一种稠油注空气氧化降粘催化剂的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种催化剂，特别是一种稠油注空气氧化降粘催化剂。
【背景技术】
[0002]我国稠油资源分布十分广泛，已在12个盆地发现了 70多个重质油田，预计资源量可达300 X108t以上。随着轻质油开采储量的减少及石油开采技术的不断提高，21世纪开采稠油的比重将会不断增大，如辽河油田多年来开采高凝油、超稠油量一直占很大比重；胜利油田自2000年起，热采稠油年生产能力也超过140X104t，海上发现的石油储量中70%也属于稠油。自20世纪60年代开采稠油以来，已形成以蒸汽吞吐、蒸汽驱等为主的稠油热采技术，以及以碱驱、聚合物驱、混相驱等为主的稠油冷采技术。上述开采方法采收率均较低，投资较高。稠油注空气低温催化氧化采油技术是在注蒸汽开采稠油过程中，注入一种水溶性或油溶性、耐高温、具有催化氧化与裂化的双功能催化剂，并辅以一定量的空气注入，在焖井期间或蒸汽驱过程中使稠油发生缓和催化氧化反应，降低稠油粘度。它是集热采(稠油缓和氧化放热直接加热油层)、烟道气驱油、羧化降粘与表面活性剂驱油等4种采油机理于一体的新型、高效、低成本的稠油开采技术。其存在的问题是如果原油氧化速率慢，很可能发生氧气突破导致氧含量偏高，进而引发安全问题，另外通常情况下氧化后稠油粘度升高严重，因此对如何提高稠油的氧化速率并改善氧化稠油性质的研究具有重要的意义。
[0003]由于稠油注空气低温催化氧化速度慢，尾气中氧气体积分数高将导致焖井和开采期间存在安全问题，同时，稠油的氧化将导致其粘度升高，对提高采收率不利。
[0004]CN200610022559.X公开了一种稠油注空气缓和催化氧化采油方法，它采用一种水溶性或油溶性、耐高温、具有催化氧化与裂化的双功能催化剂，并辅以一定量的空气注入，在焖井期间或蒸汽驱过程中使稠油发生缓和催化氧化、裂化反应，取得一定效果。该催化剂是由铁、钴、镍、铜、锌、钼、铬的硫酸盐及氯化盐；铁、锰、铜、锌、的硝酸盐与碳酸盐；钴、铜、锌的草酸盐与乙酸盐；钴、铜、锌、锰、铁的苯甲酸盐；铁、锰、铜、锌的邻苯二甲酸盐等金属盐催化剂与尿素、碳酸钠、碳酸氢钠、碳铵、碳酸氢铵、氢氧化钠、氢氧化钾等助剂组成的复合催化剂，其与稠油在150°C?250°C下，进行注空气催化氧化实验，发现该类催化剂能够加快稠油的耗氧速度，但存在反应后氧化稠油粘度升高严重等问题。
【发明内容】
[0005]本发明的发明目的在于:针对上述存在的问题，提供一种改善稠油结构降低氧化稠油粘度，从而使稠油注空气催化氧化提高采收率的稠油注空气氧化降粘催化剂。
[0006]本发明采用的技术方案如下:
本发明的一种稠油注空气氧化降粘催化剂，由59.8%~70.2%聚合物载体，5.7%~8.3%金属氢氧化物，9.7%~12.3%金属亚油酸盐，2.7%~5.3%苯甲酸和11.7%~14.3%石油磺酸盐组成。
[0007]由于采用了上述技术方案，在稠油注空气低温催化过程的研究中，金属催化剂的加入能够加速稠油耗氧速度，但均存在反应后氧化稠油粘度升高严重，必须辅助碱性助剂进行乳化降粘。
[0008]金属亚油酸盐可促进裂解反应，经过催化裂解后，饱和烃含量增大，芳香烃、胶质和沥青质含量降低，即轻质组分增加，重质组分减少，大大降低了稠油的粘度，但是如果金属亚油酸盐的加入量过高，部分金属会在高温下与胶质、沥青中的分子缔合，形成大分子物质，反而会降低降粘率。
[0009]石油磺酸盐是一种表面活性剂，能够降低油水界面张力，更好地提高洗油效率，利用聚合物和表面活性剂的化学协同效应，在提高水驱波及体积、降低油水流度比的基础上将滞留地层的残余油“强洗”出来，从而提高原油采收率。
[0010]本发明的的一种稠油注空气氧化降粘催化剂，由65%聚合物载体，7%金属氢氧化物，11%金属亚油酸盐，4%苯甲酸和13%石油磺酸盐组成。
[0011 ] 由于采用了上述技术方案，该比例为最佳比例值。
[0012]本发明的一种稠油注空气氧化降粘催化剂，所述聚合物载体由36°/『48%甲基丙烯酸十二酯，23%~29%甲基丙烯酸十六酯和29%~35%甲基丙烯酸二十二酯组成。
[0013]由于采用了上述技术方案，聚合物载体的选择会直接影响金属催化剂及其他组分的降粘率，甲基丙烯酸十二酯，甲基丙烯酸十六酯和甲基丙烯酸二十二酯包裹金属会形成三种不同的聚合物形态，但均形成三维框架，具有良好的热稳定性，能够提高金属催化剂的催化效率。
[0014]本发明的一种稠油注空气氧化降粘催化剂，所述聚合物载体由42%甲基丙烯酸十二酯，26%甲基丙烯酸十六酯和32%甲基丙烯酸二十二酯组成。
[0015]由于采用了上述技术方案，该比例为最佳比例值。
[0016]本发明的一种稠油注空气氧化降粘催化剂，所述金属氢氧化物由25%~43%氢氧化铁，18%~36%氢氧化锌，15%~33%氢氧化猛和6%~24%氢氧化镍组成。
[0017]由于采用了上述技术方案，上述金属催化剂为传统金属催化剂，加入适当比例能够在不降低降粘率的同时降低成本。
[0018]本发明的一种稠油注空气氧化降粘催化剂，所述金属氢氧化物由34%氢氧化铁，27%氢氧化锌，24%氢氧化猛和15%氢氧化镍组成。
[0019]由于采用了上述技术方案，该比例为最佳比例值。
[0020]本发明的一种稠油注空气氧化降粘催化剂，所述金属亚油酸盐由46°/『70%亚油酸钼和30%~54%亚油酸镍组成。
[0021]由于采用了上述技术方案，亚油酸钼和亚油酸镍的油溶性好，能够与油品充分接触，催化效率较传统固态多相催化剂高，尤其能够促使稠油发生酸聚合反应、水煤气转换反应和加氢脱硫反应等水热裂解反应。
[0022]本发明的一种稠油注空气氧化降粘催化剂，所述金属亚油酸盐由58%亚油酸钼和42%亚油酸镍组成。
[0023]由于采用了上述技术方案，该比例为最佳比例值。
[0024]本发明的一种稠油注空气氧化降粘催化剂，所述亚油酸钼通过以下步骤制备而成， 步骤一:称取一份(ΝΗ4) 6Μο7024.4Η20，加入适量去离子水，搅拌溶解，调节pH为8.9，按照(ΝΗ4) 6Μο7024.4H20:亚油酸摩尔比1:1.5向溶解中加入亚油酸；
步骤二:加热至80°C，保持恒温搅拌反应30min，完全反应后，自然冷却至常温，通过分液漏斗将水相和油相分离，取油相，得到亚油酸钼。
[0025]本发明的一种稠油注空气氧化降粘催化剂，所述亚油酸镍通过以下步骤制备而成，
步骤一:称取一份硫酸镍，加入适量去离子水，搅拌溶解，调节pH为8.9，按照硫酸镍:亚油酸摩尔比1:1.5向溶解中加入亚油酸；
步骤二:加热升温至120°C，保持恒温搅拌反应3h，完全反应后，自然冷却至常温，通过分液漏斗将水相和油相分离，取油相，得到亚油酸镍。
[0026]综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是:
1、油溶性好，能够与油品充分接触，催化效率较传统固态多相催化剂高，大大降低了稠油的粘度。
[0027]2、形成三种不同的聚合物形态，但均形成三维框架，具有良好的热稳定性，能够提高金属催化剂的催化效率。
【附图说明】
[0028]图1是稠油注空气氧化降粘催化剂三种形态SEM图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图，对本发明作详细的说明。
[0030]为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0031]实施例1
如图1所示，一种稠油注空气氧化降粘催化剂，由59.8%聚合物载体，8.3%金属氢氧化物，12.3%金属亚油酸盐，5.3%苯甲酸和14.3%石油磺酸盐组成。
[0032]聚合物载体由48%甲基丙烯酸十二酯，23%甲基丙烯酸十六酯和29%甲基丙烯酸二十二酯组成。
[0033]金属氢氧化物由25%氢氧化铁，36%氢氧化锌，15%氢氧化猛和24%氢氧化镍组成。
[0034]金属亚油酸盐由46%亚油酸钼和54%亚油酸镍组成。
[0035]实施例2
如图1所示，一种稠油注空气氧化降粘催化剂，由70.2%聚合物载体，5.7%金属氢氧化物，9.7%金属亚油酸盐，2.7%苯甲酸和11.7%石油磺酸盐组成。
[0036]聚合物载体由36%甲基丙烯酸十二酯，29%甲基丙烯酸十六酯和35%甲基丙烯酸二十二酯组成。
[0037]金属氢氧化物由43%氢氧化铁，18%氢氧化锌，33%氢氧化锰和6%氢氧化镍组成。
[0038]金属亚油酸盐由70%亚油酸钼和30%亚油酸镍组成。
[0039]实施例3
如图1所示，一种稠油注空气氧化