[发明专利]一种稠油木质素催化共水热裂解改质用的复合型催化剂技术及其应用方法

说明书

本发明提供了一种稠油木质素催化共水热裂解改质用的复合型催化剂技术及其应用方法。属于稠油改质技术领域。其中，该方法中使用的复合型催化剂为Keggin型杂多酸催化剂和CeO₂催化剂的组合，本发明提供的方法利用了杂多酸具有可以使稠油分子发生了裂解、异构化、开环的C‑C键断键，以及通过醇化、酯化使胶质分子中的C‑O键发生断键的特性。而CeO₂具有可以氧化Friedel Crafts反应的桥接分子醛，从而抑制木质素裂解单体的聚合反应，同时保留酚类化合物的特性。所以在杂多酸催化剂和CeO₂催化剂的协同催化下，使水热裂解反应可以在温和条件(≤250℃)下进行，并在催化共水热裂解24h后，使稠油降黏率达到94.0％，API°较水热裂解提高了5.1。为稠油在原位改质、地面改质、集输降黏及稠油品质升级提供了新方法。此外，使用可再生木质素生物质可减少环境伤害。

技术领域

本发明属于稠油改质技术领域，具体涉及一种稠油木质素催化共水热裂解改质用的复合型催化剂技术及其应用方法。

背景技术

稠油资源在世界油气资源中占有非常重要的地位，巨大的稠油资源量比常规原油资源高数倍，并且分布非常广泛，几乎所有产油国中均有分布，被认为是最为现实的替代能源之一。在目前世界已探明储量中，委内瑞拉、美国、加拿大、俄罗斯、中国等国家均具有丰富的稠油资源，全世界总储量大概在5.6 万亿桶。我国稠油总储量预测为1450亿桶，占石油总储量的20％以上。目前已在松辽盆地、渤海湾盆地、二连盆地、准噶尔盆地等12个大中型含油盆地和凹陷中发现了超过70个稠油油田。然而，稠油具有高分子量，高黏度和高沸点等特性，使得稠油的开采难度较高。

催化改质降黏技术是目前稠油开发领域的研究热点与前沿，目前催化水热裂解经过多年发展技术已经相对成熟且具备现场条件。，其基本原理为：在将蒸汽注入油层的同时，也给予油层合适的催化剂及其他助剂，使稠油中的重质组分在水热条件下发生脱硫、脱氮、加氢、开环等一系列反应，从而实现低温催化裂解，使其黏度不可逆地降低，从而易于采出。催化水热裂解具有很多技术优势：(1)能够不可逆的降低稠油黏度，使原油在地层孔隙的渗流作用及在集输管道中的流动性得到大大的改善；(2)轻质油小分子的生成有利于增加地层压力，为后期的采油创造便利条件。(3)部分质、胶质转化为小分子会使稠油品质得到提高。

将两种及两种以上物质，借助各自热解特性的互补作用进行共热解，可达到协同裂解效应。在可与稠油共热解的材料中，生物质因其储量丰富、容易获取的特点，受到较多关注，特别是仅次于纤维素的世界上第二丰富有机物木质素，分子中富含芳香环结构，也是最具有价值的生产芳烃的生物质，具有转化为高价值产品的潜力。但目前稠油与生物质的共热解，普遍需要400℃以上高温环境，反应条件苛刻，不适用于稠油开采中的原位改质。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种稠油催化改质降黏的方法。

为达到上述目的，本发明提供了一种稠油催化改质降黏的方法，其中。该方法为在温和条件下稠油与木质素共催化水热裂解。

在上述稠油催化改质降黏的方法中，温和条件是指温度≤250℃。

本发明提供的稠油改质降黏的方法，该方法的主要特点是使用了Keggin 型杂多酸和CeO₂进行协同催化。Cs离子取代可增强Keggin型杂多酸的表面酸性，从而降低共水热裂解的反应温度，实现稠油催化共水热裂解改质降黏。

在上述稠油催化改质降黏的方法中，优选的，利用协同催化共水热裂解进行稠油改质降黏的步骤包括：向稠油中加入水、木质素、催化剂 Cs_2.5H_0.5NiPMo₁₀V₂O₄₀及CeO₂。随后加入供氢剂四氢萘、乳化剂曲拉通-100。加压升温后进行反应。

在利用协同催化共水热裂解进行稠油改质降黏时，优选的，以8:2的比例作为最佳油水比。