CN105368433A - 一种稠油水热裂解催化降粘剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种稠油水热裂解催化降粘剂及其制备方法。该稠油水热裂解催化降粘剂包括质量摩尔比为1：0.5-1.5：0.5-1.5的邻苯二胺、十二烷基苯磺酸和过渡金属硫酸盐。上述稠油水热裂解催化降粘剂按照以下步骤制备：将十二烷基苯磺酸溶于水中，得到浓度为0.5mol/L-1.2mol/L的十二烷基苯磺酸溶液；在70℃-110℃下，向十二烷基苯磺酸溶液中加入邻苯二胺，得到中间产物；将过渡金属硫酸盐溶于水中，得到浓度为0.5mol/L-0.9mol/L的过渡金属硫酸盐溶液；向中间产物中加入过渡金属硫酸盐溶液，在70℃-110℃下反应2h-4h，真空干燥，得到稠油水热裂解催化降粘剂。本发明提供的稠油水热裂解催化降粘剂具有更好的耐温性，可以达到更优异的裂解降粘效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种稠油水热裂解催化降粘剂及其制备方法，特别涉及一种以过渡金属为中心的双配体的稠油水热裂解催化降粘剂及其制备方法，属于催化降粘剂技术领域。
背景技术
随着全球经济的不断发展，常规石油资源愈来愈少，稠油作为一种极具潜力的非常规能源愈来愈受关注。综合考虑常规石油的开采现状和稠油储量，可以预测稠油将在今后的国家能源战略中占据极其重要的地位。
水热裂解催化降粘开采稠油技术是通过向油层中注入高温蒸汽，同时加入水热裂解催化降粘剂，将油层视为一个天然的反应器，利用蒸汽提供的热量，在催化降粘剂的作用下，使稠油在水热条件下实现催化裂解，将稠油中的大分子部分裂解为小分子，不可逆的降低稠油的粘度，从而达到使稠油易于开采的目的。
水热裂解催化降粘开采稠油技术的关键是水热裂解催化降粘剂的效果，单纯的有机磺酸化合物跟过渡金属离子(铁或铜)形成有机磺酸盐，不能形成稳定的有机磺酸络合物。当过渡金属离子的有机磺酸铁或有机磺酸铜与稠油水热催化反应时，由于稠油热采高温导致降粘剂的热稳定性差、有效率低，目前的催化降粘剂的大多不能取得理想的降粘效果。
因此，提供一种可以有效对稠油进行水热裂解催化降粘的材料成为了本领域亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种稠油水热裂解催化降粘剂及其制备方法，该稠油水热裂解催化降粘剂具有更好的耐温性，达到更优异的裂解降粘效果，以实现稠油的有效降粘开采。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种稠油水热裂解催化降粘剂，该稠油水热裂解催化降粘剂包括质量摩尔比为1：0.5-1.5：0.5-1.5的邻苯二胺、十二烷基苯磺酸和过渡金属硫酸盐。
本发明提供的上述稠油水热裂解催化降粘剂，优选地，该稠油水热裂解催化降粘剂包括质量摩尔比为1：1.2：1的邻苯二胺、十二烷基苯磺酸和过渡金属硫酸盐。
本发明提供的上述稠油水热裂解催化降粘剂，优选地，所述过渡金属硫酸盐包括五水合硫酸铜或七水合硫酸亚铁。
本发明提供的上述稠油水热裂解催化降粘剂，不但对普通稠油具有很好的降粘效果，而且可以有效的对特稠油、超稠油进行降粘处理。
本发明提供的上述稠油水热裂解催化降粘剂的使用温度为200℃-310℃。
本发明提供的上述稠油水热裂解催化降粘剂具体用于降粘时，按照以下步骤进行：
将200g-250g的稠油、25wt％-30wt％的水和0.2wt％-0.3wt％的上述稠油水热裂解催化降粘剂置于高压反应釜中，在注氮气压力为2.5MPa-3.0MPa，200℃-310℃下反应24h，然后冷却降温，完成采用上述稠油水热裂解催化降粘剂对稠油的降粘，其中，质量百分数以稠油质量为基准。
本发明还提供了上述稠油水热裂解催化降粘剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
将十二烷基苯磺酸溶于水中，得到浓度为0.5mol/L-1.2mol/L的十二烷基苯磺酸溶液；
在70℃-110℃下，向所述十二烷基苯磺酸溶液中加入邻苯二胺，得到中间产物；
将过渡金属硫酸盐溶于水中，得到浓度为0.5mol/L-0.9mol/L的过渡金属硫酸盐溶液；
向所述中间产物中加入所述过渡金属硫酸盐溶液，在70℃-110℃下反应2h-4h，真空干燥，得到所述稠油水热裂解催化降粘剂。
本发明提供的上述制备方法中，优选地，将十二烷基苯磺酸溶于水中后，在25℃-30℃下搅拌10min-15min，得到十二烷基苯磺酸溶液。
本发明提供的上述制备方法中，优选地，向十二烷基苯磺酸溶液中加入邻苯二胺后，搅拌1-3h，得到中间产物。
本发明提供的上述制备方法中，优选地，该稠油水热裂解催化降粘剂的制备方法的总反应时间为6h。
本发明提供的上述制备方法中，优选地，所述真空干燥在30℃-50℃下干燥3h-5h。
本发明提供的上述稠油水热裂解催化降粘剂用于对稠油进行降粘时，在200℃-310℃下进行。
本发明提供的上述稠油水热裂解催化降粘剂具有两种不同的配体，这两种配体跟金属离子进行络合，使得该降粘剂可以在200℃-310℃使特稠油、超稠油发生部分裂解，同时改变其分子结构及其族组分分子的嵌合方式，明显降低稠油的粘度，一定程度上提升了稠油的品质。
本发明提供的稠油水热裂解催化降粘剂在200℃-310℃范围内降粘效果良好，能够满足油田现场的开采需求，解决了油层高温条件下降粘效果差、采出稠油品质低的难题。另外，本发明提供的稠油水热裂解催化降粘剂不仅可以用于普通稠油的开采，而且可以用于特稠油、超稠油的水热裂解催化降粘开采，针对不同地区的稠油具备较强的普适性，适配于现有的开采工艺，因此有很好的实用性和广阔的市场前景。
此外，本发明提供的稠油水热裂解催化降粘剂的制备方法的制备工艺简单，成本低廉，可进行工业化生产。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种稠油水热裂解催化降粘剂，其是通过以下步骤制备得到的：
称取十二烷基苯磺酸6.52g置于容器中，加入40mL蒸馏水，在30℃下搅拌10min，得到乳白色粘稠状液体的十二烷基苯磺酸溶液；
称取邻苯二胺2.16g置于容器中，在70℃下继续搅拌1-3h，得到棕色稠状中间产物；
称取五水合硫酸铜2.50g置于烧杯中，加入20mL的蒸馏水溶解；
将溶解之后的硫酸铜溶液加入容器中继续反应2h-4h，得到深棕色稠状沉淀，停止反应待冷却至室温过滤，沉淀置于真空干燥箱，在30℃-50℃干燥3h-5h，得到以铜为中心的双配体的稠油水热裂解催化降粘剂。
工业生产以铜离子为中心的催化降粘剂，将工业级原料按比例放大即可。
采用本实施例的以铜为中心的双配体的稠油水热裂解催化降粘剂对辽河油田特稠油(50℃下粘度为40000mPa·s)进行处理，具体按照以下方式进行：
将上述以铜为中心的双配体的稠油催化降粘剂、水和稠油置于高压反应釜，在260℃下发生水热催化裂解反应，其中以整个体系质量为基准，以铜为中心的双配体的稠油催化降粘剂的用量为0.2-0.3wt％，水的用量占25-30wt％，其余为稠油。
反应后稠油降粘率达92％，并有12％的重质组分裂解为轻质组分。
实施例2
本实施例提供了一种稠油水热裂解催化降粘剂，其是通过以下步骤制备得到的：
称取十二烷基苯磺酸7.82g置于容器中，加入40mL蒸馏水，在30℃下搅拌10min，得到乳白色粘稠状液体的十二烷基苯磺酸溶液；
称取邻苯二胺2.16g置于容器中，在90℃下继续搅拌1-3h，得到棕色稠状中间产物；
称取五水合硫酸铜2.50g置于烧杯中，加入20mL的蒸馏水溶解；
将溶解之后的硫酸铜溶液加入容器中继续反应2-4h，得到深棕色稠状沉淀，停止反应待冷却至室温过滤，沉淀置于真空干燥箱，在30℃-50℃干燥3-5h，得到以铜为中心双配体的稠油水热裂解催化降粘剂。
采用本实施例的以铜为中心的双配体的稠油水热裂解催化降粘剂对辽河油田超稠油(50℃下粘度为167000mPa·s)进行处理，具体按照以下方式进行：
将上述以铜为中心的双配体的稠油催化降粘剂、水和稠油置于高压反应釜，在200℃下发生水热催化裂解反应，其中以整个体系质量为基准，以铜为中心的双配体的稠油催化降粘剂的用量为0.2-0.3wt％，水的用量占25-30wt％，其余为稠油。
反应后稠油降粘率达82％，并有8％的重质组分裂解为轻质组分。
实施例3
本实施例提供了一种稠油水热裂解催化降粘剂，其是通过以下步骤制备得到的：
称取十二烷基苯磺酸9.78g置于容器中，加入40mL蒸馏水，在30℃下搅拌10min，得到乳白色粘稠状液体的十二烷基苯磺酸溶液；
称取邻苯二胺2.16g置于容器中，在110℃下继续搅拌1-3h，得到棕色稠状中间产物；
称取五水合硫酸铜5.0g置于烧杯中，加入20mL的蒸馏水溶解；
将溶解之后的硫酸铜溶液加入容器中继续反应2-4h，得到深棕色稠状沉淀，停止反应待冷却至室温过滤，沉淀置于真空干燥箱，在30℃-50℃干燥3-5h，得到以铜为中心双配体的稠油水热裂解催化降粘剂。
采用本实施例的以铜为中心的双配体的稠油水热裂解催化降粘剂对辽河油田特稠油(50℃下粘度为66000mPa·s)进行处理，具体按照以下方式进行：
将上述以铜为中心的双配体的稠油催化降粘剂、水和稠油置于高压反应釜，在260℃下发生水热催化裂解反应，其中以整个体系质量为基准，以铜为中心的双配体的稠油催化降粘剂的用量为0.2-0.3wt％，水的用量占25-30wt％，其余为稠油。
反应后稠油降粘率达78％，并有9.17％的重质组分裂解为轻质组分。
实施例4
本实施例提供了一种稠油水热裂解催化降粘剂，其是通过以下步骤制备得到的：
称取十二烷基苯磺酸4.89g置于容器中，加入40mL蒸馏水，在30℃下搅拌10min，得到乳白色粘稠状液体的十二烷基苯磺酸溶液；
称取邻苯二胺2.16g置于容器中，在90℃下继续搅拌1-3h，得到棕色稠状中间产物；
称取五水合硫酸铜2.50g置于烧杯中，加入20mL的蒸馏水溶解；
将溶解之后的硫酸铜溶液加入容器中继续反应2-4h，得到深棕色稠状沉淀，停止反应待冷却至室温过滤，沉淀置于真空干燥箱，在30℃-50℃干燥3-5h，得到以铜为中心双配体的稠油水热裂解催化降粘剂。
采用本实施例的以铜为中心的双配体的稠油水热裂解催化降粘剂对辽河油田普通稠油(50℃下粘度为5000mPa·s)进行处理，具体按照以下方式进行：
将上述以铜为中心的双配体的稠油催化降粘剂、水和稠油置于高压反应釜，在200℃下发生水热催化裂解反应，其中以整个体系质量为基准，以铜为中心的双配体的稠油催化降粘剂的用量为0.2-0.3wt％，水的用量占25-30wt％，其余为稠油。
反应后稠油降粘率达85％，并有8％的重质组分裂解为轻质组分。
实施例5
本实施例提供了一种稠油水热裂解催化降粘剂，其是通过以下步骤制备得到的：
称取十二烷基苯磺8.15g置于容器中，加入40mL蒸馏水，在30℃下搅拌10min，得到乳白色粘稠状液体的十二烷基苯磺溶液；
称取邻苯二胺2.16g置于容器中，在90℃下继续搅拌1-3h，得到棕色稠状中间产物；
称取五水合硫酸铜3.75g置于烧杯中，加入20mL的蒸馏水溶解；
将溶解之后的硫酸铜溶液加入容器中继续反应2-4h，得到深棕色稠状沉淀，停止反应待冷却至室温过滤，沉淀置于真空干燥箱，在30℃-50℃干燥3-5h，得到以铜为中心双配体的稠油水热裂解催化降粘剂。
采用本实施例的以铜为中心的双配体的稠油水热裂解催化降粘剂对辽河油田特稠油(50℃下粘度为30000mPa·s)进行处理，具体按照以下方式进行：
将上述以铜为中心的双配体的稠油催化降粘剂、水和稠油置于高压反应釜，在260℃下发生水热催化裂解反应，其中以整个体系质量为基准，以铜为中心的双配体的稠油催化降粘剂的用量为0.2-0.3wt％，水的用量占25-30wt％，其余为稠油。
反应后稠油降粘率达85％，并有11％的重质组分裂解为轻质组分。
实施例6
本实施例提供了一种稠油水热裂解催化降粘剂，其是通过以下步骤制备得到的：
称取十二烷基苯磺酸9.78g置于容器中，加入40mL蒸馏水，在30℃下搅拌10min，得到乳白色粘稠状液体的十二烷基苯磺酸溶液；
称取邻苯二胺2.16g置于容器中，在110℃下继续搅拌1-3h，得到棕色稠状中间产物；
称取五水合硫酸铜2.50g置于烧杯中，加入20mL的蒸馏水溶解；
将溶解之后的硫酸铜溶液加入容器中继续反应2-4h，得到深棕色稠状沉淀，停止反应待冷却至室温过滤，沉淀置于真空干燥箱，在30℃-50℃干燥3-5h，得到以铜为中心双配体的稠油水热裂解催化降粘剂。
采用本实施例的以铜为中心的双配体的稠油水热裂解催化降粘剂对辽河油田超稠油(50℃下粘度为27500mPa·s)进行处理，具体按照以下方式进行：
将上述以铜为中心的双配体的稠油催化降粘剂、水和稠油置于高压反应釜，在260℃下发生水热催化裂解反应，其中以整个体系质量为基准，以铜为中心的双配体的稠油催化降粘剂的用量为0.2-0.3wt％，水的用量占25-30wt％，其余为稠油。
反应后稠油降粘率达81％，并有12％的重质组分裂解为轻质组分。
实施例7
本实施例提供了一种稠油水热裂解催化降粘剂，其是通过以下步骤制备得到的：
称取十二烷基苯磺酸9.78g置于容器中，加入40mL蒸馏水，在30℃下搅拌10min，得到乳白色粘稠状液体的十二烷基苯磺酸溶液；
称取邻苯二胺2.16g置于容器中，在70℃-110℃下继续搅拌1-3h，得到棕色稠状中间产物；
称取五水合硫酸铜3.75g置于烧杯中，加入20mL的蒸馏水溶解；
将溶解之后的硫酸铜溶液加入容器中继续反应2-4h，得到深棕色稠状沉淀，停止反应待冷却至室温过滤，沉淀置于真空干燥箱，在30℃-50℃干燥3-5h，得到以铜为中心双配体的稠油水热裂解催化降粘剂。
采用本实施例的以铜为中心的双配体的稠油水热裂解催化降粘剂对辽河油田超稠油(70℃下粘度为23000mPa·s)进行处理，具体按照以下方式进行：
将上述以铜为中心的双配体的稠油催化降粘剂、水和稠油置于高压反应釜，在260℃下发生水热催化裂解反应，其中以整个体系质量为基准，以铜为中心的双配体的稠油催化降粘剂的用量为0.2-0.3wt％，水的用量占25-30wt％，其余为稠油。
反应后稠油降粘率达82％，并有9.8％的重质组分裂解为轻质组分。
实施例8
本实施例提供了一种稠油水热裂解催化降粘剂，其是通过以下步骤制备得到的：
称取十二烷基苯磺酸7.82g置于容器中，加入40mL蒸馏水，在30℃下搅拌10min，得到乳白色粘稠状液体的十二烷基苯磺酸溶液；
称取邻苯二胺2.16g置于容器中，在90℃下继续搅拌1-3h，得到棕色稠状中间产物；
称取五水合硫酸铜7.50g置于烧杯中，加入20mL的蒸馏水溶解；
将溶解之后的硫酸铜溶液加入容器中继续反应2-4h，得到深棕色稠状沉淀，停止反应待冷却至室温过滤，沉淀置于真空干燥箱，在30℃-50℃干燥3-5h，即得以铜为中心双配体的稠油水热裂解催化降粘剂。
采用本实施例的以铜为中心的双配体的稠油水热裂解催化降粘剂对辽河油田超稠油(70℃下粘度为180000mPa·s)进行处理，具体按照以下方式进行：
将上述以铜为中心的双配体的稠油催化降粘剂、水和稠油置于高压反应釜，在240℃下发生水热催化裂解反应，其中以整个体系质量为基准，以铜为中心的双配体的稠油催化降粘剂的用量为0.2-0.3wt％，水的用量占25-30wt％，其余为稠油。
反应后稠油降粘率达84％，并有11％的重质组分裂解为轻质组分。
实施例9
本实施例提供了一种稠油水热裂解催化降粘剂，其是通过以下步骤制备得到的：
称取十二烷基苯磺酸6.52g置于容器中，加入40mL蒸馏水，在30℃下搅拌10min，得到乳白色粘稠状液体的十二烷基苯磺酸；
称取邻苯二胺2.16g置于容器中，在70℃下继续搅拌1-3h，得到棕色稠状中间产物；
称取五水合硫酸铜5.0g置于烧杯中，加入20mL的蒸馏水溶解；
将溶解之后的硫酸铜溶液加入容器中继续反应2-4h，得到深棕色稠状沉淀，停止反应待冷却至室温过滤，沉淀置于真空干燥箱，在30℃-50℃干燥3-5h，得到以铜为中心双配体的稠油水热裂解催化降粘剂。
采用本实施例的以铜为中心的双配体的稠油水热裂解催化降粘剂对辽河油田超稠油(50℃下粘度为30000mPa·s)进行处理，具体按照以下方式进行：
将上述以铜为中心的双配体的稠油催化降粘剂、水和稠油置于高压反应釜，在200℃下发生水热催化裂解反应，其中以整个体系质量为基准，以铜为中心的双配体的稠油催化降粘剂的用量为0.2-0.3wt％，水的用量占25-30wt％，其余为稠油。
反应后稠油降粘率达95％，并有8.6％的重质组分裂解为轻质组分。
实施例10
本实施例提供了一种稠油水热裂解催化降粘剂，其是通过以下步骤制备得到的：
称取十二烷基苯磺酸6.52g置于容器中，加入40mL蒸馏水，在30℃下搅拌10min，得到乳白色粘稠状液体的十二烷基苯磺酸溶液；
称取邻苯二胺2.16g置于容器中，在70℃下继续搅拌1-3h，得到棕色稠状中间产物；
称取七水合硫酸亚铁2.78g置于烧杯中，加入20mL的蒸馏水溶解；
将溶解之后的硫酸亚铁溶液加入容器中继续反应2-4h，得到深棕色沉淀，停止反应待冷却至室温抽滤，沉淀置于真空干燥箱，在30℃-50℃干燥3-5h，得到以铁为中心双配体的稠油水热裂解催化降粘剂。
采用本实施例的以铁为中心的双配体的稠油水热裂解催化降粘剂对辽河油田特稠油(50℃下粘度为66000mPa·s)进行处理，具体按照以下方式进行：
将上述以铁为中心的双配体的稠油催化降粘剂、水和稠油置于高压反应釜，在260℃下发生水热催化裂解反应，其中以整个体系质量为基准，以铁为中心的双配体的稠油催化降粘剂的用量为0.2-0.3wt％，水的用量占25-30wt％，其余为稠油。
反应后稠油降粘率达80％，并有9.62％的重质组分裂解为轻质组分。
实施例11
本实施例提供了一种稠油水热裂解催化降粘剂，其是通过以下步骤制备得到的：
称取十二烷基苯磺酸6.52g置于容器中，加入40mL蒸馏水，在30℃下搅拌10min，得到乳白色粘稠状液体的十二烷基苯磺酸溶液；
称取邻苯二胺2.16g置于容器中，在70℃下继续搅拌1-3h，得到棕色稠状中间产物；
称取七水合硫酸亚铁5.56g置于烧杯中，加入20mL的蒸馏水溶解；
将溶解之后的硫酸亚铁溶液加入容器中继续反应2-4h，得到深棕色沉淀，停止反应待冷却至室温抽滤，沉淀置于真空干燥箱，在30℃-50℃干燥3-5h，得到以铁为中心双配体的稠油水热裂解催化降粘剂。
采用本实施例的以铁为中心的双配体的稠油水热裂解催化降粘剂对辽河油田特稠油(50℃下粘度为66000mPa·s)进行处理，具体按照以下方式进行：
将上述以铁为中心的双配体的稠油催化降粘剂、水和稠油置于高压反应釜，在260℃下发生水热催化裂解反应，其中以整个体系质量为基准，以铁为中心的双配体的稠油催化降粘剂的用量为0.2-0.3wt％，水的用量占25-30wt％，其余为稠油。
反应后稠油降粘率达83％，并有9.78％的重质组分裂解为轻质组分。
以上实施例说明，本发明的稠油水热裂解催化降粘剂，是一种可以有效的对稠油，尤其是特稠油和超稠油进行降粘处理的催化降粘剂，实现了稠油的有效开采。
Claims (9)
1.一种稠油水热裂解催化降粘剂，该稠油水热裂解催化降粘剂包括质量摩尔比为1：0.5-1.5：0.5-1.5的邻苯二胺、十二烷基苯磺酸和过渡金属硫酸盐。
2.根据权利要求1所述的稠油水热裂解催化降粘剂，其中，该稠油水热裂解催化降粘剂包括质量摩尔比为1：1.2：1的邻苯二胺、十二烷基苯磺酸和过渡金属硫酸盐。
3.根据权利要求1或2所述的稠油水热裂解催化降粘剂，其中，所述过渡金属硫酸盐包括五水合硫酸铜或七水合硫酸亚铁。
4.权利要求1-3任一项所述的稠油水热裂解催化降粘剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
将十二烷基苯磺酸溶于水中，得到浓度为0.5mol/L-1.2mol/L的十二烷基苯磺酸溶液；
在70℃-110℃下，向所述十二烷基苯磺酸溶液中加入邻苯二胺，得到中间产物；
将过渡金属硫酸盐溶于水中，得到浓度为0.5mol/L-0.9mol/L的过渡金属硫酸盐溶液；
向所述中间产物中加入所述过渡金属硫酸盐溶液，在70℃-110℃下反应2h-4h，真空干燥，得到所述稠油水热裂解催化降粘剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，将十二烷基苯磺酸溶于水中后，在25℃-30℃下搅拌10min-15min，得到十二烷基苯磺酸溶液。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其中，向十二烷基苯磺酸溶液中加入邻苯二胺后，搅拌1h-3h，得到中间产物。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其中，该稠油水热裂解催化降粘剂的制备方法的总反应时间为6h。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述真空干燥在30℃-50℃下干燥3h-5h。
9.权利要求1-3任一项所述的稠油水热裂解催化降粘剂的应用，该稠油水热裂解催化降粘剂用于对稠油进行降粘时，在200℃-310℃下进行。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510812448.8A CN105368433B (zh) | 2015-11-20 | 2015-11-20 | 一种稠油水热裂解催化降粘剂及其制备方法 |
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