石油磺酸盐属于一种阴离子表面活性剂,因其生产成本低,表面活性高,驱油能力强,因此广泛应用于三次采油过程。现阶段石油磺酸盐制备技术主要有液相磺化和气相磺化,其中气相磺化由于不使用有机溶剂,无废酸产生,已经逐渐成为主流的磺化技术。但传统气相磺化反应器为降膜式反应器,存在相间传质、混合效果差、体系粘度变化大,导致相间传质、混合效果与磺化反应速率不匹配。鉴于超重力反应器在强化传质和混合方面的优势,本课题提出采用超重力反应器强化气相磺化过程,调控传质、混合与反应速率相匹配,以解决传统气相磺化过程过磺化、结焦、连续生产困难等问题。主要研究内容和结论如下:1)超重力气-液磺化制备石油磺酸盐工艺研究。搭建S03气体发生装置以及超重力气相磺化装置;考察了各操作参数:如超重力反应器转速(N)、液相进料速度(Q)、反应温度(T)、SO3浓度(ζ)、老化时间(t)等对气相磺化效果的影响规律。获得较优工艺条件为:N=1800 rpm,Q=60 mL·min-1,T=60℃,ζ=4.0v%,t=60min。在此条件下,石油磺酸盐产品活性物含量为43.5%,未磺化油含量为47.3%,产品指标优于工业产品。2)中和工艺初步优化研究。考察中和工艺参数:中和剂种类、中和温度(T’)、搅拌转速(N’)、碱液浓度(c)对活性物含量的影响规律,获得了较优中和工艺条件:T’=60℃,N’=1000rpm,c=40w%。此外,对比了氨水和NaOH溶液的中和效果,结果表明中和剂种类(氨水和NaOH)对产品活性物含量影响较小,两者都适用于该中和过程。3)原料油与产品组分分析。对原料油、磺化粗产品进行组成分析,得到了相对原子质量分布图,所含杂原子化合物种类,碳数分布和等价双键数(DBE)关系图。结果表明石油磺酸盐活性物主要以含杂原子化合物O3S1为主,其DBE ≥ 4组份丰度较高,对应结构通常是烷基苯、烷基萘磺酸盐,在未磺化油中DBE=4,DBE=5的化合物含量较高。结果表明绝大部分高不饱和芳烃已经被磺化,说明不饱和度越高的烃类越容易被磺化,因此未磺化油组成中大部分为饱和度不高的环烷烃。通过研究磺化工艺、中和工艺以及原料油与产品组分分析,获得了磺化和中和工艺的较优工艺条件,以及原料油与磺化产品组分信息,为工艺放大和原料调配提供基础参数和指导。