一種植物源表面活性劑的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬植物資源利用領(lǐng)域，特別涉及一種綠色非離子表面活性劑的提取方法及 其在原油采收、原油貯藏、原油運(yùn)輸領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 皂莢是一類豆科蘇木亞科皂莢屬（Gteditsia)的植物，全世界約有16種，廣泛分 布于亞洲中部、東南部和南北美洲，主要生長(zhǎng)于路旁或向陽溫暖的地方。在我國(guó)，皂莢屬植 物共有6種2變種，是優(yōu)良的生態(tài)經(jīng)濟(jì)型樹種，南北各省區(qū)都有分布。皂莢莢果和棘刺在醫(yī) 藥、食品和輕工業(yè)領(lǐng)域均有應(yīng)用，其中皂莢棘刺主要含有黃酮、酚類、氨基酸、皂苷等化學(xué)成 分；阜莢莢果主要含有萜類、黃酮類、酚酸類、留體類、糖類、氨基酸、蛋白質(zhì)及多肽、油脂等。 皂莢莢果中的皂苷由親水性的糖鏈和親脂性的皂苷元組成，這一結(jié)構(gòu)決定了其可以作為一 類具有去污性、潤(rùn)濕性、乳化性、起泡性等多種性質(zhì)的表面活性物質(zhì)。
[0003] 根據(jù)公開的專利和文獻(xiàn)報(bào)道，皂莢莢果和棘刺中皂苷提取物主要有以下幾種用 途：
[0004] 中國(guó)專利200510011673. 8公開了一種皂莢皂素的制備工藝及其在配置農(nóng)藥、 絲綢與毛料洗滌劑、洗發(fā)液中的應(yīng)用。中國(guó)專利申請(qǐng)200910020233. 7公開了一種皂莢 總皂苷提取物的制備方法及其在治療肺癌、肝癌、胃癌、大腸癌及白血病中的應(yīng)用。中國(guó) 專利201110282656. 3公開了一種皂角刺提取物水凝膠貼及其制備方法。中國(guó)專利申請(qǐng) 201310233240. 1公開了一種由無患子提取物、皂莢提取物和金銀花提取物組成的中藥環(huán)保 餐具洗滌劑。中國(guó)專利申請(qǐng)201410106059. 9公開了一種由皂莢、無患子醇提取物、苦楝子、 茶籽提取物混合制得的天然植物殺菌劑。
[0005]目前，皂莢皂苷提取物主要以兩種組分形式應(yīng)用于不同領(lǐng)域，一是總皂苷提取物， 主要用于農(nóng)藥、洗滌劑、洗護(hù)等制品的配置原料；另一種是將總皂苷進(jìn)一步分離純化，得到 皂苷單品，工藝復(fù)雜、成本極高高，而且得率較低，只適用于少數(shù)附加價(jià)較高的應(yīng)用領(lǐng)域，如 醫(yī)藥行業(yè)。在我國(guó)，皂莢屬植物分布廣泛，資源量巨大，將其應(yīng)用局限于少數(shù)傳統(tǒng)領(lǐng)域顯然 不能滿足生物資源的充分利用，開發(fā)皂莢資源的應(yīng)用潛力，對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和生態(tài)建設(shè)具有 重要意義。
[0006] 表面活性劑是一類能顯著降低溶劑表面張力和液-液界面張力并具有親水親油 特性和特殊吸附性能的物質(zhì)。表面活性劑用途廣泛，涉及到日常生活和工業(yè)生產(chǎn)的方方面 面，被譽(yù)為"工業(yè)味精"。例如，石油開采在經(jīng)歷了一次采油（能量采油）和二次采油（向 油層注入水、氣，以給油層補(bǔ)充能量）后，利用表面活性劑改善油、氣、水與巖石間的結(jié)合性 能，開采出更多的石油，已經(jīng)成為三次采油中最主要的技術(shù)措施之一。表面活性劑驅(qū)油一般 是通過降低油-水界面張力，改變巖石潤(rùn)濕性，形成水包油型乳化液，提高巖石表面電荷密 度等，提高洗油效率和波及效率，從而提高石油開采效率。
[0007] 目前，用于石油開采的表面活性劑主要是化學(xué)表面活性劑，化學(xué)表面活性劑成本 較低，但自身性質(zhì)也存在一些缺陷，如石油開采最常用的化學(xué)表面活性劑-石油磺酸鹽的 乳化能力很差；另一方面，化學(xué)表面活性劑的生產(chǎn)應(yīng)用造成比較嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，發(fā) 掘新型材料，創(chuàng)造持續(xù)發(fā)展的內(nèi)稟動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下，人們從20世紀(jì)80年代起不斷聚焦生物表面 活性劑的開發(fā)利用。
[0008] 用于三次采油領(lǐng)域的生物表面活性劑迄今尚局限于微生物發(fā)酵產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物， 但微生物驅(qū)油也有其自身缺陷，如油層溫度、有機(jī)碳源、油藏流體毒性影響微生物生長(zhǎng)，采 出石油微生物難以分離，以及微生物代謝物腐蝕管線和采油設(shè)備等，相當(dāng)程度上制約了微 生物采油技術(shù)的應(yīng)用。相比之下，來源于植物的表面活性劑尚未受到足夠重視，除少數(shù)被用 于食品、日用洗滌劑行業(yè)外，尚沒有應(yīng)用到石油工業(yè)之中。
[0009] 本發(fā)明從皂莢莢果、棘刺中提取皂莢總皂苷，基于三次采油助劑中表面活性劑的 普遍規(guī)范，發(fā)現(xiàn)其符合原油開采、貯運(yùn)需要。這一發(fā)明不僅能夠提高原油采收率、降低原油 貯運(yùn)成本，而且對(duì)于顯著提高皂莢屬植物資源利用率、保護(hù)生態(tài)環(huán)境也有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明目的在于提出一種植物源表面活性劑，通過研制成本較低、工藝流程簡(jiǎn)單 的皂莢總皂苷提取物加工工藝，根據(jù)其表面張力、界面張力、環(huán)境適應(yīng)性、乳化活性、潤(rùn)濕性 等一系列表面活性性質(zhì)，拓展其在原油采收和貯運(yùn)工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0011] 一種植物源表面活性劑的應(yīng)用，所述植物源表面活性劑直接作為原油采收、原油 貯存或原油運(yùn)輸過程中的添加劑；
[0012] 或，所述植物源表面活性劑作為活性成份用于制備原油采收、原油貯存或原油運(yùn) 輸過程中的添加劑。
[0013] 所述添加劑為用于提高原油采收率的原油乳化劑、原油解吸劑、原油驅(qū)油劑或采 油助劑，降低原油運(yùn)輸阻力的原油流動(dòng)性能改進(jìn)劑、原油乳化劑、原油降凝劑，降低原油儲(chǔ) 罐重油凝沉的原油乳化劑、原油降凝劑，原油運(yùn)輸管道及儲(chǔ)罐金屬表現(xiàn)清潔劑，石油污染處 理劑中的一種。
[0014] 植物源表面活性劑為植物器官或組織內(nèi)貯藏的一類化學(xué)物質(zhì)，為非離子型表面活 性劑，具有降低水、溶液、流體的表面張力，增強(qiáng)可溶解物質(zhì)的溶解性、起泡性、乳化性，提高 固體表面的水潤(rùn)濕性以及改善溶質(zhì)或顆粒物的分散性等特性。
[0015] 在高溫或高鹽環(huán)境中具有穩(wěn)定性，且具有環(huán)境友好，易被降解的特點(diǎn)。
[0016] 所述植物源表面活性劑溶液中的溶質(zhì)、精制的植物源表面活性劑濃縮液中的溶 質(zhì)、植物源表面活性劑固體、精制的植物源表面活性劑固體中總皂苷質(zhì)量含量在30 %~ 90%間，其余為萜類、黃酮類、酚酸類、留體類、糖類、氨基酸、蛋白質(zhì)、多肽、油脂中的一種或 二種以上。
[0017] 所述總皂苷中各種單體皂苷的皂苷元均為齊墩果酸或刺囊酸，鏈接皂苷元的糖鏈 為鼠李糖、葡萄糖、阿拉伯糖、木糖醇等或這些糖苷的組合中的一種或二種以上。
[0018] 皂莢皂苷提取物的提取方法步驟如下：粉碎莢果或棘刺，甲醇或乙醇水溶液 (30%~100% )作浸提劑，料液比1:10~40,在超聲波功率0. 1~0. 5W/cm2和浸提溫度 30~60°C條件下，提取時(shí)間10~60min，得有機(jī)溶劑提取物；有機(jī)溶劑提取物溶于水，用泡 沫分離技術(shù)在進(jìn)料濃度2~4g/L，氣速0. 6~0. 8L/min，進(jìn)料高度比0. 4~0. 8的條件下 分離水浸提物，得皂苷粗提液。
[0019] 一種皂莢提取物皂苷的提取純化方法，步驟如下：粉碎莢果或棘刺，水溶液作浸提 劑，料液比1:10~40,在超聲波功率0. 1~0. 5W/cm2和浸提溫度30~60°C條件下，提取 時(shí)間10~60min，得水溶液提取物；將水溶液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮到一定程度，先加入醇溶液使?jié)?度為50 %~60 %，可除去淀粉等雜質(zhì)，除去析出的沉淀；繼續(xù)加入醇溶液，使醇溶液濃度大 于75%，可使蛋白質(zhì)、色素等雜質(zhì)析出，得到相對(duì)純化的皂苷溶液，經(jīng)紫外分光光度計(jì)檢測(cè) 皂苷純度為40 %~50%。
[0020] 一種皂莢提取物皂苷的提取純化方法步驟如下：粉碎莢果或棘刺，甲醇或乙醇水 溶液作浸提劑，料液比1:10~40,用微波輔助加熱提取，提取功率300~700W，提取時(shí)間 3~7分鐘；所得有機(jī)溶劑提取物用非極性大孔吸附樹脂（如PHD-100型）分離純化，吸附 流速為〇. 5~1.0 mL/min，吸附液用量與樹脂體積比為1:1，洗脫劑為70 %~80 %的甲醇溶 液，解吸時(shí)間為40~60min ;洗脫液濃縮干燥，得淺棕色粉末狀的提取物，提取物含有皂苷 及其它物質(zhì)，其中總皂苷含量可達(dá)60%~85%。
[0021] 一種皂莢提取物總皂苷的提取純化方法步驟如下：粉碎莢果或棘刺，過60~80目 篩，用75%甲醇做超臨界CO 2萃取皂苷的夾帶劑，得皂苷粗提液，皂苷提取率為2. 31 %。利 用微濾與納濾相結(jié)合的膜分離技術(shù)，純化皂苷粗提液，冷凍干燥得淺棕色粉末狀的粗皂苷， 其中皂苷含量為52. 1%。所得提取物含有皂苷及其它物質(zhì)。
[0022] 皂莢皂苷提取物具有很強(qiáng)的乳化活性、潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)能力，能夠用于表面活性劑采油 領(lǐng)域。在表活性劑采油過程中，皂苷溶液可與原油在水油兩相流動(dòng)剪切條件下，形成水包油 型乳化液，改善水油兩相流度比，提高波及系數(shù)；皂莢皂苷溶液可以使原油與巖石間的潤(rùn)濕 接觸角增加，使巖石表面由油潤(rùn)濕或中性潤(rùn)濕向水潤(rùn)濕性轉(zhuǎn)變，可降低油滴在巖石表面的 粘附力，提高洗油效率。通過提高波及系數(shù)和洗油效率，提高石油采出率。
[0023] 皂莢提取物總皂苷具有潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)能力和很強(qiáng)的乳化活性，能夠參與鉆井液配置， 提高鉆井液性能。鉆井液在鉆井過程中要起到攜帶鉆肩、潤(rùn)滑鉆頭、平衡地層壓力和保護(hù)井 壁等作用，因此鉆井液的性能對(duì)鉆井效率、防止事故起到關(guān)鍵作用。鉆井液中加入潤(rùn)濕能力 和乳化活性較強(qiáng)的皂苷溶液，可以提高泥漿的潤(rùn)濕性、乳化穩(wěn)定性、分散性等，并能保護(hù)設(shè) 備和加快鉆速以及防止鉆井中卡鉆和塌井現(xiàn)象的發(fā)生，具有舉足輕重的地位。
[0024] 隨著石油開采，稠油所占的比例越來越大，稠油黏度較高，這給石油輸運(yùn)帶來很大 的困難并消耗較多能量。目前，一個(gè)重要的解決辦法是在稠油輸運(yùn)中使用表面活性劑乳化 降黏，使原油與表面活性劑溶液形成水包油型乳狀液，這一形態(tài)比原油的粘度降低2~3個(gè) 數(shù)量級(jí)，從而有效改善輸送過程中的流動(dòng)性。皂莢提取物總皂苷具有