改性SO42--ZrO2-TiO2固體超強(qiáng)酸在稠油催化降黏中的應(yīng)用研究.pdf

1、近年來隨著常規(guī)油氣資源消耗量的迅猛增長，稠油等低品位油氣資源的高效開采越發(fā)受到人們的重視。稠油流動(dòng)性差、黏度高的特點(diǎn)給稠油油藏開采和后期加工處理過程帶來了重重困難。稠油高效開采的技術(shù)關(guān)鍵是降低油品黏度、提高流動(dòng)性。水熱催化裂解降黏可使稠油黏度不可逆地降低、增加氫碳比、提高稠油品質(zhì)，是一種很有潛力的稠油降黏方法。其中，固體超強(qiáng)酸催化劑由于其強(qiáng)酸性和強(qiáng)氧化還原性，在稠油催化降黏反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。本文以TiCl4和ZrOCl2?8H2O

2、為原料，采用水熱法制備出了一系列改性固體超強(qiáng)酸催化劑，將其應(yīng)用于稠油催化降黏裂解中取得了一定的催化改質(zhì)降黏效果。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用室溫沉淀法和水熱法制備得到一系列固體超強(qiáng)酸催化劑，通過 XRD和 FTIR可以確定成功制得了 SO42-/TiO2-ZrO2，而且通過水熱法制備的催化劑樣品結(jié)晶度更完整，通過哈米特指示劑測定可以確定它們都表現(xiàn)出超強(qiáng)酸的性質(zhì)，TEM結(jié)果顯示催化劑為不均勻無規(guī)則納米顆粒，顆粒有較嚴(yán)重團(tuán)聚現(xiàn)象。

3、為防止催化劑團(tuán)聚導(dǎo)致比表面積降低和催化效果差，在浸漬過程中添加十六烷基三甲基溴化銨，再在后續(xù)煅燒過程中除去，N2吸附-脫附等溫線表明催化劑的比表面積經(jīng)過十六烷基三甲基溴化銨分散后得到了較大的提高。在稠油催化降黏實(shí)驗(yàn)中，反應(yīng)條件為180℃/24 h、催化劑添加量為1％時(shí)，活性最好的催化劑可以使稠油黏度降低61.2%，說明所設(shè)計(jì)的固體超強(qiáng)酸在稠油催化降黏中表現(xiàn)出很好的效果。⑵為改善催化劑在稠油中的分散性，使其與油相充分接觸，選用不同的表面活

4、性劑對固體超強(qiáng)酸表面進(jìn)行修飾，通過對比降黏實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)十六烷基三甲基溴化銨的修飾作用最明顯，反應(yīng)后稠油降黏率可達(dá)66.3%，可將稠油黏度由80500 mPa·s降低到27310 mPa·s。通過對稠油四組分分析，發(fā)現(xiàn)稠油中瀝青質(zhì)減少4.93%，膠質(zhì)的含量降低3.78%，對應(yīng)飽和烴和芳香烴的含量分別增加5.37%和3.26%，說明在反應(yīng)過程中確實(shí)發(fā)生了化學(xué)作用，可以打破雜原子在烴鏈和環(huán)中的鍵和作用，使稠油發(fā)生裂解，從而降低黏度，提高油品。通過

5、探索不同十六烷基三甲基溴化銨添加量，發(fā)現(xiàn)其的最合適的用量為10%，當(dāng)添加供氫體四氫化萘輔助降黏時(shí)，在180℃下反應(yīng)24 h后，稠油催化降黏效率提高至76.2%，飽和烴和芳香烴增加，瀝青質(zhì)的含量降低10.02%，而膠質(zhì)含量增加5.17%，說明反應(yīng)過程主要是瀝青質(zhì)中的重質(zhì)組分的分解，較小碎片轉(zhuǎn)化成飽和烴和芳香烴，較大的分子再聚合成膠質(zhì)。⑶為進(jìn)一步分析反應(yīng)機(jī)理，提高催化反應(yīng)的降黏效率，將金屬離子催化劑與固體超強(qiáng)酸共同作用來考察對稠油催化裂解降