铁系油溶性催化剂在稠油水热裂解上的应用研究

摘要

随着世界上常规原油的不断消耗以及近期油价的不断攀升,储量巨大的稠油在石油资源的开采所占的比例也越来越大。常规的稠油开采方法主要是蒸汽吞吐和蒸汽驱,但是由于稠油所具有的高黏度、高密度等特点造成了开采、集输以及地面炼制方面的困难。在长期的石油工业研究中,人们发现了水热裂解反应,即存在于热力采油中的化学变化使稠油黏度降低的现象,并提出利用催化剂促进水热裂解反应程度的新思路。本文以胜利油田稠油为研究原料,考察两种铁系油溶性水热裂解催化剂十二烷基苯磺酸铁和乙酰丙酮铁在160-240℃之间的降黏效果,在24 h的反应时间下,考察反应温度,油水比和催化剂投药量对反应结果的影响,此外利用甲酸作为供氢剂考察了乙酰丙酮铁和甲酸共同作用催化水热裂解反应的影响。
　　 实验结果表明在200℃,油水质量比为7:3,催化剂投药量为稠油质量0.5％的时候,十二烷基苯磺酸铁对胜利＃1稠油的催化降黏率达到了71.52％;在240℃,油水质量比为7:3,催化剂投药量为稠油质量0.3％的时候乙酰丙酮铁对胜利#2稠油的催化降黏率达到了68.18％;而在加入3％的甲酸后,在各个温度点下#2稠油的降黏率相对于未加入甲酸时相比都有部分提升。
　　 通过对反应后稠油族组分的分离,对反应前后稠油SARA(饱和烃、芳香烃、胶质、沥青质)含量进行了对比,对重质组分进行了元素分析、红外分析和核磁氢谱分析并与反应前胶质、沥青质进行了相应比较。分析结果显示:反应后SARA族中重质组分含量大幅降低而轻质组分则相应增加,元素分析等结果也显示在反应后重质组分中的硫、氮原子减少,氢碳比增加,原油饱和度增加,化合物结构发生较大的变化,说明在两种催化剂的作用下,稠油都发生了水热裂解化学变化,使得稠油中重质组分向轻质组分的转换,最终导致稠油黏度的降低而改善其流动性,而甲酸的加入则为反应提供足够的氢源,进一步降低反应后稠油的黏度。