系列烷基甲基萘磺酸盐表面活性剂的合成、性能及环境友好催化甲基萘的长链烷基化研究

论文题目: 系列烷基甲基萘磺酸盐表面活性剂的合成、性能及环境友好催化甲基萘的长链烷基化研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 应用化学

作者: 赵忠奎

导师: 程侣柏,李宗石,王桂茹

关键词: 烷基甲基萘磺酸盐,表面张力,油水界面张力,离子液体,沸石分子筛,甲基萘,长链烷基化

文献来源: 大连理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 目前,国内油田矿场试验表面活性剂主要靠进口,价格非常昂贵;国内对驱油剂的研究也主要集中在石油磺酸盐、重烷基苯磺酸盐等混合物上,产品质量极不稳定,难以达到稳定高效驱油的要求。因此开发原料组分清楚、产品稳定的廉价高效的驱油用表面活性剂具有重要的应用价值和现实意义。 本文从分子设计的角度,以廉价的甲基萘为原料,合成系列烷基甲基萘磺酸盐表面活性剂。通过反应条件进行优化,找到了甲基萘与长链溴代烷烷基化的较佳反应条件:催化剂用量为2%,β-甲基萘与溴代烷摩尔比为3:1,溶剂环己烷与β-甲基萘摩尔比3:1,在80℃条件下,反应120-240 min。在优化反应条件下,合成了系列长链烷基甲基萘,纯度在97.6%以上。采用发烟硫酸对系列长链烷基甲基萘中间体进行磺化。采用适当浓度盐酸溶液洗涤法,直接对单、双磺酸进行分离。找到了分离不同链长的烷基甲基萘单、双磺酸所需的较佳酸浓度,有效地实现了烷基甲基萘单、双磺酸的分离。采用上述分离提纯方法,得到了系列烷基甲基萘磺酸盐表面活性剂,纯度在95.6%以上。采用HPLC、ESI/MS、IR、UV对系列产品进行表征。 研究了系列长链烷基甲基萘磺酸盐表面活性剂水溶液表面张力行为。结果表明所合成表面活性剂具有很高的降低水溶液表面张力的能力和效率。本文测定了己基、辛基、癸基、十二烷基和十四烷基甲基萘磺酸盐表面活性剂驱油体系与胜利油田和大庆四厂原油间的动态界面张力。研究了强碱、弱碱和无碱驱油体系的界面张力行为。详细考察了表面活性剂侧链长度、浓度及碱度、盐度对界面张力行为的影响。结果表明,动态界面张力在合适的条件下可以在较长时间维持超低,可以实现弱碱、甚至无碱;动态界面张力最小值在最佳条件下甚至可达10-6mN.m-1。烷基甲基萘磺酸盐表面活性剂、碱和无机盐之间在降低油水界面张力方面存在明显的协同和对抗效应。亲油性小的表面活性剂,协同效应占优势;亲油性大的表面活性剂,对抗效应占优势;基于这些规律,可以根据实际需要,给出所需的驱油体系。 研究了离子液体催化甲基萘与长链烯烃的烷基化,考察了反应条件对烷基化反应的影响。结果表明,在适宜的反应条件下,烯烃转化率可达90%以上。对于α-甲基萘的烷基化,反应无需有机溶剂;β-甲基萘烷基化,仅需少量溶剂（相对AlCl3催化）,目标产物选择性约100%。基于离子液体的可调变性,合成了含有不同阴阳离子的离子液体,研究了离子液体组成和催化性能的关系。结果表明,离子液体的阴离子（包括三氯化铝摩尔分数的变化）对离子液体催化性能和物理性能影响显著;阳离子主要对离子液体的物理性能有一定影响,对催化性能影响较小。丁基吡啶氯铝酸离子液体具有较好的催化性能,经7%Cu2+修饰,催化活性有所改善。离子液体催化剂与反应混合物易于分离,产品后处理简单。催化剂可通过简单的倾析方法分离出来,可以循环使用。

论文目录:

摘要

Abstract

引言

第一章 文献综述

1.1 表面活性剂在三次采油中的应用

1.1.1 三次采油及表面活性剂驱油简介

1.1.2 表面活性剂的微观驱油机理

1.1.3 影响表面活性剂体系油水界面张力的因素

1.1.4 表面活性剂驱油体系研究进展

1.1.5 表面活性剂的筛选及常用表面活性剂

1.1.6 烷基甲基萘磺酸盐表面活性剂的合成

1.1.7 烷基甲基萘磺酸盐表面活性剂表面性能研究

1.1.8 表面活性剂驱油体系界面张力行为研究

1.2 环境友好工艺合成长链烷基甲基萘

1.2.1 环境友好的离子液体催化甲基萘的长链烷基化

1.2.2 沸石分子筛催化甲基萘的长链烷基化

1.3 课题选择

第二章 系列烷基甲基萘磺酸盐表面活性剂的合成及表征

2.1 系列长链烷基甲基萘的合成

2.1.1 无水三氯化铝催化甲基萘长链烷基化的初步研究

2.1.2 无水三氯化铝催化甲基萘长链烷基化反应机理探讨

2.1.3 甲基萘长链烷基化工艺评价方法的确定

2.1.4 甲基萘长链烷基化反应条件优化

2.1.5 系列长链烷基甲基萘中间体的合成和提纯

2.1.6 系列长链烷基甲基萘中间体的表征

2.1.7 小结

2.2 系列长链烷基甲基萘磺酸盐的合成及表征

2.2.1 长链烷基甲基萘单、双磺酸分离方法和分离效果评价方法的确定

2.2.2 系列长链烷基甲基萘磺酸盐的合成

2.2.3 系列长链烷基甲基萘磺酸盐的分析和表征

2.3 试验部分

2.3.1 主要仪器和试剂

2.3.2 气相色谱分析

2.3.3 气相色谱-质谱分析

2.3.4 高效液相色谱分析

2.3.5 电喷雾质谱分析

2.3.6 长链烷基甲基萘中间体的合成

2.3.7 系列长链烷基甲基萘磺酸盐的合成、提纯及表征

第三章 系列长链烷基甲基萘磺酸盐表面活性剂的表／界面张力行为

3.1 系列长链烷基甲基萘磺酸盐表面活性剂的表面张力行为研究

3.1.1 表面活性剂的表面张力行为

3.1.2 表面活性剂分子在溶液表面的吸附

3.1.3 小结

3.2 系列烷基甲基萘磺酸盐表面活性剂溶液-胜利油田原油界面张力行为

3.2.1 癸基甲基萘磺酸盐表面活性剂溶液-胜利油田原油界面张力行为

3.2.2 系列烷基甲基萘磺酸盐表面活性剂弱碱体系-胜利油田原油界面张力行为研究

3.2.3 系列烷基甲基萘磺酸盐表面活性剂无碱体系-胜利油田原油界面张力行为研究

3.2.4 小结

3.3 烷基甲基萘磺酸盐表面活性剂溶液-大庆四厂原油动态界面张力行为

3.3.1 己基甲基萘磺酸盐表面活性剂溶液-大庆四厂原油动态界面张力行为研究

3.3.2 辛基甲基萘磺酸盐表面活性剂溶液-大庆四厂原油动态界面张力行为研究

3.3.3 癸基甲基萘磺酸盐表面活性剂溶液-大庆四厂原油动态界面张力行为研究

3.3.4 十二烷基甲基萘磺酸盐表面活性剂溶液-大庆四厂原油动态界面张力行为

3.3.5 十四烷基甲基萘磺酸盐表面活性剂溶液-大庆四厂原油动态界面张力行为

3.3.6 系列烷基甲基萘磺酸盐表面活性剂驱油体系-大庆四厂原油界面张力行为研究

3.4 小结

3.5 实验部分

3.5.1 主要仪器和试剂

3.5.2 表面张力测试

3.5.3 界面张力测试

第四章 环境友好催化甲基萘与长链烯烃烷基化研究

4.1 离子液体催化甲基萘与长链烯烃的烷基化

4.1.1 乙基胺氯铝酸离子液体催化β-甲基萘与长链烯烃烷基化

4.1.2 氯铝酸离子液体催化α-甲基萘与长链烯烃烷基化

4.1.3 离子液体组成与催化性能的关系

4.1.4 小结

4.2 沸石分子筛催化α-甲基萘与长链烯烃烷基化反应的研究

4.2.1 连续反应操作方式研究沸石分子筛催化α-甲基萘长链烷基化

4.2.2 液固相间歇反应操作方式研究分子筛催化甲基萘的长链烷基化

4.2.3 小结

4.3 不同催化体系催化α-甲基萘与长链烯烃烷基化反应结果对比

4.4 实验部分

4.4.1 主要仪器和试剂

4.4.2 离子液体催化剂的制备及其催化甲基萘的长链烷基化

4.4.3 沸石分子筛催化剂的制备、表征及其催化甲基萘与长链烯烃烷基化

4.4.4 催化剂的催化性能评价指标

结论

参考文献

作者简介

攻读博士学位期间发表学术论文情况

创新点摘要

致谢

大连理工大学学位论文版权使用授权书

发布时间: 2005-09-07

相关论文

• [1].三元复合驱表面活性剂吸附及碱的作用机理研究[D]. 李道山.大庆石油学院2003
• [2].新型固体酸催化剂的设计、制备及其在烷基化反应中的应用研究[D]. 陈波.华东师范大学2004
• [3].油气开采用表面活性剂的合成及性能研究[D]. 陈洪.西南石油学院2004
• [4].改性木质素磺酸盐的合成及其在三次采油中的应用研究[D]. 焦艳华.大连理工大学2005
• [5].离子液体催化苯与长链烯烃烷基化[D]. 乔聪震.北京化工大学2005
• [6].系列烷基苯磺酸盐纯化合物的合成及界面性能的研究[D]. 赵宇.大连理工大学2006
• [7].新型烷基苯磺酸盐Gemini表面活性剂的合成及性能研究[D]. 杜西刚.中国科学院研究生院（理化技术研究所）2007
• [8].含芳环侧基的支链阴离子表面活性剂的合成及理化性质研究[D]. 严峰.中国科学院研究生院（理化技术研究所）2007

标签：烷基甲基萘磺酸盐论文;  表面张力论文;  油水界面张力论文;  离子液体论文;  沸石分子筛论文;  甲基萘论文;  长链烷基化论文;