[发明专利]一种复合木质素基表面活性剂的制备及其处理含油污泥的应用

说明书

本发明提出一种复合木质素基表面活性剂的制备及其处理含油污泥的应用；将木质素与氧化试剂混合加入进行反应，得到氧化木质素；将得到的氧化木质素与磺化试剂混合加入进行反应，得到氧化磺化木质素；将环氧丙烷与长链脂肪胺类物质混合添加到长链脂肪季铵盐中间体；将氧化磺化木质素与长链脂肪季铵盐中间体混合反应得到木质素磺酸胺基表面活性剂。将含油污泥样品油浴加热，加入木质素磺酸胺基表面活性剂和生物表面活性剂，在搅拌下反应，然后进行离心分离。原油采收率可达77％以上，高达采收率94％。

技术领域

本发明属于表面活性剂的制备技术领域，涉及一种复合木质素基表面活性剂的制备及其处理含油污泥的应用；具体来说是一种木质素磺酸胺基表面活性剂与少量生物表面活性剂复合体系及其在强化含油污泥中原油采收方面的应用。

背景技术

表面活性剂在使用中可降低溶液的表面张力，改变溶液的界面状态以及乳化、润湿、增溶、渗透和助溶等功效，由此其在工业领域中发挥着重要的作用。传统的表面活性剂大多以石油为原料制备得到，但是石油资源的日益枯竭使得表面活性剂的生产成本显著增加，这不利于经济的可持续发展。

木质素是一种结构复杂的芳香类有机高聚物，是维管植物细胞壁的重要组成部分。木质素大分子结构是由三种苯丙烷单体(即紫丁香基丙烷结构S-unit、对羟苯基丙烷结构H-unit和愈创木基丙烷结构G-unit)通过大量的醚键(C-O)及碳-碳键(C-C)连接而成的一种三维空间网状结构。与此同时，木质素具有诸多吸引人的优点，如高碳含量、良好的热稳定性、可生物降解性、抗氧化性能优异、硬度高以及价格低廉等，这使得学者们广泛开发了木质素以期将其增值产品适用于各领域。表面活性剂作为木质素的一个重要的应用领域，得到了学者们的广泛关注。木质素是一种天然的表面活性剂，其结构性质特殊，既含有羧基、羟基、羰基这样的亲水性基团又含有苯基丙烷等亲油性基团。通常情况下，木质素无法直接作为表面活性剂应用到实际当中，需要对其进行适当改性，提高木质素中亲水基团或者亲油基团的数量或增强亲水亲油强度，以期增加其表面活性。木质素在表面活性剂的领域中的应用提高了木质素的使用价值，缓解了石油资源不足的问题，有利于实现经济的可持续发展。

含油污泥是一种富含矿物油的固体废物，产生于石油勘探开发行业以及石油化工生产行业过程中，而非自然界固有存在。含油污泥中主要包含油、泥砂和水，其中含水率为20-50％，含油率30-60％，含固率10-40％。我国目前每年原油产量估算为1.6×10^-8吨，而产生的含油污泥约占原油产量的0.5％-1％(每年产生近百万吨的油泥、油砂等)，而由于环保部门的限制油泥外排政策，导致含油污泥等在油罐中长期积存，使得运行装置不堪重负，严重阻碍了油田生产的正常运行。此外，含油污泥成分复杂，其中含有大量的有机污染物、无机物以及大量重金属甚至是具有放射性的毒害物质，而含油污泥难以沉降，这就导致土地结构以及地下水质量均深受影响，既破坏了生态结构，又严重危及了人体的健康。含油污泥还含有各种病原菌、寄生虫卵以及苯的同系物、蒽、芘等剧毒物质，这些物质长时间暴露在空气中将后患无穷。石油等化石能源是不可再生资源，因此对含油污泥进行高效处理以期获得良好的石油采收率不仅符合可持续发展的发展理念，更符合建设环保型社会的发展需要。

专利CN1360969A对碱木质素先后进行了电极氧化、烷基化和磺化改性操作，改性后的木质素表面活性剂在有碱条件下与石油磺酸盐复配后的油水表面张力达到10^-3mN/m，回收的含油率达78％；专利CN1327026A使用了含长碳链脂肪酰胺对木质素磺酸盐进行了化学改性，结果表明其可使油水界面张力达到10^-3mN/m；专利CN1123620C中将木质素磺酸盐分别与石油羧酸盐和烷基苯磺酸盐进行复配，发现复配体系在有碱条件下油水界面张力均可达到达到10^-3mN/m。

上述发明多存在成本高以及需要特定使用条件等诸多限制，本发明所提出的一种复合表面活性剂，旨在降低原料成本并无需在有碱等其他特定条件下即可将油水表面张力降至超低水平，且可进一步提高原油的回收率。

发明内容