[發(fā)明專(zhuān)利]一種生物表面活性劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310286865.4
• 申請(qǐng)日: 2013-07-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103331127A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張松平;蘇志國(guó);劉祥玉;張羽飛;張貴鋒;王平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所
• 主分類(lèi)號(hào): B01F17/30
• 分類(lèi)號(hào): B01F17/30;C09K8/584;C12P21/06
• 代理公司: 北京品源專(zhuān)利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯桂麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種表面活性劑及其制備方法，具體地，本發(fā)明涉及一種驅(qū)油用脂肽類(lèi)生物表面活性劑及其制備方法。

背景技術(shù)

長(zhǎng)期以來(lái)，石油一直是人類(lèi)賴(lài)以生存的主要能源，因而是一種極為重要的戰(zhàn)略資源，對(duì)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高具有重要作用，被稱(chēng)之為工業(yè)的血液。近年來(lái)，盡管全世界都在積極開(kāi)發(fā)和應(yīng)用新型能源，但石油的消耗在總能源中所占的比例逐年增加。石油是一種非再生的化石能源，我國(guó)原油資源相對(duì)匱乏，而且目前絕大部分的油田需進(jìn)一步開(kāi)采，因而如何提高石油采收率，彌補(bǔ)原油短缺，對(duì)于石油的穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

傳統(tǒng)的原油開(kāi)采可分為三個(gè)階段：第一階段是指原油靠地層的壓力噴發(fā)出來(lái)，其采收率約為15%左右；在自噴的后期，可以將水由水井注入來(lái)維持地層的壓力，稱(chēng)之為二次采油，其采收率大約為15%～20%；傳統(tǒng)的一次采油和二次采油后，在油藏中的殘余油仍占原油原始地質(zhì)儲(chǔ)量（Origin?Oil?In?Place,OOIP）60%～70%，需要用物理和化學(xué)的方法進(jìn)行驅(qū)替，這些方法統(tǒng)稱(chēng)為三次采油，又稱(chēng)強(qiáng)化采油技術(shù)（Enhanced?Oil?Recovery,EOR）。

三次采油主要是通過(guò)加入化學(xué)物質(zhì)來(lái)改善油、氣、水及巖石相互之間的性能，進(jìn)而提高原油的采收率。1979年在對(duì)國(guó)外五個(gè)主要石油生產(chǎn)國(guó)十余種三次采油方法篩選標(biāo)準(zhǔn)綜合分析的基礎(chǔ)上，對(duì)我國(guó)23個(gè)主要油田進(jìn)行了三次采油方法的初篩選，之后又根據(jù)我國(guó)油田特點(diǎn)，確定了化學(xué)驅(qū)油作為我國(guó)三次采油的主攻技術(shù)。目前常用的方法主要有堿驅(qū)、聚合物驅(qū)、表面活性劑驅(qū)以及二元驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)等，其中表面活性劑發(fā)揮著重要的作用。

通常，選用的表面活性劑主要集中在石油磺酸鹽、石油羧酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽、生物表面活性劑等幾大類(lèi)上。其中前三種均為來(lái)自石油的化學(xué)合成表面活性劑?；瘜W(xué)合成表面活性劑由于難以生物降解，也給環(huán)境帶來(lái)了巨大的危害。與化學(xué)表面活性劑相比，生物表面活性劑由于其具有環(huán)境友好、生物可降解、低毒、高乳化性和選擇性等顯著優(yōu)點(diǎn)，在三次采油中展示了廣闊的應(yīng)用前景。

如CN?102352227?A提供了一種酯肽生物表面活性劑的制備方法：枯草芽孢桿菌（Bacillus?subtilis）在溫度30℃-40℃，pH=7.0-7.5的條件下，發(fā)酵35-55小時(shí)后得到濃度為0.084wt%的脂肽類(lèi)生物表面活性劑。該脂肽表面活性劑的CMC值為33mg/L，能將原油與水的界面張力降低到1mN/m左右。但是通過(guò)發(fā)酵生產(chǎn)生物表面活性素，發(fā)酵條件比較復(fù)雜，并且生產(chǎn)周期很長(zhǎng)，最終獲得的活性物質(zhì)濃度很低，增加了濃縮和提純的成本。

基于發(fā)酵生產(chǎn)生物表面活性劑的缺點(diǎn)，通過(guò)化學(xué)合成或酶催化的方法制備脂肽類(lèi)表面活性劑不但保留了低毒性和可降解性的優(yōu)點(diǎn)，而且克服了生物表面活性劑的缺點(diǎn)。CN?1498939?A中以十八胺和丙烯酸甲酯為原料，在60-62℃下反應(yīng)回流6h，再經(jīng)濃縮得N-十八烷基丙氨酸鉀。該氨基酸基表面活性劑與聚丙烯酰胺復(fù)配后，與原油的界面張力能夠達(dá)到10^-3-10^-4mN/m，提高原油采收率為15%-30%。然而，上述制備過(guò)程中所使用的原料價(jià)格十八胺和丙烯酸甲酯相對(duì)較貴，制備的表面活性劑若應(yīng)用于采油中會(huì)導(dǎo)致成本過(guò)高。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種生物表面活性劑，其采用來(lái)源廣泛價(jià)格低廉的蛋白質(zhì)基原料進(jìn)行酰胺化制備一種分子量分布合理、具有很高界面活性且適用于油田需要的酯肽類(lèi)表面活性劑。本發(fā)明所提供的作為驅(qū)油劑的生物表面活性劑，具有制備工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備投資小，產(chǎn)品成本低，與聚合物、堿的兼容性好，體系穩(wěn)定，現(xiàn)場(chǎng)配置方便等特點(diǎn)。

本發(fā)明提供的生物表面活性劑，其為通式（I）的化合物：

其中，R選自取代的或未取代的C₉～C₁₇的烷基或取代的或未取代的芳基中的1種；R′和R〞為氨基酸的側(cè)鏈；n為0～2000的整數(shù)。

優(yōu)選地，所述R選自C₉～C₁₇的烷基或苯基中的1種。

本發(fā)明的目的之一還在于提供所述的生物表面活性劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)將蛋白粉進(jìn)行水解制備出不同水解度的多肽；

(2)在低溫下，將酰氯加入到步驟(1)所得的水解液中，反應(yīng)過(guò)程中使反應(yīng)液pH保持為8-10.5，例如為8.01-8.2、8.1-8.3、8.4-8.6、8.9-9.1、9.2-9.4、9.5-9.6、9.8-9.95等；