專利名稱：一種鉆井液用陽離子烷基糖苷的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種烷基糖苷衍生物的制備方法，特別是涉及一種陽離子烷基糖苷的制備方法，屬油田化學(xué)鉆井液處理劑技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
陽離子烷基糖苷是利用非離子烷基糖苷生產(chǎn)的一類鉆井液處理劑，它不僅原料豐富、廉價(jià)，而且性能優(yōu)良、生物降解性好，近年來逐漸引起了國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。美國專利(US5773595)于1998年6月30日公開了利用十二烷基糖苷與陽離子醚化劑3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨在氫氧化鈉的催化下反應(yīng)，一步法制備了陽離子烷基葡萄糖苷的方法。該方法工藝簡單，但反應(yīng)時(shí)間長，需要46h，轉(zhuǎn)化率只有75%。美國專利(US5138043)于1992年8月11日公開了一種利用烷基糖苷和表氯醇在BF3的催化作用下反應(yīng)生成氯代醇糖苷中間體，然后與過量的十二烷基叔胺在丁醇溶液中反應(yīng)34h，最終得到陽離子烷基糖苷的方·法。該方法反應(yīng)時(shí)間長，反應(yīng)后需要真空脫去過量的十二烷基二甲基叔胺，成本較高。日本專利(JP03287596)于1991年12月18日公開了一種利用烷基多苷與丙烯腈反應(yīng)，然后催化加氫生成3-氨基丙基烷基多苷，再利用氯甲烷或硫酸二甲酯對其進(jìn)行季銨化反應(yīng)得到陽離子型烷基多糖苷表面活性劑的方法，但該反應(yīng)過程要在10. 13MPa、120°C下進(jìn)行，反應(yīng)條件較苛刻，反應(yīng)不易控制。德國專利(DE4413686)于1995年10月26日公開了一種采用溶劑存在條件下，烷基多苷與(3-氯-2-羥丙基)三甲基銨氯，或(2，3-環(huán)氧丙基)三甲基銨氯反應(yīng)的方法，但是該反應(yīng)采用的單體不易制得，而且溶劑的存在對環(huán)境造成一定影響。中國專利(ZL92100081. 2)于1993年7月21日公開了利用葡萄糖水溶液與自制的氯代醇反應(yīng)生成氯代醇糖苷，進(jìn)而與高級叔胺反應(yīng)來制備陽離子烷基糖苷的方法。該方法中各步反應(yīng)均采用1:1的物料配比，不利于反應(yīng)的進(jìn)行?！渡虾；ぁ?007年第4期介紹了含葡萄糖基的陽離子表面活性劑的合成，研究表明，合成產(chǎn)物的性能良好，但合成工藝路線較繁瑣，且原料轉(zhuǎn)化率不高?！毒?xì)化工》2010年第11期介紹了烷基糖苷季銨鹽的合成與表征，該工藝反應(yīng)過程中用到有機(jī)溶劑，對環(huán)境造成一定影響。沈陽化工學(xué)院蔣春瑛等人，采用環(huán)氧氯丙烷與葡萄糖水溶液在對甲苯磺酸催化下反應(yīng)生成氯代醇糖苷中間體，然后與叔胺在水溶液中反應(yīng)20-40h，合成出陽離子烷基糖苷產(chǎn)品。綜合以往各方法，反應(yīng)時(shí)間都很長，反應(yīng)條件苛刻，反應(yīng)過程中用到有機(jī)溶劑，影響環(huán)境，并且最終產(chǎn)率都不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鉆井液用陽離子烷基糖苷的制備方法，該方法采用水做溶劑進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間較短、條件溫和、減輕了對環(huán)境的不利影響且終產(chǎn)率較高。具體步驟如下(I)將摩爾比是環(huán)氧氯丙烷水催化劑為I: (12 20): (O. 02 O. 12)的原料投入到反應(yīng)器中，在溫度為60 100°C條件下，進(jìn)行水解反應(yīng)3 8h，得到3-氯-1，2-丙二醇的水溶液，為無色透明液體；
(2)將摩爾比是烷基糖苷3-氯-1，2-丙二醇為I: (O. 5 5)的原料在溫度為80 110°C條件下，進(jìn)行反應(yīng)O. 5 4. Oh后，得到氯代醇糖苷的水溶液，為無色或淡黃色透明粘桐狀液體；(3)將上述氯代醇糖苷的水溶液用中和劑中和到pH值為6 9，將叔胺加入到氯代醇糖苷水溶液底部，氯代醇糖苷與叔胺摩爾比為I :(0. 2 I. 2)，在溫度為40 80°C，常壓下反應(yīng)3 10h，得到淡黃色透明的陽離子烷基糖苷水溶液。所述的烷基糖苷為甲基糖苷、乙基糖苷、乙二 醇糖苷、丙基糖苷、丁基糖苷中的一種。所述的催化劑是無機(jī)酸、有機(jī)酸或無機(jī)酸與有機(jī)酸復(fù)配的混合酸中的一種。所述的無機(jī)酸是硫酸、硝酸、磷酸中的一種。所述的有機(jī)酸是對甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、氨基磺酸中的一種。所述的中和劑為NaOH、KOH、Na2CO3中的一種。所述的叔胺為三甲胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺、己基二甲基叔胺、辛基二甲基叔胺、癸基二甲基叔胺、十二烷基二甲基叔胺中的一種。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用烷基糖苷、3-氯-1，2-丙二醇與叔胺在以水為溶劑的條件下制備陽離子烷基糖苷，因?yàn)榉磻?yīng)過程中以水為溶劑，工藝操作簡單且環(huán)保，反應(yīng)條件溫和，操作時(shí)間短，將其應(yīng)用到鉆井液中是一種優(yōu)良的頁巖抑制劑。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I在裝有溫度計(jì)、冷凝管、攪拌器的500mL四口燒瓶中，加入環(huán)氧氯丙烷0.2mol、蒸懼水2. 4mol和對甲苯磺酸O. 004mol,在常壓，溫度60 °C下反應(yīng)3h,得到無色透明的3-氯-1，2-丙二醇的水溶液；降至室溫，加入甲基糖苷O. 40mol，在常壓，溫度80°C下反應(yīng)O. 5h，得到無色透明氯代醇糖苷粘稠狀液體；降至室溫，用飽和氫氧化鈉水溶液中和到PH 7 ;然后將O. 04mol濃度為33. 3%的三甲胺水溶液通過自制滴液裝置加入到氯代醇糖苷水溶液底部，控制在Ih內(nèi)加料完畢；在溫度為40°C下，反應(yīng)3h，得到陽離子甲基葡萄糖苷淡黃色透明液體，處理后產(chǎn)品收率為95. 25%。實(shí)施例2"10步驟與實(shí)施例I相同，具體反應(yīng)物質(zhì)和反應(yīng)條件及產(chǎn)品收率如表I所示表I反應(yīng)物質(zhì)用量、反應(yīng)條件以及產(chǎn)品收率表
權(quán)利要求
1.一種鉆井液用陽離子烷基糖苷的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)將摩爾比是環(huán)氧氯丙烷水催化劑為I:(12 20): (O. 02 O. 12)的環(huán)氧氯丙烷水催化劑投入到反應(yīng)器中，在溫度為60 100°C條件下，進(jìn)行水解反應(yīng)3 8h，得到3-氯-1，2-丙二醇的水溶液； (2)將摩爾比為I:(O. 5 5)的烷基糖苷與上述步驟(I)制得的3-氯-1，2-丙二醇在溫度為80 110°C條件下，進(jìn)行反應(yīng)O. 5 4. Oh后，得到氯代醇糖苷的水溶液； (3)將上述步驟(2)制得的氯代醇糖苷的水溶液用中和劑中和到pH值為6 9，將叔胺加入到氯代醇糖苷水溶液底部，氯代醇糖苷與叔胺摩爾比為I :(0. 2 I. 2)，在溫度為40 80°C，常壓下反應(yīng)3 10h，得到陽離子烷基糖苷水溶液。
2.如權(quán)利要求I所述的一種鉆井液用陽離子烷基糖苷的制備方法，其特征在于所述的烷基糖苷為甲基糖苷、乙基糖苷、乙二醇糖苷、丙基糖苷、丁基糖苷中的一種。
3.如權(quán)利要求I所述的一種鉆井液用陽離子烷基糖苷的制備方法，其特征在于所述的催化劑是無機(jī)酸、有機(jī)酸或無機(jī)酸與有機(jī)酸復(fù)配的混合酸中的一種。
4.如權(quán)利要求3所述的一種鉆井液用陽離子烷基糖苷的制備方法，其特征在于所述的無機(jī)酸是硫酸、硝酸、磷酸中的一種；所述的有機(jī)酸是對甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、氨基磺酸中的一種。
5.如權(quán)利要求I所述的一種鉆井液用陽離子烷基糖苷的制備方法，其特征在于所述的中和劑為NaOH、KOH、Na2CO3中的一種。
6.如權(quán)利要求I所述的一種鉆井液用陽離子烷基糖苷的制備方法，其特征在于所述的叔胺為三甲胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺、己基二甲基叔胺、辛基二甲基叔胺、癸基二甲基叔胺、十二烷基二甲基叔胺中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鉆井液用陽離子烷基糖苷的制備方法，屬油田化學(xué)鉆井液處理劑技術(shù)領(lǐng)域。步驟如下(1)將摩爾比是環(huán)氧氯丙烷水催化劑為1:(12～20):(0.02～0.12)的原料在溫度60～100℃下反應(yīng)3～8h，得到3-氯-1,2-丙二醇的水溶液；(2)將摩爾比為1:(0.5～5)的烷基糖苷與上述3-氯-1,2-丙二醇在溫度80～110℃下反應(yīng)0.5～4.0h后，得到氯代醇糖苷的水溶液；(3)將上述氯代醇糖苷的水溶液用中和劑中和到pH值為6～9，加入叔胺，氯代醇糖苷與叔胺摩爾比為1(0.2～1.2)，在溫度40～80℃、常壓下反應(yīng)3～10h，得到陽離子烷基糖苷水溶液。其頁巖抑制性能優(yōu)異，濃度為1%的水溶液，在120℃下，頁巖一次回收率95.55%，二次回收率94.70%，相對回收率達(dá)99.11%。
文檔編號C09K8/035GK102786561SQ201210273639
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月2日
發(fā)明者司西強(qiáng), 張麒麟, 王中華, 甄劍武, 趙虎, 雷祖猛, 魏軍 申請人:中國石化集團(tuán)中原石油勘探局鉆井工程技術(shù)研究院, 中國石油化工股份有限公司