生物表面活性剂及在油田中的应用
杨丽1,李建波2
(1.西南石油学院研究生院应用化学,四川新都;2.西南石油学院)
摘要:生物表面活性剂是由微生物产生的一种生物大分子物质,具有一些优于化学合成表面活性剂的特性,其应用前景十分广阔。
本文简述了其种类、特性、生产方法及在石油工业中的应用。
关键词:生物表面活性剂;性能;种类;石油工业;应用
表面活性剂是一种两亲性分子,据其来源的不同,可分为化学合成、生物合成及天然表面活性剂三类。
化学合成表面活性剂以有机化学为基础,其性能和成本依赖于原料的性质和价格。
生物表面活性剂是微生物在一定条件下产生的集亲水和疏水基于一体的代谢产物,不但具有降低表面张力的特点,而且还能被微生物降解,在特殊的工亚领域中能克服化学合成表面活性剂的某些不足。
1生物表面活性剂
1.1分类
化学合成表面活性剂是据极性基团分类,而生物表面活性剂则依据化学组成和微生物来源分类。
其据亲水基的不同可以分为五大类[1]:糖脂、脂肪酸和磷脂、脂肽和脂蛋白、多聚和特殊生物表面活性剂。
1.2特点
生物表面活性剂分子[2]通常比化学合成表面活性剂化学结构更为复杂和庞大,单个分子占据更大的空间,因而显示出较低的临界胶束浓度。
其与化学合成表面活性剂相比,除具有用量少、可用微生物方法引入化学方法难以合成的新化学基团等特点外还具有以下优点[3]:
¹无毒或低毒;
º可生物降解,对环境不造成污染;
»结构多样化,可以用于特殊领域;
¼可以从工业废物中生产,有利于环境治理;
½在极端温度、pH值、盐浓度下具有很好的选择性和专一性;
¾不致敏、可消化、可用作化妆品、食品和功能食品的添加剂;1.3制备途径
1.3.1微生物发酵法
发酵法生产生物表面活性剂与其它微生物产品生产过程基本相同,包括培养发酵、分离提取和产品纯化三大步骤。
大多数微生物发酵产生的表面活性剂的分离提取、纯化都有一些类似的方法,如萃取、盐析、离心沉淀、结晶以及冷冻干燥等。
微生物发酵生产表面活性剂在技术和经济上都非常可行,适合大量生产。
1.3.2酶法合成
与微生物方法相比较,酶法合成的表面活性剂分子多是一些结构相对简单的分子,但同样具有优良的表面活性,酶法合成还具有反应专一性强、副反应少、产物容易分离纯化等优点。
1.3.3从动植物材料中提取
目前,应用于食品、医药和化妆品工业的磷脂、卵磷脂类等生物表面活性剂是从蛋黄或大豆中分离提取而来,这类生物表面活性剂的来源都是天然生物原料,受到原料的限制,难以大量生产。
2生物表面活性剂在石油工业中的应用
生物表面活性剂有着非常广泛的应用,能用于许多行业中,目前应用最广泛的是石油工业[4]。
2.1提高石油采收率
生物表面活性剂在石油工业中最主要的应用是提高石油采收率(MERO)。
现阶段大多数油田已经进入二次驱油的中后期,但仍有大约70%的原油滞留在储油层中,所以提高采收率是当今石油工业的重要研究领域。
微生物可以通过以下几种方式提高石油采收率:
¹改变重烃组分的润湿性;(下转第18页)
y收稿日期:2005-11-15
作者简介:杨丽(1980-),女,四川简阳人,西南石油学院应用化学专业研究生在读。
合成:
切断目标分子方法:
¹一般在目标产物分子中有官能团的地方切断;
º在带支链的地方切断;
»切断后得到的结构单元合成分子是合理的;
¼切断过程中可以转化官能团,使目标分子换成一种更易合成的前提化合物或易得的原料;
½一个好的切断应满足有合理的反应机理,步骤少,有认可的原料等条件。
参考文献
[1]曾昭琼主编.有机化学[M].高等教育出版社,第4版,20041
[2]王玉枝等主编.有机分析[M].湖南大学出版社,第1版,20041
[3]王秋安主编.高等有机化学[M].化学工业出版社,第1版,20041
[4]薛永强等编.现代有机合成方法与技巧[M].化学工业出版社,第1版,20031
The use of chtracking back method in synthesizing organic compounds
SH UAN G X i
(Department of Biology and Chemistry,H e Tao University,Lin He015000,China) Abstract:One of the method desiging the tracks of synthesizing organic compounds,tracking back methods ,the constitutioned formuler of the molecule which was wanted to be systhesized(target molecule)w as cut into molecule which have sim ple constitutional formulars.Then the sy nthesizing tracks were desig ed based on those simple molecules.T he cutting skilles were also ex plained.
Key word:targ et molecule;tracking back method;organic compound systhesis
(上接第24页)
º通过降解长链饱和烃类降低原油粘度;
»产生溶解岩石,增大绝对渗透率的酸性物质;
¼产生可以增大油藏压力及降低原油粘度的气体;
2.2防止结蜡
三次驱油开采出原油含有较多的石蜡和沥青质,这些高分子物质在油井和输油管道中的沉积给原油开采和集输造成了很大问题,大多数油田采用加热或添加化学除蜡剂的方法来解决。
但其成本较高,后续处理困难,而生物表面活性剂的使用能很好的解决这一难题。
2.3破乳
原油的破乳对石油开采、集输和加工过程十分重要。
因为原油乳状液含水及含一些溶于水的杂质,会增加泵、管线和储存罐负荷,引起金属表面腐蚀和结垢,同时排放水中含油会造成环境污染和油的浪费。
因此无论从经济角度,还是从环境保护角度来看,都需对原油进行破乳处理和污水除油处理。
传统的化学破乳剂一般为高分子难降解的有机物,对环境污染大,而利用生物表面活性剂破乳符合环保生产的要求[5]。
参考文献
[1]梁治齐、宗惠娟、李金华.功能性表面活性剂.北京:中
国轻工业出版社,2002,(4)1
[2]陈坚、华兆哲、伦世仪.生物表面活性剂在环境生物工
程中的应用.环境科学,1996,17(4):84-871
[3]伍晓林、陈坚、伦世仪.生物表面活性剂在提高原油采
收率方面的应用.生物学杂志,2000,17,(6):25-281 [4]丁历孝、何国庆、孔青等.微生物产生的生物表面活性
剂及其应用研究.生物技术,2003,13(5):52-541[5]徐美娟、易贤辉.纸浆造纸废水的微生物絮凝剂.纸和造纸,2003(5):53-561。