专利名称：用于稠油井下催化改质的催化剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及催化剂技术领域，具体地说是一种用于稠油井下催化改质的催化剂。
背景技术：
早在1986年，加拿大的学者Hyne及其合作者就发现，模拟注蒸汽条件下，油砂沥青发生化学变化，沥青中重组分含量减少，轻烃含量增加，称之为水热裂解反应。后来的研究发现，在模拟注蒸汽条件下，向稠油中加入一定浓度的过渡金属盐溶液后，稠油粘度大幅下降，沥青质含量明显降低，饱和烃含量增加，气体产量上升。可见过渡金属离子对水热裂解反应起到了催化作用。
美国学者McFarlane等在其专利(USP5916432)中介绍了一种油溶性催化剂七钼酸铵，可用于重质原油的地面改质。还有美国学者Clough在其专利(USP4846274)中报道，采用含V，Fe，Mn等过渡金属离子的水溶液，在蒸汽吞吐温度下催化改质重质原油。中国人范洪富在其文章(《金属盐对辽河稠油水热裂解反应影响研究》燃料化学学报，2001年10月，29；5)中讲到模拟注蒸汽条件下，铁、钴和镍等八种过渡金属盐水溶液对辽河稠油的催化性能，获得良好效果。
国内学者设想在井下催化改质稠油，主要是通过向油层加入适当的催化剂及助剂，加深稠油在热采条件下发生的水热裂解反应的程度，不可逆地降低稠油粘度。这就在一定程度上使稠油轻质化，降低了稠油开采、集输和加工难度，有望解决目前稠油开采过程所面临的一些难题。已有学者在稠油开采现场进行井下催化改质的试验，并取得初步成功，但还存在诸多技术问题需要解决。该技术获得成功的关键是催化剂的选择。目前研究最多的，而且效果较好的是过渡金属盐溶液，一般以离子形式参与反应。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于稠油井下催化改质的催化剂，它是一种过渡金属的胶体溶液，对稠油具有一定的催化作用，反应后稠油中重质组分沥青质含量下降，粘度降低，稠油部分轻质化。
实现本发明目的的具体技术方案是一种用于稠油井下催化改质的催化剂，它是一种过渡金属的胶体溶液，其溶质为过渡金属水合氧化物的胶体颗粒，溶剂为水、有机溶剂或两者混合物。
所述过渡金属胶体溶液是采用以下步骤制得将过渡金属盐溶解在水中，向金属盐溶液中加入一定量的柠檬酸，在室温下搅拌1～4小时，用金属盐溶液体积1.0～20.0倍的乙醇稀释后，超声波震荡0.5～2.0小时，得金属胶体溶液；或将过渡金属盐溶于水中，采用浓氨水将过渡金属盐沉淀，沉淀经过滤洗涤，去除杂离子后，加入一定量的酸，边加热边搅拌使其胶溶，加热温度控制在100～150℃，得金属胶体溶液。
所述过渡金属为铝、铁、钴、钼、铜、锌、铜、镍或铬的一种。
所述有机溶剂为乙醇或丙醇。
所述过渡金属胶体溶液的固含量小于25wt％。
所述溶解过渡金属盐所用水量过渡金属盐与水的质量比值为0.001～0.95，柠檬酸的加入量过渡金属盐与柠檬酸的质量比值为0.1～5.0；稀释所用乙醇浓度大于95％。
所述酸为硝酸、硫酸或盐酸，其加入量酸与金属离子的摩尔比值为0.02～3.0。
本发明对稠油具有一定的催化作用，反应后稠油粘度降低，重质组分沥青质含量下降，稠油部分轻质化。
具体实施例方式
实施例1取5.0gFeCl3·6H2O，溶解在0.5ml水中，向金属盐溶液中加入1.0g柠檬酸，在室温下搅拌1.0小时得到红色胶体，用胶体体积5倍的乙醇(浓度大于95％)稀释后，超声波震荡1.5小时即得到分散氧化铁胶体溶液，测定固含量为2.42％。
实施例2取10gCoCl2·6H2O，溶解在8ml水中，向金属盐溶液中加入50g柠檬酸，在室温下搅拌2小时得胶体溶液，用胶体溶液体积10倍的乙醇(浓度大于95％)稀释后，超声波震荡2.0小时即得分散氧化钴胶体溶液，测定固含量为7.31％。
实施例3取40gNi(NO3)2·6H2O，溶解在10ml水中，向金属盐溶液中加入80g柠檬酸，在室温下搅拌2小时得胶体溶液，用胶体溶液体积20倍的乙醇稀释后，超声波震荡0.5小时即得分散氧化镍胶体溶液，测定固含量为5.29％。
实施例4取40gAl2(NO3)3·6H2O，溶于水中，搅拌情况下向其中加入浓氨水沉淀，沉淀经过滤洗涤，去除杂离子后，加入1ml浓硝酸(浓度63％)，边搅拌边加热，加热到100℃下，得到分散氧化铝胶体溶液。
本发明使用时，所需地质条件是油层含油饱和度大于20％；油层渗透率大于0.8μm2；含砂量小于3％，无明显汽窜。在不改变热采工艺前提下，采用前置液段塞注入方式，催化剂溶液浓度在0.001％～2.0wt％，催化剂用量为处理油量的3.0wt％。催化剂的注入流程前置液、催化剂溶液、蒸汽。前置液通常采用清水。
采用本发明模拟井下条件做以下试验试验1在高压釜中加入胜利油田稠油、水及实施例1制备的分散氧化铁胶体溶液(按固体质量)，质量比为100∶10∶0.15，升温至240℃，反应24小时。采用Brookfield流变仪在80℃下测定反应前后稠油粘度变化，正庚烷法测定反应前后稠油中沥青质含量的变化。
试验2在高压釜中加入100g胜利油田稠油、20g水和0.10g实施例2制备的分散氧化钴胶体溶液(按固体质量)，升温至220℃，反应2天。采用Brookfield流变仪在80℃下测定反应前后稠油粘度，正庚烷法测定反应前后稠油中沥青质含量的变化。
试验3在高压釜中加入100g胜利油田稠油、25g水和2.0g实施例3制备的分散氧化镍胶体溶液(按固体质量)，升温至280℃，反应10天。采用Brookfield流变仪在80℃下测定反应前后稠油粘度变化，正庚烷法测定反应前后稠油中沥青质含量的变化。
表1过渡金属溶胶催化剂催化性能数据表
表中*稠油降粘率＝(μ前-μ后)/μ前×100％，式中μ前为反应前稠油样品的粘度，μ后为反应后稠油样品的粘度。
权利要求
1.一种用于稠油井下催化改质的催化剂，其特征在于它是一种过渡金属的胶体溶液，其溶质为过渡金属水合氧化物的胶体颗粒，溶剂为水、有机溶剂或两者混合物。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于所述过渡金属胶体溶液是采用以下步骤制得将过渡金属盐溶解在水中，向过渡金属盐溶液中加入一定量的柠檬酸，在室温下搅拌1～4小时，用金属盐溶液体积1.0～20.0倍的乙醇稀释后，超声波震荡0.5～2.0小时，得金属胶体溶液；或将过渡金属盐溶于水中，采用浓氨水将过渡金属盐沉淀，沉淀经过滤洗涤，去除杂离子后，加入一定量的酸，边加热边搅拌使其胶溶，加热温度控制在100～150℃，得金属胶体溶液。
3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于所述过渡金属为铝、铁、钴、钼、铜、锌、铜、镍或铬的一种。
4.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于所述有机溶剂为乙醇或丙醇。
5.根据权利要求1所述的催化剂，其过渡金属胶体溶液的固含量小于25wt％。
6.根据权利要求2所述的催化剂，其特征在于溶解过渡金属盐所用水量过渡金属盐与水的质量比值为0.001～0.95，柠檬酸的加入量过渡金属盐与柠檬酸的质量比值为0.1～5.0；稀释所用乙醇浓度大于95％。
7.根据权利要求2所述的催化剂，其特征在于所述酸为硝酸、硫酸或盐酸，其加入量酸与金属离子的摩尔比值为0.02～3.0。
全文摘要
本发明公开了一种用于稠油井下催化改质的催化剂，它是一种过渡金属的胶体溶液，其溶质为过渡金属水合氧化物的胶体颗粒，溶剂为水、有机溶剂或两者混合物。使用时，在不改变热采工艺前提下，采用前置液段塞注入方式，催化剂溶液浓度在0.001％～2.0wt％，催化剂用量为处理油量的3.0wt％。本发明对稠油具有一定的催化作用，反应后稠油中重质组分沥青质含量下降，粘度降低，稠油部分轻质化。
文档编号B01J23/75GK1843622SQ20061002647
公开日2006年10月11日 申请日期2006年5月11日 优先权日2006年5月11日
发明者王大军, 傅乐峰, 郑柏存 申请人:上海三瑞化学有限公司