CN101134893A - 用于稠油水热裂解的催化降粘剂的制备方法 - Google Patents

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陈艳玲
吴川
王元庆
杨超
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Abstract

本发明涉及一种用于稠油水热裂解的降低稠油粘度的降粘剂的制备方法。用于稠油水热裂解的催化降粘剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：1)原料的选取：按钼盐∶蒸馏水∶浓度为1～5mol/L的碱溶液∶芳环酸＝1～2克∶10～20mL∶8～10mL∶15～30mL，选取钼盐、蒸馏水、碱溶液和芳环酸原料，备用；2)将钼盐溶于蒸馏水中，在80～120℃下搅拌水浴加热，缓慢滴加碱溶液，调节pH值为9～14，反应15min－60min；然后缓慢滴加芳环酸，恒温反应4～6h，蒸馏除去水，即得用于稠油水热裂解的催化降粘剂。本发明具有普适性强、降粘效果好、制备工艺简单的特点。

Description

用于稠油水热裂解的催化降粘剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于稠油水热裂解的降低稠油粘度的降粘剂的制备方法。
背景技术
水热裂解反应的概念最早由加拿大科学家Hyne等人1983年提出，他们发现油砂中的稠油在高温水蒸气的作用下发生脱硫、脱氮、加氢、开环以及水煤气转换等一系列反应，并将这些反应统称为水热裂解反应。
随后，Hyne及其合作者对比研究了镍、钼、铜、锌、锰和铁等金属离子在模拟注蒸汽条件下，对加拿大和委内瑞拉稠油水热裂解反应的催化作用。Rivas等将过渡金属盐溶液用作蒸汽采油工艺添加剂，发现镍盐添加剂能增加产气量，降低稠油的黏度。Clark等利用水和过渡金属催化剂改质沥青质原油，结果发现水基Fe(II)添加剂可阻止通过耦合反应生成不溶产物，并有可能促进H在有机物之间转移，水基钌(III)添加剂可促进C-S键断裂。Richard等在其文中介绍了一种油溶性催化剂(庚烷钼甲酸铵)，可用于重质原油的地面改质。专利US5209295和US5314615报道了用过渡金属催化剂在地下实现稠油水热裂解降黏的方法，该方法可改变原油的化学结构，改善稠油的流动性，提高原油采收率。
国内许多学者也对稠油水热催化裂解降粘进行了研究，希望不可逆地降低了稠油的粘度，从而大大改善原油在地层孔隙的渗流作用及在输运管道中的流动性，因而能显著提高采收率和方便常温条件下的集输，刘永建，范洪富等人选择过渡金属盐、过渡金属盐络合物和过渡金属盐胶体分散体系作为催化剂对辽河稠油进行了水热催化裂解的现场试验，并获得了一定的成功，但仍还有诸多问题需要解决。稠油水热裂解催化降粘反应研究的核心是催化降粘剂的研制，筛选或研制成本低、活性和选择性高、反应条件宽、适用于不同稠油的系列催化降粘剂是水热裂解改质稠油的关键。
目前催化降粘剂对一般特、超稠油降粘效果明显[所述的特稠油是指粘度为高于1万、低于或等于5万mPa·S(50℃)的稠油；所述的超稠油是指粘度为大于5万mPa·S(50℃)的稠油]，但对粘度大于30万mPa·S(50℃)的超稠油降粘效果较差，即普适性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种普适性强、降粘效果好、制备工艺简单的用于稠油水热裂解的催化降粘剂的制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：用于稠油水热裂解的催化降粘剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)原料的选取：按钼盐∶蒸馏水∶浓度为1～5mol/L的碱溶液∶芳环酸＝1～2克∶10～20mL∶8～10mL∶15～30mL，选取钼盐、蒸馏水、碱溶液和芳环酸原料，备用；
2)将钼盐溶于蒸馏水中，在80～120℃下搅拌水浴加热，缓慢滴加碱溶液，调节pH值为9～14，反应15min-60min；然后缓慢滴加芳环酸，恒温反应4～6h，蒸馏除去水，既得用于稠油水热裂解的催化降粘剂。
所述的钼盐为硝酸钼、硫酸钼、钼酸铵、钼酸钠或三氧化钼。
所述的碱溶液为氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液、碳酸钠溶液或碳酸钾溶液。
应用：将此用于稠油水热裂解的催化降粘剂、水和稠油置于高压反应釜，反应温度为180～280℃，反应时间为24～48h，O/W为7∶3，催化降粘剂加量为0.07～0.2％(重量)，反应后降粘率可以达到90％以上。
本发明的有益效果是：
1、本发明的用于稠油水热裂解的催化降粘剂不仅对一般的特、超稠油有比较好的降粘效果，而且对粘度大于30万mPa·S(50℃)的超稠油有明显催化降粘作用，降粘率均达90％以上；本发明的用于稠油水热裂解的催化降粘剂具有普适性强、降粘效果好的特点。
2、本发明的用于稠油水热裂解的催化降粘剂使稠油的胶质、沥青质发生了裂解反应，部分大分子的重质组分转化成了小分子的饱和烃、芳香烃，同时稠油分子的聚集状态发生了一定程度的变化，生成小分子饱和烃和芳香烃的量增加，沥青质、胶质中的杂原子减少，减弱了分子之间的相互作用力，氢碳原子比(NH/NC)提高，超稠油品质得到一定程度的改善。稠油的粘度进一步降低。
3、本发明的原料来源广泛，制备工艺简单，节能环保，无污染，符合国家经济发展对能源的需要(稠油开采已经成为十一五规划部署的能源开发重点)，其市场前景不可估量。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，以下结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
用于稠油水热裂解的催化降粘剂的制备方法，它包括如下步骤：
1)原料的选取：按钼盐∶蒸馏水∶浓度为1mol/L的碱溶液∶芳环酸=1克∶10mL∶8mL∶15mL，选取钼盐、蒸馏水、碱溶液和芳环酸原料，备用；所述的钼盐为硝酸钼，所述的碱溶液为氢氧化钠溶液；
2)将钼盐溶于蒸馏水中，在80℃下搅拌水浴加热，缓慢滴加碱溶液，调节pH值为9，反应15min；然后缓慢滴加芳环酸，恒温(80℃)反应4h，蒸馏除去水，既得用于稠油水热裂解的催化降粘剂。
实施例2：
用于稠油水热裂解的催化降粘剂的制备方法，它包括如下步骤：
1)原料的选取：按钼盐∶蒸馏水∶浓度为2mol/L的碱溶液∶芳环酸=1.5克∶15mL∶9mL∶20mL，选取钼盐、蒸馏水、碱溶液和芳环酸原料，备用；所述的钼盐为硫酸钼，所述的碱溶液为氢氧化钾溶液；
2)将钼盐溶于蒸馏水中，在100℃下搅拌水浴加热，缓慢滴加碱溶液，调节pH值为11，反应20min；然后缓慢滴加芳环酸，恒温(100℃)反应5h，蒸馏除去水，既得用于稠油水热裂解的催化降粘剂。
实施例3：
用于稠油水热裂解的催化降粘剂的制备方法，它包括如下步骤：
1)原料的选取：按钼盐∶蒸馏水∶浓度为3mol/L的碱溶液∶芳环酸=1.8克∶18mL∶9mL∶25mL，选取钼盐、蒸馏水、碱溶液和芳环酸原料，备用；所述的钼盐为钼酸铵，所述的碱溶液为氢氧化钙溶液；
2)将钼盐溶于蒸馏水中，在110℃下搅拌水浴加热，缓慢滴加碱溶液，调节pH值为12，反应40min；然后缓慢滴加芳环酸，恒温(110℃)反应5h，蒸馏除去水，既得用于稠油水热裂解的催化降粘剂。
实施例4：
用于稠油水热裂解的催化降粘剂的制备方法，它包括如下步骤：
1)原料的选取：按钼盐∶蒸馏水∶浓度为5mol/L的碱溶液∶芳环酸=2克∶20mL∶10mL30mL，选取钼盐、蒸馏水、碱溶液和芳环酸原料，备用；所述的钼盐为钼酸钠，所述的碱溶液为碳酸钠溶液；
2)将钼盐溶于蒸馏水中，在120℃下搅拌水浴加热，缓慢滴加碱溶液，调节pH值为14，反应60min；然后缓慢滴加芳环酸，恒温(120℃)反应6h，蒸馏除去水，既得用于稠油水热裂解的催化降粘剂。
实施例5：
用于稠油水热裂解的催化降粘剂的制备方法，它包括如下步骤：
1)原料的选取：按钼盐∶蒸馏水∶浓度为2mol/L的碱溶液∶芳环酸=1克∶20mL∶10mL∶15mL，选取钼盐、蒸馏水、碱溶液和芳环酸原料，备用；所述的钼盐为三氧化钼，所述的碱溶液为碳酸钾溶液；
2)将钼盐溶于蒸馏水中，在80℃下搅拌水浴加热，缓慢滴加碱溶液，调节pH值为9，反应60min；然后缓慢滴加芳环酸，恒温反应6h，蒸馏除去水，既得用于稠油水热裂解的催化降粘剂。

Claims (3)

1.用于稠油水热裂解的催化降粘剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)原料的选取：按钼盐：蒸馏水：浓度为1～5mol/L的碱溶液：芳环酸＝1～2克：10～20mL：8～10mL：15～30mL，选取钼盐、蒸馏水、碱溶液和芳环酸原料，备用；
2)将钼盐溶于蒸馏水中，在80～120℃下搅拌水浴加热，缓慢滴加碱溶液，调节pH值为9～14，反应15min-60min；然后缓慢滴加芳环酸，恒温反应4～6h，蒸馏除去水，即得用于稠油水热裂解的催化降粘剂。
2.根据权利要求1所述的用于稠油水热裂解的催化降粘剂的制备方法，其特征在于：所述的钼盐为硝酸钼、硫酸钼、钼酸铵、钼酸钠或三氧化钼。
3.根据权利要求1所述的用于稠油水热裂解的催化降粘剂的制备方法，其特征在于：所述的碱溶液为氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液、碳酸钠溶液或碳酸钾溶液。
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