【技术】中国首批二氧化碳响应型烷基脒表活剂成功投产

时间：2024-01-09 08:39 | IESD表面活性剂和洗涤剂展

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近日，国内首批10吨二氧化碳响应型烷基脒表活剂成功问世。这项成果不仅填补了国内该领域空白，也一举攻克了油气田开发用表面活性剂界面活性无法智能调控这一世界级难题。经检测，活性可控烷基脒表活剂各项指标均达到国际先进水平，标志着中国石油在新一代活性可控型驱油表活剂研发领域保持国际领先地位。

烷基脒由于合成工艺复杂，成本高昂，难以批量生产。2022年，烷基脒定制加工国际市场公开报价为每吨50万元至70万元。为打破这一局面，依托中国石油“活性可控表面活性剂性能调控机理研究”课题，中国石油勘探开发研究院、大港油田滨港公司与天津大学、南京师范大学、南京大学等多所高校联手，以智能活性可控表面活性剂为研究对象，开展“产学研用”自主创新。

在已经建立并获得的烷基脒表活剂全链条合成工艺专利群的基础上，创新团队建立烷基脒表活剂全链条合成工艺，研制6种长链烷基脒新产品，自主研发了烷基脒碳酸氢盐、石油磺酸盐以及环烷酸多组分复配技术，创新发展了驱油表面活性剂界面行为智能调控理论，构建了“二氧化碳响应脒基分子开关”分子动力学模型。新一代智能型烷基脒表面活性剂能够通过二氧化碳双向调节驱油体系的界面活性，具有油藏条件下高活性和地面条件下低活性的特性，实现了自发泡、自破乳等智能功能，主要技术指标处于国际先进水平，为油田CCUS-EOR工程建设、低渗透油藏气驱气窜防控、稠油油藏高效开发等开辟了新途径，为老油田提高采收率提供了新支撑。

为了推进科研成果工业化，大港油田滨港公司作为石油工程技术服务企业，抽调10名专家骨干成立工作专班，攻克了合成温度控制难度大、真空度稳定性不够、冷凝系统调节能力差等活性可控烷基脒规模生产的8项技术难题。同时，成功建立中试生产线，并顺利投产，合成产品5釜次，产品收率超过90%，获得了10吨烷基脒目标产品。

据悉，项目已经形成了一整套完整的生产工艺，建成了可实现批量生产的智控生产线。今明两年，将重点在大港油田、辽河油田开展试验，全力助力油田稳产上产。

开关型表面活性剂

开关型表面活性剂可控制“表面活性”的开与关，易于分离、回收利用，是一种绿色表面活性剂。常见的开关有酸碱开关、电化学开关、光化学开关、温控开关等。

Jessop课题组首次报道了一类CO2/N2开关的脒基表面活性剂。中性烷基脒在水和CO2存在下能形成烷基脒碳酸氢盐阳离子表面活性剂，后者在通入N2或加热条件下分解为中性烷基脒。CO2/N2开关表面活性剂自报道以来备受青睐，目前已有许多文献报道它在乳液聚合、纳米材料合成、泡沫等领域的应用。表面活性剂除了开关性以外，自身的表面性能对其在各个领域中的应用也有很大的影响。

烷基脒表活剂优异性能

（1）烷基脒表面活性剂具有超高的降低表面张力效率和效能，十二烷基脒碳酸氢盐和羧酸盐在去离子水中的CMC（临界胶束浓度）为0.04～0.6mmol/L 之间，γcmc（表面张力）能达到25mN/m 以下，与部分含氟、含硅表面活性剂相当。

注：实验结果表明，与相同疏水尾链的季铵盐表面活性剂DTAC相比，烷基脒碳酸氢盐具有更低的CMC（临界胶束浓度）、更高的吸附效能及吸附效率、更高的降低表面张力效能及效率，它的亲水头基（脒基）对提高表面活性剂的表面性能起到了关键作用。

（2）烷基脒表面活性剂具有一定的耐盐性，在0.5%～5.0%（w）NaCl溶液中十二烷基脒丙酸盐的CMC（临界胶束浓度）与γcmc（表面张力）基本保持不变。

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