稠油的水热裂解反应及其降粘机理_刘永建
稠油空心杆掺水降粘工艺原理及在河口油区的应用
稠油空心杆掺水降粘工艺原理及在河口油区的应用介绍稠油空心杆掺水降粘工艺是一种在油田开采中应用的技术，通过掺入适量的水来改善稠油的流动性。
本文将详细探讨该工艺的原理及其在河口油区的应用情况。
原理稠油掺水降粘工艺的核心原理是掺入适量的水来改变稠油的流动性。
水的添加能够降低稠油的黏度和密度，提高流体的流动性，使得稠油在井筒内更容易向上运行。
降粘后的稠油具有较低的阻力和较高的渗透性，有利于提高油井开采效率。
该工艺主要通过以下几个环节来实现：1. 空心杆安装在河口油区的油井中，首先需要在油井井筒内安装空心杆。
空心杆是一种中空的管状设备，用于控制水的注入和稠油的流动。
2. 水的掺入将适量的水注入到空心杆中。
水的掺入要根据油井的实际情况和需要进行计量和控制，确保掺入的水量符合要求。
3. 混合稠油和掺入的水在井筒内混合，形成降粘后的稠油。
混合的过程需要确保稠油和水充分混合均匀。
4. 上升降粘后的稠油通过空心杆向上运行，上升到油井地面。
在沿途需要进行适当的压力控制，以保证稠油能够顺利上升。
5. 脱水在油井地面，需要对上升的稠油进行进一步处理，以去除其中的水分。
脱水后的稠油可以进一步进行加工和运输。
河口油区的应用情况稠油空心杆掺水降粘工艺在河口油区得到了广泛的应用。
以下是该工艺在该区域的具体应用情况：1. 提高开采效率河口油区的稠油含油量较高，但黏度大、流动性差，传统开采方法难以高效率地开采。
稠油空心杆掺水降粘工艺的应用能够显著提高油井的开采效率，使得稠油能够顺利上升到地面。
2. 节约能源河口油区的油井开采需要耗费大量的能源。
稠油空心杆掺水降粘工艺的应用能够降低油井开采过程中的能耗，减少能源消耗和关联的碳排放。
3. 减少环境影响河口油区为敏感生态环境，传统的开采方法可能对环境造成一定的影响。
稠油空心杆掺水降粘工艺的应用可以减少地下水污染风险，降低对地下水资源的压力，减少环境污染的潜在风险。
4. 成本降低稠油空心杆掺水降粘工艺的应用能够降低油田开采的成本。
稠油乳化降粘技术的关键PPT课件
可用的氧化剂（主剂）为：NaIO4和30%H2O2 可提供H+ （助剂）为： NaH2O4 和CH3COOH
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μ——乳状液粘度，mPa·s μ0——分散介质粘度，mPa·s Φ——乳状液中分散相所占体积百分数，% k ——常数：
• Φ≤ 0.74时，k为 7.0， • 当φ>0.74时，k为 8.0；
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Richardson公式
0ek
启 （1）乳状液粘度取决于分散介质粘度。 示
（2）乳状液粘度取决于分散相所占体积分数。
环
抽油机负荷大、耗电量 多，机械事故多
节 影响地面输送 输送困难、麻烦
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第2节 稠油的升温降粘法
稠 105
油
塔河TK1055 胜利陈庄13-15 辽河齐40 塔河TK1244
粘度，mPa.s
粘
104
温 103
曲
线
102
30 40 50 60 70 80 90 100
温度，℃
结论 稠油的粘度受温度影响影响很大
稠油物性参数
油田 辽河
克拉 玛依 胜利
大港
区块 杜 84 杜 1-7-5 杜 84 九区 凤城全区 单家寺 草桥 孤岛 羊三木 枣园枣北
油层 杜家台油层 大凌河油层 兴隆台油层 齐古组 齐古组 Ng Ng Ng 明、馆 下第三纪孔一段
埋深 1122-1500 950-1090 650-750 160-230 150-500 1100-1200 820-960 1200-1400 1220-1430 1736-2036
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稠油降粘工艺技术概述
稠油降粘工艺技术概述摘要：矿场常用的稠油降粘技术主要包括：加热降粘技术、掺稀降粘技术、乳化降粘技术、油溶性降粘剂。
文章概述了目前常用的稠油降粘工艺技术的研究方向和主要存在的问题。
对稠油降粘技术有了一个准确的总结，在此基础之上指出了今后降粘技术研究方向。
关键词：稠油降粘技术原理复合降粘稠油一般是指油层温度下脱气原油的粘度超过100mPa?s以上，密度大于0.92g/cm3的原油。
对石油来说，固态烃、沥青质和胶质的含量及组成是决定其流变性的主要因素。
因此降低稠油粘度，改善稠油流动性，是解决稠油开采、集输和炼制问题的关键。
目前，国内外稠油输送过程中常用的降粘方法有：加热降粘技术、掺稀降粘技术、乳化降粘技术、油溶性降粘剂等。
一、加热降粘技术1. 降粘机理稠油加热输送方法主要是通过加热的方法提高稠油的流动温度，以降低稠油粘度，从而减少管路摩阻损失的一种稠油输送方法。
稠油中胶质与沥青质分子的结构特点及相互作用，使稠油体系形成了一定程度的Π键和氢键，随着温度的升高，体系获得足够的能量时，Π键和氢键被破坏，使得稠油粘度大幅度降低。
2. 存在问题用加热降粘技术输送稠油是传统的输送方法，在许多国家和地区都得到了广泛应用，委内瑞拉从I955开始采用这种技术。
但最大缺点是当管线温度降至环境温度时，常发生凝管事故，且其能耗高，输量1％以上的原油被烧掉和损耗，经济损失大。
因此，应逐渐减少或取代加热降粘输送。
电伴热法在印尼苏门答腊的扎姆鲁得油田已成功应用多年，国内多用于干线解堵、管道附件和油气集输管线。
二、掺稀降粘技术1. 降粘机理利用有机溶剂相似相溶的原理，在稠油进入管道前，将一些低粘液态碳氢化合物作为稀释剂，与稠油混合在一起，降低稠油的输送粘度，从而以混合物的形式进行输送。
通常掺入的稀释剂为轻质油，主要包括天然气凝析液、原油的馏分油、石脑油等。
向稠油中掺入稀油得到混合物的粘度与稀油的掺入量之间成指数关系。
稀释剂的注入量主要取决于稠油稀释剂的相容性。
超稠油供氢水热裂解改质降黏研究
ｐ ｙ ｉａ ｉ ｌｔ ｎ ｅ ｐ ｒ ｎ ｆａ ｕ — ｅｍｏｙ ｉ ｕ ｄ ｒａ ｃｒ￣ｎ ｃ ｎ ｉｏ ｈ ｗｓｔａ ｉｃ ｓ ｙ ｒｄ ｃｉｎ ｒｔ ｈ ｓｃ ｌ ｍｕａｉ ｘ ｅ ｍｅ ｔｏ ｑ ａｔ ｒ ｌ ｓ ｎ ｅ ｅ ｓ ｏ ｉ ｈ ｓ ｔ ｏ ｄｔ ｎ ｓ ｏ ｈ ｔｖｓ ｏ ｉ ｅ ｕ ｔ ａ ｏ ｉ ｔ ｏ ｉ
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Ｆ ＡＮ ｅ ｘａ ＨＡＯ ｕ ｌ Ｚ — ｉ ，Ｚ Ｆ — ｎ，Ｗ ＡＮＧ ｉ－ ｉｎ ｉ Ｊｅｘａ ｇ。ＧＯＮＧ ｎ ．ａ ｇ Ｙｏ ｇ ｇ ｎ （ ｅｒｌｕ ｎ ｉ ｅｉ ｎｔｕｅ Ｃ ｉ ｎｖｒｉ Ｐ ｔ ｌｕ （ ａｔ ｉ ， ｏ ｇ ｉ ２ ７ ６ Ｃ ｉ ） Ｐ ｔ ｅｍ Ｅ ｇｎ ｒ ｇＩｓｔｔ， ｈｎ Ｕ ｉ ｓｙｏ ｅ ｏｅｍ Ｅ ｓ Ｃ ｎ ｏ ｅ ｎ ｉ ａ ｅ ｔ ｆ ｒ ａ） Ｄ ｎｙｎ ｈ ｇ ５０ １ ｈｎ １ ａ
文章编 号： ２３２０ （ ０ ６ ０ －３５０ ０ ５ ．４ ９ ２０ ） ３０ １－４ －
油藏矿物催化稠油水热裂解反应的机理研究
离子以降低表面能。这种结构重组大多数情况不能 实现 电荷 自动 补 偿 ， 成 稳定 表 面 ， 形 而是 形成 带 有多 余 电荷 的极性 表 面 。 性 表面 不稳 定 ， 有很 强 的表 极 ห้องสมุดไป่ตู้ 面活 性 ， 与 介质 中的离 子或 分子 发 生 反应 ， 会 这就 是 表面 反 应 。 在天 然状 态 下 ， 矿物 与水 接触 ， 其表 面会 发 生羟 基化 反 应 ， 生产羟 基 化 自由基 ， 是 矿物 最基 本 的表 它 面反 应 基 团 ， 与 同 表 面 恒 电 荷 、 ｅ ｓ酸 位 （ 它 Ｌ ｗｉ 或 Ｂ ｏ ｓｅ ｒ ｎ ｔｄ酸 位 ） 硫 化 物 矿 物 的 硫 基 和 盐 类 矿 物 的 、
稠 油 中 某些 金 属 离 子 、 物 和 油层 砂 对 稠 油组 成 的 矿
变 化起 催化 作 用 。 ｎｎ等 人发 现Ａｔａａｃ ４ Ｍｏ ｉ ｈｂ ｓａ等 种 稠 油 在 油藏 矿 物 存 在 下 水 热裂 解 后 ， 产 生 大量 的 可
轻烃气体、 Ｏ： Ｈ。， Ｃ 和 ｓ 沥青质、 胶质的含量降低 ， 稠 油 的粘 度 大 幅度 下降 。范 洪 福等 人在 研究 油层 矿物 对 稠 油 水热 裂 解 反 应 影 响 中 ， 实验 证 明 了油藏 矿 用 物 对 稠 油 水 热 裂 解 反 应 具 有 催 化 作 用 ， 蒸 汽 与 （ ４ ￣ 共 同 作 用 ， 河 低 含 硫 稠 油 的 粘 度 可 降低 ２０ Ｃ） 辽 ２ 以上 ［ ， 永 建等 人 通过 室 内实 验 ， 油藏 矿物 ３ ２刘 ］ 对 催 化稠 油 水热 裂解 反 应 的可行 性 和油 藏矿 物与 化学 剂 强 化稠 油水 热 裂解 降 粘 的效果 作 出了肯 定 Ｌ。这 ３ Ｊ 些 研 究都是 通 过 实验 发现 并证 实 了油 藏矿 物 的催化 作用 ， 对 油 藏 矿 物具 有 的催 化性 能未 作 本 质 的研 但 究和 深入 的探 讨 。为 此 ， 笔者 将 对矿 物 的特殊 结构 、 表 面 活性 和 催化性 能 ， 以及油 藏 矿物 的成 分 、 构和 结 对稠 油水 热 裂解 反应 的 催化 作用 等做 简单 的论 述 。
热化学就地生热促进稠油水热裂解实验研究
Ｎ Ｎ 与 Ｎ １ ａＯ Ｈ Ｃ 是价 廉 易 得 的普 通 化 学 试 剂 ， 在一 定条 件下 反应 产 生 大 量 的热 和气 体 ， 化 学反 其
应方 程式 为 ：
Ｕ 十
项 目（ ８０２０ ） 国家重 大油气专项项 目（０８ Ｘ ５ １ － １ 资助 ０ １２０５ 、 ２０ Ｚ ０ ０２ ０ ） ０
第 １ ０卷
第１ ２期
２１ ０ ０年 ４月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ ．１ １ ０ Ｎｏ ２ Ａｐｒ ２ ０ ．１ ． ０１
１７ —８ ５ ２ １ ） ２２ ５ －４ ６ １１ １ （ ０ ０ １ —８ ３０
Ｓ ｉ ｎ ｅ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｎ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｃ ｅ ｃ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｄ Ｅ ｇｎ ｅ ｉ ｇ
中图法 分类 号
Ｔ ２４ Ｅ ９ Ｅ ２ ． ； Ｅ ５ Ｔ ３ Ｔ ６４ ３
文献标志码
Ａ
稠 油 就 地 水 热 裂 解 降粘 是 近 年 来 国 内外 广 泛
关 注 的稠 油 开 采 新 技 术 。稠 油 水 热 裂 解 反 应 … 可
化 学就 地 生 热 提 升 地 层 温 度 促 进 稠 油 水 热 裂 解 反 应进 行 了探 索 。
⑥
２ １ Ｓ ｉ ｅｈ Ｅ ｇ ｇ ００ ｃ Ｔ ｃ． ｎｎ． ．
石 油 技 术
热 化 学 就 地 生 热 促 进 稠 油 水 热 裂 解 实验 研 究
胡 绍彬 刘 永 建 蒋大丽 赵 杰
（ 大庆石油学 院提高油气采 收率教 育部重 点实验 室 ， 大庆 １３ １ ） ６ ３ ８
超稠油裂解改质降黏实验
（ ）改 质 稠 油不 溶 物分 布 规 律 。 图 ５ 改 质 稠 ４ 为 油 甲苯 不 溶物 的变 化规 律 。 由图 ５ 见 ，甲苯 不 溶 可
物 的含量 在 减黏 裂化 过程 中是呈 逐渐 增 高 的趋 势 ，
自 ２ １ 年 ６月起 ，就 介 入 新 一 年 的油 田开 ０１
泼 工作 ，加强地面与地下的结合 ，紧密跟踪开
２ ０
１ ５
１ ０
５
稠油的黏度降低是由于裂化过程 中生成 的轻质馏分
油 的稀释 作用 而 引起 ，不 同馏 分 的降 黏稀 释作 用是
２ ０ ４ ０ ６ Ｏ ８ ０ １０ ０ １０ ２
０
０
反应 时 问／ ｉ ｗ ｎ
不 同的 。对 郑王 稠油 不 同馏分 段 在减 黏裂 化过 程 中
■ ３ ０℃ ● ３ ０ ℃ ８ ９
一
４ ０℃ ０
◆ ４ｌ ℃ ０
ｏ 进 度 ，详 细 了 解 和 掌 握 开 发 数 据 变 化 情 况 。 发 ◇ 过 主动 介 入 油 田生 产 系 统 ，深 入 挖 掘 地 面 系 ｏ ｖ 剩 余 能 力 ， 已 全 面 掌 握 了 油 田 已 建 系 统 资 螈 ，并 利 用 已建 系 统 剩 余 能 力 ，合 理 应 用 优 化 ？
注 ： Ｘ 为裂化转化率
６ ，基建 油水井 ５４ ３口，建 成新增产 能 ２６４ 个 １ ５ ．３ ｏ 万吨。 ｏ ＾ Ｏ 大 庆 油 田设 计 院针 对 ２ １ 年 大庆 油 田产 能 ０２ 设 任 务 ，采 取 “ 提前 介 人 、主 动 介 入 、有效 蚧 人 ” 的方式 ，不 断加 强 规划 设 计工 作 的力？ 为 油 田新 一年 的产 能 建设 争取 时 间 。 ｏ
稠油降黏方法研究现状及发展趋势
稠油降黏方法研究现状及发展趋势关键词：稠油降黏方法研究现状；发展趋势；前言：随着经济的发展，对资源的消耗日益增加，稠油降黏越来越受到关注。
主要阐述了几种稠油降黏方法的作用机理及研究进展。
一般对稠油的运输和开采分别采用不同的方案。
但每种降黏法都有一定的局限性，如加热降黏需要消耗大量热量，存在一定的经济损失；掺稀降黏中的稀释剂储量有限，经济效益低。
一、稠油降黏机理一般原油的凝点与正构烷烃数有关，黏度由胶质、沥青质含量决定。
稠油高黏度的是指其内部分子间的强作用力形成大分子结构。
重油中的胶质沥青质由氢键或π- π 键与胶质分子相结合。
原油的高黏度是由于粒子通过氢键的连接，形成了大量的胶束。
因此要实现降黏的效果就要削弱胶质、沥青质等大分子间的相互作用。
一般来说降黏规律，稠油的温度越低，相对密度越小，黏度越小。
对于胶质沥青质含量高的高黏原油一般采用加热降黏的最经济手段。
稠油间分子作用力越小，黏度越小。
二、稠油降黏方法研究现状2.1 加热降黏法通常稠油的黏度随温度的升高而降低，因此可通过升温来降低黏度。
在原油运输中，原油黏度高会给管道产生阻力，增加运输的成本，因此通常在原油进入管道前进行加热，通过升高温度降低黏度，进而减小阻力。
加热降黏法操作简单、方便、效果好，但是对原油加热需要消耗大量能源，经济损失大，同时易发生凝管事故，并需要停输都再次启动。
目前，该方法虽普遍应用，但是发展趋势不好，将逐渐被其它技术取代。
2.2 微生物降黏法降黏机理主要有三种：1）微生物会分解长链烷烃、胶质沥青质和石蜡，从而将长链饱和烷烃转化成支链或低碳数的不饱和烷烃，进而降低黏度[ 8 ]。
2）微生物新陈代谢会产生表面活性剂，改变稠油的油水平衡，进而降低黏度；3）一些产气菌在地下产生气体，使原油膨胀从而降低黏度。
微生物降黏技术目前被广泛应用，其具有效率高、成本低、无污染、产出液易处理等优点。
正适合应用于我国稠油含水量高、采出率低的稠油，此方法大大提高了采出率。
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© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net大庆石油学院学报第26卷 第3期 2002年9月JOURNALOFDAQINGPETROLEUMINSTITUTEVol.26 No.3 Sept. 2002
收稿日期:2002-04-22;审稿人:贾振岐 基金项目:黑龙江省自然科学基金资助项目(Q00C035) 作者简介:刘永建(1955-),男,教授,博士生导师,主要从事采油采气化学理论与工程方面的研究.
稠油的水热裂解反应及其降粘机理刘永建1,钟立国1,范洪富1,刘喜林2(11大庆石油学院石油工程学院,黑龙江安达 151400; 21中国石油天然气集团公司辽河油田分公司技术发展处,辽
宁盘锦 124010
)
摘 要:研究了注蒸汽开采稠油中的水热裂反应及稠油的降粘机理,高温下水性质的变化为稠油的水热裂解反应创造了条件;催化剂中的金属离子与水分子的络合,生成的络离子对稠油中杂原子S的进攻,稠油分子中C—S健的断裂,
使稠油的分子变小;油层矿物在高温蒸汽的作用下生成了结构类似于无定形催化剂的物质,有利于稠油的水热裂解;水热裂解反应过程中产生了H
2,它在催化剂的作用下可实现井下就地加氢;
水热裂解中的饱和烃、芳香烃含量的增加及胶
质、沥青质含量的降低,为稠油粘度的降低提供了条件;稠油及沥青质相对分子质量的降低、杂原子含量的降低,从而降低了稠油分子间的作用力,导致稠油粘度的进一步降低.
关 键 词:稠油,水热裂解;粘度;降粘机理;催化作用中图分类号:TE624.4;TE345 文献标识码:A 文章编号:1000-1891(2002)03-0095-04
0 引言在稠油注蒸汽开采过程中,稠油的组成发生了明显的变化,主要表现在其饱和烃、芳香烃含量增加,胶质、沥青质含量降低,稠油的平均相对分子质量减小,从而导致稠油的粘度下降[1,2].催化剂的加入,使这
种变化更加明显[3～5].为了实现稠油的井下催化降粘开采,笔者详细探讨了稠油在高温蒸汽及催化剂存
在下的反应及降粘机理.
1 高温下水的物理化学性质变化大量研究表明,在高温下,水的化学性质也较活泼,为与非极性化合物的反应提供了一个明显有利的环境.如在300℃时,水的密度和极性与常温下丙酮的性质十分相似.水的介电常数随着温度的升高急剧下降,从20℃时的80下降到300℃时的20,这就意味着:随着温度的升高,水溶解有机化合物的能力增强.在240℃时,水的离子积常数为11,而在20℃时为14.这表明,随着温度的升高,水具有了强酸和强碱的性质,随温度升高,除反应速度自然增加外,水的酸碱催化作用也随之增强.
2 金属离子的催化作用根据化学键理论可知,在C—O(键能360kJΠmol),C—S(键能272kJΠmol)和S—H键(键能368kJΠmol
)
三者中,C—S键能最小.同时,S的电负性大于C,故在有机硫化合物中,S带负电而C带正电,所以与催化剂结合的水分子中的H+进攻S,而OH-进攻C,使电子云发生偏移,造成了C—S键能的进一步降低.因此,在水热裂解过程中,会导致稠油中有机硫化物C—S键的断裂,从而使沥青质的含量降低、稠油的相对分子质量减小,当然也就导致稠油粘度的降低.在水热裂解中生成的硫醇会进一步二次水解,释放出H2S.产物中的烯醇会变为醛,而醛很容易分解,在催化剂作用下生成的CO与水会进行水煤气转换反应(WGSR).这样便可在所处的温度下高效地产生氢气,使得加氢脱硫反应得以顺利进行
[6]
.因此,在蒸汽
吞吐时(200℃以上),由于水热裂解反应,稠油中的沥青质就得到部分的改质,致使产出的稠油的相对分
・59・© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
子质量降低、粘度减小以及硫含量降低.
从实验得到的产物中,检测有H
2S,从而证明过渡金属离子与有机硫的络合反应是存在的,
这种络合
反应可以削弱C—S键.同时,在这个反应历程中,与过渡金属配位的中间产物会发生水解,从而产生H2S.并且通过水解,催化剂得到再生,且产生了CO,CO2和H2.在井下催化降粘开采稠油中使用的催化剂是过渡金属硫酸盐,如NiSO4,CoSO4,CuSO4和VOSO4等.
NiSO4是弱酸或具有中等强度的酸,在31℃以下的分子式是NiSO4・6H2O,加热到150℃后,转变为NiSO4・
H2O,继续加热到300℃时失水较少,但再升高温度,余下的水将逐渐失去.一般酸性及催化活性最大在300℃左右[7].对NiSO4・xH2O(0H
2O
在两边的
Ni2+的作用下,离解出H+,成为B酸中心,从而具有催化活性.
3 油层矿物在高温下的催化作用油层矿物主要是由粘土矿物和非粘土矿物组成.非粘土矿物主要包括石英及无机盐岩,粘土矿物是由含硅氧和铝氧化物组成.在水蒸气的作用下,油层矿物都可形成含有SiO
4四面体三维网络的水凝胶
.
水凝胶是由3～5nm的初级球形粒子组成的粘合聚集体.在网络中,每个Si连接4个O,每个O连接2个Si.粒子表面以硅烷醇Si—OH式的羟基终止,初级粒子也可以Si—O—Si桥连接.硅水凝胶形成后,六配位的Al3+与初级硅胶粒子的表面发生反应,即三水合铝与硅胶表面OH基缩合放出水.过量的活性硅胶和低pH值使Al—O—Si键的生成较Al—O—Al键的生成有利.
Al3+嵌入硅胶表面后,产生了具有强B酸特性的表面OH基.质子酸是由水在Al3+上离解吸附而产生
的.水分子离解生成的H+与硅正离子结合的氧键合成酸性OH基,此OH基极易释放H
+
,具有B酸性.
从上面的分析可知,水分子离解生成的OH基与Al3+键合.Al3+强烈的亲电子特性可归因于它在表面上的不对称性.这种不对称性可使Al3+去除电荷并形成一个足够强的电场,使其能从水分子中分裂出氢而得到OH基.生成的SiOOHAl基被环境的不对称性强烈地极化,在基团中形成了强酸性.
当硅铝表面升温至高温而脱水,水从B酸中心去除,暴露出具有电子对受体性质的Al
3+
,从而形成L
酸中心.脱水后,硅铝表面呈B酸性,还是二者兼有,取决于其预处理条件.
虽然SiO
2和Al2O3单独存在时,酸性都很弱,但相互结合后表现出很强的酸性.对此有2种解释,其
一是在SiO2-Al2O3表面上,第1个Al3+只被3个正四价的硅通过氧桥连接,朝向表面外的一方缺一个配位硅.硅的这种不对称性分布导致Al3+具有强烈的亲电性.当水分子靠近这种Al3+时,水分子的负性羟基被Al3+所吸引,结果分离出一个质子,形成B酸,原来的3配位铝起L酸作用.其二是Al3+对氧化硅骨架中Si4+的同晶取代,使取代点出现了多余的负电荷,因此起配平电性作用的H+成为B酸.如果酸性羟基受热以水的形式脱去,形成3配位铝,则这种铝成为L酸中心.实际上,两种酸性中心同时存在,随着对硅酸铝制备和处理方法不同,两者相对数量不同.
由于晶格的取代作用,油层矿物表面大多带负电荷[8],它们可吸附催化剂金属阳离子,使油层矿物具
有常规催化剂载体的作用.
4 水热裂解过程中的加氢作用在稠油水热裂解反应中,产生了部分氢气.氢气的产生主要来自于两方面,一是稠油水热裂解时,直接产生的,二是水热裂解反应产生了CO,CO与水蒸气发生水煤气变换反应,生成了H
2,H2的产生速率与
反应时间的变化见图1.从图1中可以看出,在24h以前,随着反应时间的增加,H2的量增加,但超过36h
以后,氢气的量下降,发生了稠油的加氢反应,消耗了部分在水热裂解过程中产生的H
2.
对反应后稠油的
H与C原子比进行了分析,见图2.从图2可以看出,反应后稠油组成中的H与C原子比发生了明显的变・69・
大 庆 石 油 学 院 学 报 第26卷 2002年© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
化,证实了稠油水热裂解反应过程有加氢反应的发生.
图1 稠油水热裂解过程中H2的量与时间的关系图2 水热裂解过程中稠油H与C的原子比随反应时间的变化
5 轻烃的溶剂效应在稠油水热裂解反应过程中,由于产生一定数量的轻烃,其组成发生了较大的变化,如饱和烃、芳香烃的质量分数增加,胶质、沥青质的质量分数降低,见图3.这对稠油粘度的降低起着非常重要的作用.
图3 水热裂解过程中稠油组成的的变化6 稠油分子间作用力的降低由于在稠油水热裂解反应过程中,稠油和沥青的平均相对分子质量都不同程度地减少,尤其是沥青质的平均相对分子质量降低较大,见图4.由图4和相关理论可知,稠油的粘度一方面由其组成决定,另一方面由分子间作用力所决定.在稠油中非极性分子之间,分子间的作用力以色散力为主.而色散力的大小,
与其相对分子质量有关.相对分子质量越大,色散力就越大,从而分子间的作用力就越大,稠油的粘度就越高.在水热裂解反应过程中,由于稠油和沥青质的平均相对分子质量大幅度地降低,从而减弱了分子之间的作用力,也就降低了稠油的粘度.
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第3期 刘永建等:稠油的水热裂解反应及其降粘机理