиванием верхнего слоя. Из нижнего водного слоя, состоящего иэ сульфонатов и минеральных солей, экстракцией нгексанолом выделяют маслорастворимые сульфонаты (1 ).

Однако по данному способу н-гексанолом экстрагируются, в основном, высокомолекулярные маслораствори- 35 мые сульфонаты, а водорастворимые остаются в соленом растворе.. Это приводит к потере части водорастворимых нефтяных сульфонатов и ухудшению диспергирующих и стабилизирую- 40 щих свойств, выделенных ПАВ при получении на их основе мицеллярных для вторичной добычи нефти, так как маслорастворимые нефтяные сульфаты образуют дисперсию только с углеводородной внешней фазой и с небольшим содержанием водной фазы, до

30 мас.Ъ вместо 50 мас.% по техни-, ческим требованиям и практически не образуют дисперсий с водной внешней фазой. К недостаткам этого способа следует отнести также применение сравнительно дорогого и дефицитного растворителя: H --гексанола-l.

Наиболее близким к описываемому является способ экстракционного вы- 55 деления водомаслорастворимых сульфонатов иэ их масляных растворов, содержащих неорганические соли, 55%-ным водным раствором иэопропилового спирта в одну стадию. После смешения б0

55%-ного водного раствора изопропилового спирта с исходным продуктом с последующим отстаиванием образуются три слон: верхний, содержащий, н основном, углеводороды (масла) с примесью ПАВ, воды и иэопропанола; средний: водноспиртовый раствор сульфонатов с примесью масел; нижний слой - водноспиртовый раствор солей с примесью ПАВ. После разделения слоев из каждой фазы отгоняют изопропиловый спирт 2 3.

Сульфонаты получают в виде 4550%-ного водного раствора, что не соответствует техническим. требованиям к товарной форме сульфонатов, согласно которым содержание воды должно быть не более 5 мас.Ъ. Содержание масла н выделенных сульфонатах, считая на безводное вещество, составляет не менее 33 мас.Ъ, а содержа ние минеральных солей — не менее

3 мас.Ъ, что указывает на недостаточное качество извлекаемых сульфонатов. В выделенных маслах содержится также до 5 мас.% примесей, в том числе смол, которые придают маслу темную окраску.

Цель изобретения — повышение качества целевого продукта.

Поставленная цель достигается согласно способу получения масловодорастворимых сульфонатов, заклю-. чающемуся в том, что их масляный раствор на первой стадии экстраги1 руют 35-40%-ным водным раствором изопропилового спирта при массовом соотношении с исходным масляным раствором (l-l 2):1 и температуре б0-70 С, а на второй стадии экстра-, гируют техническим иэопропилоным спиртом при массовом соотношении с сульфонатной фазой (0,3-0,5):1 и 30-50 С и после отстаивания отгон няют спирт

Кроме того, после отгонки изопропилового спирта к водному раствору сульфонатон добавляют керосин и отгоняют воду.

Установлено, что при разделении смеси, состоящей из масел, сульфонатов и минеральных солей селектинность разделения продуктов зависит от концентрации иэопропилового спирта. Так, с понижением концентрации изопропилового спирта (ниже

50 мас.Ъ) улучшается отделение масел и orделяемые масла имеют светлую окраску. С повышением концентрации изопропилового спирта (выше 50 мас.%) улучшается высаливание насыщенного раствора минеральных солей (сульфата, сульфита натрия}.

Поэтому для более полного разделения 3 компонентов целесообразна последонательная днухстадийная экстракция.

На первой стадии к масляному раствору. сульфонатов добавляют 3540%-ный водный раствор изопропилового спирта при массовом соотношении (1,0-1,2):1 с исходным продуктом и 60-70 С и отстаивают в тече1047900 ние 2 ч при той же темпеРатУРе для отделения масла (верхний слой). В нижнем слое остаются практически все сульфонаты и минеральные соли.

На второй стадии нижний слой смешивают при 45-50 С с техни я.ским изопропиловым спиртом при массовом соотношении (0,3-0,5):1 к массе нижнего слоя (концентрация изопропано.ла в нижнем водном слое должна быть не менее 55 мас.Ъ и отстаива- 10 ют при этой же температуре в течение 30-40 мин, затем-температуру снижают до 35 С и отстаивают при этой о температуре 30-40 мин.

В результате отстаивания система )5 разделяется на два слоя: в верхнем слое водноспиртовый раствор масловодорастворимых сульфонатов, а в нижнем — насыщенный водный раствор минеральных солей с примесью сульфонатов, смол.

Применение концентрированного технического изопропилового спирта и понижение температуры отстаивания до

35 С способствуют более полному отделению минеральных солей от водноспиртового раствора сульфонатов.

После разделения фаз проводят осушку верхнего слоя (масляной фазы) под вакуумом (остаточное давление

60-100 мм рт.ст.) при 75-80 С и получают нейтральные масла, содержащие не более 1 мас.Ъ сульфонатов .и 0,01 мас.Ъ воды.

От водно-спиртового раствора сульфонатов отгоняют изопропиловый спирт 35 при атмосферном давлении и получают водный раствор сульфонатов, содержащий мас,Ъ: сульфонатов 30-35; воды 55-60; сульфата натрия 0,080,09; остальное количество приходит- 40 ся на несульфированные углеводороды.

В водный раствор сульфонатов добавляют 15-40 мас.% керосина и отгоняют воду под вакуумом (остаточное давление 100-150 мм рт.ст.) в ро 45 торном испарителе при 85-95 С до прекращения отгонки воды.

Содержание воды в смеси сульфонатов с керосином получается до

2,5 мас.Ъ, что соответствует нормам (до 5 мас.Ъ по техническим тре- о бованиям).

Получаемые сульфонаты обладают достаточной текучестью, не расслаиваются при стоянии и, благодаря этому, технологически удобны для 55 дальнейшего использования.

Можно обеэводить сульфонаты выпариванием в фарфоровой чашке на кипящей водяной бане. При содержании воды 5-15 мас.Ъ и IIAB 55- 60

70 мас. Ъ получаемые таким образом сульфонаты представляют собой очень высокую нетекучую массу. К тому же при выпаривании возможен местный перегрев, что приводит к ухудшению

Состав масляного раствора сульфонатов, полученных на опытной установке сульфированием дистиллятных масел с пределами температур кипения 350-500ОС, мас.Ъ:

Сульфонаты (ПАВ) 28,9

Масла (углеводороды) 49,6

Неорганические соли (сульфаты и сульфиты) по сульфату. натрия

Вода

РН среды

4,6

16,9

7,0 качества сульфонатов, увеличению содержания сульфата натрия.

Выделенные описанным способом сульфонаты с керосином и без керосина испытаны для получения мицеллярных дисперсий с углеводородной внешней фазой в соответствии с методикой определения способности ПАВ образовывать мицеллярные растворы определенных состава и свойств.

Методика испытания диспергирующей способности заключается в том, что готовят керосиновый раствор, содержащий 15Ъ IIAB и при тщательном перемешивании добавляют к нему воду или водный раствор хлорида натрия с содержанием ионов жесткости мг-экв

4,0+0,5

Полученный мицеллярный раствор однородная прозрачная или опалесцируюшая в слое толщиной 1 см жидкость — должен иметь следующий состав, об.Ъ:

Сульфонат натрия 7,0

Изопропиловый спирт (в пересчете на 100%-ный) 0,5-1,7

Углеводородная фаза (минеральное масло и керосин) 42,0

Водная фаза (раствор хлористого натрия в дистиллированной воде с содержанием ионов жесткости 4,0мг экв

0,5 — и вода в сульфонатах) 50,0

Мицеллярный раствор должен ладать следующими свойствами:

Устойчивость полная при 32 С, сут Не менее 10

Вязкость при

32 С, сП 18-25

Вязкость определяют на вискозиметре типа ВНЖ-2.

Ниже приведены примеры проведения процессов экстракции и обезвоживания натриевых солей масляных сульфокислот, полученных сульфирова нием масляных дистиллятов при 350500 С газообразным серным ангидридом.

1047900

Пример 1. I стадия.

Экстрагируют водомаслорастворимые сульфонаты из 300 г их масляного раствора в две стадии. . На первой стадии исхощ ый продукт смешивают с 360 r 40%-ного 5 изопропнлового спирта, что соответствует весовому соотношению растноритель:сульфонаты (р:с) 1,2:1. Экстракцию проводят в цилиндрической длительной воронке емкостью 1 л, внутренним диаметром 80 мм, высотой цилиндрической части 300 мм, помещенной в термастат. Исходный масляный раствор.сульфонатов смешивают с растворителем при 60-65 С 15 спиральной металлической мешалкой возвратно-поступательного действия в течение одной минуты в два приема через 3 мин. С помощью спиральной мешалки в делительной воронке создается диспергиравание смеси.

Ватем смесь отстаивают при той же температуре в течение двух часов.

После отстаиваиия смесь раздеяяют на два слоя с четкой границей раздела: верхний слой — масляная фаза 134,4 г (22,0 мас.%), нижний слой — водно-спиртовый раствор суль-, фонатов с солями 475,7 г (/8,0 мас. ф

Масляную Фазу (134,4 г), содержащую, мас.%: собственно масла ЗО

98,2, кзопропанол 0,9, сульфонаты

0,6, вода 0,3, подвергают вакуумной сушке при 75-80ОС (остаточное давление 80-100 мм рт.ст.).

Нейтральные масла после сушки 35 имеют чистоту 99,4 мас.% и содержат примеси сульфонатов 0,6 мас.%.

Цвет масла — желтый. и стадия.

Сульфонатную Фазу с солями в ко- 4() личестве 475,7 г смешивают в той же делительной воронке со 100%-ным ,,иэопропиловым спиртом, взятым в весовом соотношении 0,3:1 0 (растворитель:водно-спиртовый раствор сульфонатов) при 50 С с последующим отстаиванием в течение 40 мин, а затем при 35 С в течение 40 мин.

В результате отстаивания смесь расслаивается на два слоя: верхний водно-спиртовый раствор сульфонатов

555,5 г (89,8 мас.%), нижний — насыщенный.водно-спиртовый раствор неорганических солей 62,9 г (10,2 мас.%).

В табл.1 представлен состав фаз.

Из сульфонатной фазы раствори-

55 тель выпаривают на кипящей водяной баке в течение 4-5 ч до состояния вязкой неподвижной массы темнокоричневого цвета.

Полученные масловодораствориж е 60 сульфоиаты содержат, мас,%:

ПАВ 77,2

Несульфированные углеводороды (масла) 17,04 65

Сульфат натрия 0,4

Вода 5,0

Так а я тов ар на я Форма суль фон атон хотя и отвечает техническим требованиям по составу, но иэ-эа сравнительно большой вязкости технологи- . чески неудобна для дальнейшей переработки., H p и м е р 2. Двухстадийную экстракцию и отгонку растворителя иэ масляной фазы проводят по примеру 1. Из водноспиртового раствора сульфонатон 555,5 г отгоняют изопропиловый спирт при атмосферном о давлении и при 82-83 С в течение

1,5 ч. После отгонки изопропилоного спирта в виде аэеотропа с водой (88%-ной концентрации) в количестве 303,6 г в куб добавляют керосин н количестве 15 мас.% от массы водного раствора сульфоиатов и отгоняют воду под вакуумом в роторном испарителе (остаточное давление 100-150 мм рт.ст. ).

После отгонки воды получаемая смесь масловодорастворимых сульфонатов с керосином в количестве

148,1 г содержит, мас.%:

ПАВ 56 0

Несульфированные углеводороды(масла) 11,4

Керосин 30,0

Вода 2,3

Сульфат натрия 0,3

По сравнению с сульфатами, полученными по примеру 1, смесь сульфонатов с керосином по примеру 2 представляет собой однородную жидкую подвижную массу, технологически удобную для дальнейшей переработки.

Пример 3 (по способу-прототипу). В цилиндрическую делитель ную воронку объемом 30 мл заливают

100 г сульфированного масла и 55%ный изопропиловый спирт при массовом соотношении с исходным продуктом 1 2:1 и ставят в термостат. Прн

60-64. смесь перемешивают с помощью спиральной мешалки возвратно-поступательного действия н течение одной минуты н- два приема через каждые

3 мин. Затем смесь выдерживают при той же температуре в течение 2-.х ч.

Смесь разделяется на три слоя: верхний — масло с примесью иэопропанола, воды и сульфонатов 46,1 r (21,0 мас.%), средний — водно-спиртовый раствор сульфонатов с,непросульфированиьщи углеводородами с примесью неорганических солей 147,8 r (67,2 мас.%), нижний слой — водноспиртовый раствор неорганических солей 26,1 г (11,8 мас.%).

После разделения слоен масляный слой сушат н вакуум-сушильном шкафу

1047900

20,6

3,2

5,0

Т а б л и ц а 1

Состав, мас. Ъ

Фаза

Жировая часть (сульфонаты+ несульфированные) углеводороды

ИПС

Вода

Сульфат натрия

48,1

33,68

0,02

18,2

Сульфонатная

30,4

45,5

21,7

2,4

Солевая (остаточное давление 60-80 мм рт.ст. при 75-80 С, После сушки вес нейтрального масла составляет 45,0 г, содержание

ПАВ в осушенном масле — 3,9 мас.Ъ.

Цвет масла — темно-коричневый.

От водно-спиртового раствора суль фонатов 147,8 r отгоняют изопропиловый спирт .цо примеру 2. После от. гонки изопропилового спирта получают водный раствор сульфонатов в количестве 80,8 г.

Состав водного раствора сульфоыатов, мас.%|

IIAB 40,7

Несульфираванные углеводороды (масла) 14,6

Сульфат натрия 1 7

Вода 43,0

Полученная товарная форма сульфонатов не отвечает техническим требованиям по содержанию воды (43 мас.Ъ вместо 5 мас.%) и сульфату натрия (1,7 мас.% вместо

0,5 мас.Ъ). Из-за сравнительно большого содержания воды водный раствор сульфонатов расслаивается при стоянии, что вызывает осложнения при транспортировке и применении для приготовления мицеллярных растворов перед закачкой в нефтяной пласт.

После обезвоживания водного раствора сульфонатов выпариванием из фарфоровой чашки получают вяз" кую (нетекучую) темно-коричневого цвета массу следующего состава, мас.Ъ:

ПАВ 71,2

Несульфированные углеводороды (масла)

Сульфат натрия

Вода

Полученные согласно способу-прототипу обезвоженные сульфонаты по ка)5 честву уступают аналогичным сульфонатам, полученным по предлагаемому способу (см.табл.2). Так, например, содержание сульфата натрия согласно способу-прототипу составляет

3,2 мас.Ъ согласно предлагаемому способу — 0,4 мас.Ъ.

В табл.2 приведены данные по составу сульфонатов и масел, выделенных согласно предлагаемому способу и no npoToTHny.

Технические преимущества предлагаемого способа в сравнении с прототипом заключаются в улучшении качества выделенных сульфонатов, пригодных для приготовления мицеллярных растворов.

1047900

Таблиц а 2

Состав продуктов, мас.Ъ

I Ъ

«

Масло после сушки

I!AB Масло ПАВ

Вода

Предлагаемый б,б 99,4 77,2

0,4 5,0

17,4

0,3 2,6 30,0

0,6 99,4 56,0 11,2

Известный (прототип):

3 Водный раствор сульфонатов

1,7 50 0

14,6

3,9 96,1 . 33,7

3,2 5 0

20,6

Составитель T. Левашова

Редактор Т. Колб Техред О. Неце Корректор А.Ильин

Закаэ 7858/26 Тираж 418 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ получения сульфонатов

Обезвоживание выпариванием в фарфоровой чашке

2 Обезвоживание в роторном испарителе с кероси-, ном

Обезвоженные сульфонаты 3,9 96,1 71,2

Сульфонаты

Керосин

НесульфиСульфат рованные натрия углеводороды