具供氫和金屬催化中心雙重結(jié)構(gòu)的稠油水熱裂解催化降粘劑的制備方法
【專利說明】 具供氫和金屬催化中心雙重結(jié)構(gòu)的稠油水熱裂解催化降粘
劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于稠油開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具供氫和金屬催化中心雙重結(jié)構(gòu)的稠油水熱裂解催化降粘劑制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著常規(guī)石油儲(chǔ)量的減少，儲(chǔ)量豐富的稠油的開采愈來愈受到重視。但由于稠油分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重質(zhì)組分含量高，凝固點(diǎn)和粘度大，其開采仍是世界難題。水熱裂解催化降粘作為一種極具潛力的特超稠油開采方法，是在注入蒸汽的同時(shí)，在油層添加合適的催化劑，使部分重質(zhì)組分大分子不可逆地轉(zhuǎn)化成小分子，使其粘度降低而易于采出。該技術(shù)關(guān)鍵在于有效的水熱裂解催化降粘劑。
[0003]在稠油水熱裂解開采過程中，加入供氫劑(常用的供氫劑有四氫萘、甲苯、甲酸、甲烷等)可以促進(jìn)原油加氫脫硫，還可以抑制稠油水熱裂解過程中的聚合生焦，從而增加稠油水熱裂解的程度，促進(jìn)稠油粘度降低。但在實(shí)際應(yīng)用中，復(fù)配使用供氫劑與催化降粘劑會(huì)對(duì)施工設(shè)備及施工工藝帶來一定困難。我們?cè)O(shè)計(jì)了一類以四氫萘為配體，金屬離子為催化活性中心的稠油水熱裂解催化降粘劑，在催化裂解稠油的同時(shí)兼具供氫輔助降粘的作用，又降低了成本，更加方便現(xiàn)場(chǎng)使用。該合成的催化降粘劑對(duì)多種稠油具有良好的降粘效果，其制備工藝簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)施工方便安全，具有良好的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一類具供氫和金屬催化中心雙重結(jié)構(gòu)的稠油水熱裂解催化降粘劑的制備方法，該方法制備的降粘劑在240°C下降粘效果良好，制備工藝簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)施工方便安全。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本方法采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種具供氫功能和金屬催化中心雙重結(jié)構(gòu)的稠油水熱裂解催化降粘劑的制備方法，包括以下步驟:
[0007]I)將四氫萘升溫至145?155°C，滴加濃硫酸進(jìn)行磺化，Ih之內(nèi)滴加完畢，升溫至155?165°C，反應(yīng)2?3h，得到四氫萘磺化產(chǎn)物；
[0008]2)將水加入所得四氫萘磺化產(chǎn)物中，再加入金屬氧化物在105?115°C反應(yīng)I?1.5h，過濾后揮干得到具供氫和金屬催化中心雙重結(jié)構(gòu)的稠油水熱裂解催化降粘劑；所述金屬氧化物為氧化鉻、三氧化二鐵、氧化鎳中的任意一種。
[0009]按上述方案，四氫萘、濃硫酸、氧化鉻、水的用量按摩爾比為1:(1.25?1.5):(1.2?1.5): (4?5);四氫萘、濃硫酸、三氧化二鐵、水的用量按摩爾比為1: (1.25?1.5):(1.2?1.5):(4?5);四氫萘、濃硫酸、氧化镲、水的用量按摩爾比為1: (2.5?3):(1.2 ?1.5): (4 ?5) ο
[0010]按上述方案，步驟I)將四氫萘升溫至150°C，滴加濃硫酸進(jìn)行磺化，Ih之內(nèi)滴加完畢，升溫至160°C，反應(yīng)2.5h得到四氫萘磺化產(chǎn)物。
[0011]按上述方案，步驟2)加入金屬氧化物后在110°C反應(yīng)Ih。
[0012]采用本方法得到的稠油水熱裂解催化降粘劑是一類油溶性配合物降粘劑，其與稠油相溶性較好，在稠油水熱裂解反應(yīng)過程中，能有效與稠油分子接觸，使鉻、鐵或鎳金屬中心發(fā)揮催化裂解作用；同時(shí)，該種結(jié)構(gòu)的催化降粘劑具有供氫功能，能夠在催化稠油大分子裂解的同時(shí)提供質(zhì)子氫，防止裂解后的小分子重新聚合為大分子。具供氫體結(jié)構(gòu)與鉻、鐵或鎳活性中心于一體，金屬催化中心與供氫體協(xié)同作用，有效降低稠油粘度，改善稠油品質(zhì)。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本降粘劑可用于普通稠油、特稠油和超稠油的水熱裂解催化降粘開采，其制備工藝簡(jiǎn)單，針對(duì)不同類型稠油具有較強(qiáng)的普適性。實(shí)用性好，且市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步闡釋本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0015]本發(fā)明具供氫和金屬催化中心雙重結(jié)構(gòu)的稠油水熱裂解催化降粘劑的制備過程如下:
[0016]將四氫萘升溫至145?155°C，滴加濃硫酸進(jìn)行磺化，Ih之內(nèi)滴加完畢，升溫至155?165°C，反應(yīng)2?3h，得到四氫萘磺化產(chǎn)物；
[0017]將水加入所得四氫萘磺化產(chǎn)物中，再加入氧化絡(luò)、三氧化二鐵或氧化镲在105?115°C反應(yīng)I?1.5h，過濾后揮干得到具供氫功能結(jié)構(gòu)的稠油水熱裂解催化降粘劑。
[0018]其中，四氫萘、濃硫酸、氧化絡(luò)、水的用量按摩爾比為1: (1.25?1.5): (1.2?1.5):(4?5)；四氫萘、濃硫酸、三氧化二鐵、水的用量按摩爾比為1:(1.25?1.5):(1.2?1.5):(4?5);四氫萘、濃硫酸、氧化镲、水的用量按摩爾比為1:(2.5?3):(1.2?1.5): (4 ?5) ο
[0019]本發(fā)明在稠油水熱裂解反應(yīng)過程中，能有效與稠油分子接觸，使金屬中心發(fā)揮催化裂解作用；同時(shí)，該種結(jié)構(gòu)的催化降粘劑具有供氫功能，能夠在催化稠油大分子裂解的同時(shí)提供質(zhì)子氫，防止裂解后的小分子重新聚合為大分子。具供氫體結(jié)構(gòu)與鉻、鐵或鎳活性中心于一體，金屬催化中心與供氫體協(xié)同作用，有效降低稠油粘度，改善稠油品質(zhì)。
[0020]優(yōu)化地，步驟I)將四氫萘升溫至150°C，滴加濃硫酸進(jìn)行磺化，Ih之內(nèi)滴加完畢，升溫至160。。，反應(yīng)2.5ho
[0021]優(yōu)化地，步驟2)加入金屬氧化物后在110°C反應(yīng)lh。
[0022]本發(fā)明實(shí)施例中所涉及的粘度是采用美國(guó)Brookfield公司產(chǎn)的DV-1I +型可編程控制式粘度計(jì)測(cè)得；本發(fā)明實(shí)施例中所涉及的原油族組成中的重質(zhì)組分(膠質(zhì)和瀝青質(zhì))和輕質(zhì)組分(飽和烴和芳香烴)變化是依據(jù)《中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》(SY/Y6338-1997)通過柱層析分離方法稱重計(jì)算而來。
[0023]實(shí)施例1:
[0024]將Imol四氫萘升溫至150 °C，滴加1.25mol濃硫酸進(jìn)行磺化，Ih之內(nèi)滴加完畢，升溫至150°C，反應(yīng)2.5h，得到四氫萘磺化產(chǎn)物；在磺化產(chǎn)物中滴加4mol水，再加入1.2molCr203在110°C反應(yīng)lh，過濾后揮干得到具供氫功能結(jié)構(gòu)的稠油水熱裂解催化降粘劑。
[0025]所得到的具供氫結(jié)構(gòu)的配合物水熱裂解催化降粘劑，它的化學(xué)名稱為具供氫結(jié)構(gòu)的四氫萘磺酸鉻，其中四氫萘磺酸是由四氫萘經(jīng)磺化反應(yīng)制得，所用金屬氧化物為氧化鉻。
[0026]應(yīng)用:將該催化降粘劑(本實(shí)施例產(chǎn)品)、水和稠油置于高壓反應(yīng)釜中，在240°C下發(fā)生水熱催化裂解反應(yīng)，其中以整個(gè)體系質(zhì)量為基準(zhǔn)，降粘劑的用量占0.2?0.3wt% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，水的用量占25?40wt% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))；對(duì)于50°C下粘度為37500mPa.S、85000mPa.s的特超稠油，反應(yīng)后稠油降粘率達(dá)98%、95%。說明本發(fā)明在240°C下降粘效果良好。
[0027]實(shí)施例2:
[0028]將Imol四氫萘升溫至145°C，滴加1.5mol濃硫酸進(jìn)行磺化，Ih之內(nèi)滴加完畢，升溫至155°C，反應(yīng)2.5h，得到四氫萘磺化產(chǎn)物；在磺化產(chǎn)物中滴加5mol水加入1.5molCr203在110°C反應(yīng)lh，過濾后揮干得到具供氫功能結(jié)構(gòu)的稠油水熱裂解催化降粘劑(產(chǎn)品)。工業(yè)生產(chǎn)可用工業(yè)級(jí)原料按比例放大即可。
[0029]所得到的具供氫結(jié)構(gòu)的配合物水熱裂解催化降粘劑，它的化學(xué)名稱為具供氫結(jié)構(gòu)的四氫萘磺酸鉻，其中四氫萘磺酸是由四氫萘經(jīng)磺化反應(yīng)制得，所用金屬氧化物為氧化鉻。
[0030]應(yīng)用:將該催化降粘劑(本實(shí)施例產(chǎn)品)、水和稠油置于高壓反應(yīng)釜中，在240°C下發(fā)生水熱催化裂解反應(yīng)，其中以整個(gè)體系質(zhì)量為基準(zhǔn)，降粘劑的用量占0.2?0.3wt% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，水的用量占25?40wt% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))；對(duì)于50°C下粘度為37500mPa.S、85000mPa.s的特超稠油，反應(yīng)后稠油降粘率達(dá)97%、96%。說明本發(fā)明在240°C下降粘效果良好。
[00