專(zhuān)利名稱(chēng)：用于稠油井下催化改質(zhì)的催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種用于稠油井下催化改質(zhì)的催化劑。
背景技術(shù)：
早在1986年，加拿大的學(xué)者Hyne及其合作者就發(fā)現(xiàn)，模擬注蒸汽條件下，油砂瀝青發(fā)生化學(xué)變化，瀝青中重組分含量減少，輕烴含量增加，稱(chēng)之為水熱裂解反應(yīng)。后來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，在模擬注蒸汽條件下，向稠油中加入一定濃度的過(guò)渡金屬鹽溶液后，稠油粘度大幅下降，瀝青質(zhì)含量明顯降低，飽和烴含量增加，氣體產(chǎn)量上升?？梢?jiàn)過(guò)渡金屬離子對(duì)水熱裂解反應(yīng)起到了催化作用。
美國(guó)學(xué)者M(jìn)cFarlane等在其專(zhuān)利(USP5916432)中介紹了一種油溶性催化劑七鉬酸銨，可用于重質(zhì)原油的地面改質(zhì)。還有美國(guó)學(xué)者Clough在其專(zhuān)利(USP4846274)中報(bào)道，采用含V，F(xiàn)e，Mn等過(guò)渡金屬離子的水溶液，在蒸汽吞吐溫度下催化改質(zhì)重質(zhì)原油。中國(guó)人范洪富在其文章(《金屬鹽對(duì)遼河稠油水熱裂解反應(yīng)影響研究》燃料化學(xué)學(xué)報(bào)，2001年10月，29；5)中講到模擬注蒸汽條件下，鐵、鈷和鎳等八種過(guò)渡金屬鹽水溶液對(duì)遼河稠油的催化性能，獲得良好效果。
國(guó)內(nèi)學(xué)者設(shè)想在井下催化改質(zhì)稠油，主要是通過(guò)向油層加入適當(dāng)?shù)拇呋瘎┘爸鷦?，加深稠油在熱采條件下發(fā)生的水熱裂解反應(yīng)的程度，不可逆地降低稠油粘度。這就在一定程度上使稠油輕質(zhì)化，降低了稠油開(kāi)采、集輸和加工難度，有望解決目前稠油開(kāi)采過(guò)程所面臨的一些難題。已有學(xué)者在稠油開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行井下催化改質(zhì)的試驗(yàn)，并取得初步成功，但還存在諸多技術(shù)問(wèn)題需要解決。該技術(shù)獲得成功的關(guān)鍵是催化劑的選擇。目前研究最多的，而且效果較好的是過(guò)渡金屬鹽溶液，一般以離子形式參與反應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于稠油井下催化改質(zhì)的催化劑，它是一種過(guò)渡金屬的膠體溶液，對(duì)稠油具有一定的催化作用，反應(yīng)后稠油中重質(zhì)組分瀝青質(zhì)含量下降，粘度降低，稠油部分輕質(zhì)化。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是一種用于稠油井下催化改質(zhì)的催化劑，它是一種過(guò)渡金屬的膠體溶液，其溶質(zhì)為過(guò)渡金屬水合氧化物的膠體顆粒，溶劑為水、有機(jī)溶劑或兩者混合物。
所述過(guò)渡金屬膠體溶液是采用以下步驟制得將過(guò)渡金屬鹽溶解在水中，向金屬鹽溶液中加入一定量的檸檬酸，在室溫下攪拌1～4小時(shí)，用金屬鹽溶液體積1.0～20.0倍的乙醇稀釋后，超聲波震蕩0.5～2.0小時(shí)，得金屬膠體溶液；或?qū)⑦^(guò)渡金屬鹽溶于水中，采用濃氨水將過(guò)渡金屬鹽沉淀，沉淀經(jīng)過(guò)濾洗滌，去除雜離子后，加入一定量的酸，邊加熱邊攪拌使其膠溶，加熱溫度控制在100～150℃，得金屬膠體溶液。
所述過(guò)渡金屬為鋁、鐵、鈷、鉬、銅、鋅、銅、鎳或鉻的一種。
所述有機(jī)溶劑為乙醇或丙醇。
所述過(guò)渡金屬膠體溶液的固含量小于25wt％。
所述溶解過(guò)渡金屬鹽所用水量過(guò)渡金屬鹽與水的質(zhì)量比值為0.001～0.95，檸檬酸的加入量過(guò)渡金屬鹽與檸檬酸的質(zhì)量比值為0.1～5.0；稀釋所用乙醇濃度大于95％。
所述酸為硝酸、硫酸或鹽酸，其加入量酸與金屬離子的摩爾比值為0.02～3.0。
本發(fā)明對(duì)稠油具有一定的催化作用，反應(yīng)后稠油粘度降低，重質(zhì)組分瀝青質(zhì)含量下降，稠油部分輕質(zhì)化。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1取5.0gFeCl3·6H2O，溶解在0.5ml水中，向金屬鹽溶液中加入1.0g檸檬酸，在室溫下攪拌1.0小時(shí)得到紅色膠體，用膠體體積5倍的乙醇(濃度大于95％)稀釋后，超聲波震蕩1.5小時(shí)即得到分散氧化鐵膠體溶液，測(cè)定固含量為2.42％。
實(shí)施例2取10gCoCl2·6H2O，溶解在8ml水中，向金屬鹽溶液中加入50g檸檬酸，在室溫下攪拌2小時(shí)得膠體溶液，用膠體溶液體積10倍的乙醇(濃度大于95％)稀釋后，超聲波震蕩2.0小時(shí)即得分散氧化鈷膠體溶液，測(cè)定固含量為7.31％。
實(shí)施例3取40gNi(NO3)2·6H2O，溶解在10ml水中，向金屬鹽溶液中加入80g檸檬酸，在室溫下攪拌2小時(shí)得膠體溶液，用膠體溶液體積20倍的乙醇稀釋后，超聲波震蕩0.5小時(shí)即得分散氧化鎳膠體溶液，測(cè)定固含量為5.29％。
實(shí)施例4取40gAl2(NO3)3·6H2O，溶于水中，攪拌情況下向其中加入濃氨水沉淀，沉淀經(jīng)過(guò)濾洗滌，去除雜離子后，加入1ml濃硝酸(濃度63％)，邊攪拌邊加熱，加熱到100℃下，得到分散氧化鋁膠體溶液。
本發(fā)明使用時(shí)，所需地質(zhì)條件是油層含油飽和度大于20％；油層滲透率大于0.8μm2；含砂量小于3％，無(wú)明顯汽竄。在不改變熱采工藝前提下，采用前置液段塞注入方式，催化劑溶液濃度在0.001％～2.0wt％，催化劑用量為處理油量的3.0wt％。催化劑的注入流程前置液、催化劑溶液、蒸汽。前置液通常采用清水。
采用本發(fā)明模擬井下條件做以下試驗(yàn)試驗(yàn)1在高壓釜中加入勝利油田稠油、水及實(shí)施例1制備的分散氧化鐵膠體溶液(按固體質(zhì)量)，質(zhì)量比為100∶10∶0.15，升溫至240℃，反應(yīng)24小時(shí)。采用Brookfield流變儀在80℃下測(cè)定反應(yīng)前后稠油粘度變化，正庚烷法測(cè)定反應(yīng)前后稠油中瀝青質(zhì)含量的變化。
試驗(yàn)2在高壓釜中加入100g勝利油田稠油、20g水和0.10g實(shí)施例2制備的分散氧化鈷膠體溶液(按固體質(zhì)量)，升溫至220℃，反應(yīng)2天。采用Brookfield流變儀在80℃下測(cè)定反應(yīng)前后稠油粘度，正庚烷法測(cè)定反應(yīng)前后稠油中瀝青質(zhì)含量的變化。
試驗(yàn)3在高壓釜中加入100g勝利油田稠油、25g水和2.0g實(shí)施例3制備的分散氧化鎳膠體溶液(按固體質(zhì)量)，升溫至280℃，反應(yīng)10天。采用Brookfield流變儀在80℃下測(cè)定反應(yīng)前后稠油粘度變化，正庚烷法測(cè)定反應(yīng)前后稠油中瀝青質(zhì)含量的變化。
表1過(guò)渡金屬溶膠催化劑催化性能數(shù)據(jù)表

表中*稠油降粘率＝(μ前-μ后)/μ前×100％，式中μ前為反應(yīng)前稠油樣品的粘度，μ后為反應(yīng)后稠油樣品的粘度。
權(quán)利要求
1.一種用于稠油井下催化改質(zhì)的催化劑，其特征在于它是一種過(guò)渡金屬的膠體溶液，其溶質(zhì)為過(guò)渡金屬水合氧化物的膠體顆粒，溶劑為水、有機(jī)溶劑或兩者混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于所述過(guò)渡金屬膠體溶液是采用以下步驟制得將過(guò)渡金屬鹽溶解在水中，向過(guò)渡金屬鹽溶液中加入一定量的檸檬酸，在室溫下攪拌1～4小時(shí)，用金屬鹽溶液體積1.0～20.0倍的乙醇稀釋后，超聲波震蕩0.5～2.0小時(shí)，得金屬膠體溶液；或?qū)⑦^(guò)渡金屬鹽溶于水中，采用濃氨水將過(guò)渡金屬鹽沉淀，沉淀經(jīng)過(guò)濾洗滌，去除雜離子后，加入一定量的酸，邊加熱邊攪拌使其膠溶，加熱溫度控制在100～150℃，得金屬膠體溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于所述過(guò)渡金屬為鋁、鐵、鈷、鉬、銅、鋅、銅、鎳或鉻的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于所述有機(jī)溶劑為乙醇或丙醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其過(guò)渡金屬膠體溶液的固含量小于25wt％。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的催化劑，其特征在于溶解過(guò)渡金屬鹽所用水量過(guò)渡金屬鹽與水的質(zhì)量比值為0.001～0.95，檸檬酸的加入量過(guò)渡金屬鹽與檸檬酸的質(zhì)量比值為0.1～5.0；稀釋所用乙醇濃度大于95％。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的催化劑，其特征在于所述酸為硝酸、硫酸或鹽酸，其加入量酸與金屬離子的摩爾比值為0.02～3.0。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于稠油井下催化改質(zhì)的催化劑，它是一種過(guò)渡金屬的膠體溶液，其溶質(zhì)為過(guò)渡金屬水合氧化物的膠體顆粒，溶劑為水、有機(jī)溶劑或兩者混合物。使用時(shí)，在不改變熱采工藝前提下，采用前置液段塞注入方式，催化劑溶液濃度在0.001％～2.0wt％，催化劑用量為處理油量的3.0wt％。本發(fā)明對(duì)稠油具有一定的催化作用，反應(yīng)后稠油中重質(zhì)組分瀝青質(zhì)含量下降，粘度降低，稠油部分輕質(zhì)化。
文檔編號(hào)B01J23/75GK1843622SQ20061002647
公開(kāi)日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2006年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月11日
發(fā)明者王大軍, 傅樂(lè)峰, 鄭柏存 申請(qǐng)人:上海三瑞化學(xué)有限公司