一种ws
2-nife2o4/go重油催化降粘剂的制备方法及应用
技术领域
[0001]
本发明属于催化剂合成领域，具体涉及一种ws
2-nife2o4/go重油催化降粘剂的制备方法及应用。
背景技术：
[0002]
随着工业的迅速发展，特别是第三世界国家的工业化进程的不断推进，对常规轻油储备的开采已迫切不足以应付对化石燃料爆炸性增长的需求。面对这样日益紧张的能源局势，开发新型能源固然是一条光明前途，但是对于原有的化石燃料的深度利用更是个具有极大潜力的领域，如美国就通过对于页岩油开采技术的突破从石油进口国转型成为石油输出国。
[0003]
重油是粘度超过100mpa
·
s或api重力范围为10-20
°
的原油，其特点就是分子量大、黏度高，树脂和沥青质等重组分的比例高于普通原油；作为一种典型的非常规能源，更是占据了全球石油储量的70％，将来重油的利用必将在满足全球能源供应方面发挥至关重要的作用。然而作为燃料必须具有高发热量、低黏度、低凝固点、高闪点、低的杂质含量和低含硫量的要求。
[0004]
因此，降低高粘度是开采和利用重油资源的最重要的途径。重油的开采中被广泛使用的方法多为依靠热，微波/声波，磁力或稀油驱油的物理方法，这种方法可以改善流动性并提高重油的采收率；但却普遍存在高能耗或无法大规模应用的不足。而化学回收是利用重油的最有潜力的技术，催化水热分解是在催化剂的帮助下将注入的热蒸汽介导的重组分分解，并借助催化剂来不可逆地降低重质原油的粘度，具有极高的效率。现有的催化降粘剂仍存在热稳定性差、效率低的问题，不能取得理想的降粘效果。
技术实现要素：
[0005]
针对现有技术中催化降粘剂催化效率低，降粘效果较差的问题，本发明提供一种ws
2-nife2o4/go重油催化降粘剂的制备方法及应用。
[0006]
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0007]
一种ws
2-nife2o4/go重油催化降粘剂的制备方法，包括以下步骤：
[0008]
步骤一：采用hummers法制得氧化石墨烯；在冰浴条件下向适量的浓硫酸中先后添加一定量的硝酸钾和石墨粉，搅拌20-30min后将适量的高锰酸钾缓慢加入溶液中，添加完成后将溶液置于35-38℃的水浴温度中快速搅拌2-3h，随后向混合溶液中缓慢滴入适量去离子水并控制体系温度在90-95℃继续搅拌15-20min；然后室温下向溶液中滴入适量的双氧水至溶液呈亮黄色后抽滤，并用稀盐酸多次洗涤后用去离子水离心洗涤至洗涤液呈中性，随后把样品置于50-60℃的真空烘箱中烘干得到氧化石墨烯。
[0009]
步骤二：室温下，将一定量的nicl2·
6h2o和fe(no3)3·
9h2o投入适量去离子水中，超声5-8min，再向溶液中加入一定量的尿素并简单搅拌后加入步骤一制得的氧化石墨烯，室温下超声20-30min后把混合溶液转移至反应釜中在180-190℃下反应12-15h，冷却至室
温后离心并用去离子水反复洗涤6-8次，随后将样品置于70-80℃的真空干燥箱中10-12h得到nife2o4/go材料。
[0010]
步骤三：将na2wo4·
2h2o加入适量的去离子水中并搅拌6-8min，用稀盐酸将混合溶液的ph值调节至6左右；将步骤二制得的nife2o4/go加入去离子水中，在45-50℃的水浴下搅拌15-20min后先后加入还原型谷胱甘肽和na2wo4溶液，并继续搅拌8-10min后将混合溶液置于反应釜中在190-200℃的温度下保温9-11h，冷却至室温后抽滤，并用去离子水洗涤得到ws
2-nife2o4/go重油催化降粘剂。
[0011]
所述步骤一中石墨粉的添加量为2-3g，硝酸钾和石墨粉的质量比为1:1.8-1:2，石墨粉和高锰酸钾的质量比为1:3.2-1:3.5，滴入去离子水和浓硫酸的体积比为1.1:1-1.3:1。
[0012]
所述步骤二中nicl2·
6h2o和氧化石墨烯的质量比为0.63:1-0.71:1，nicl2·
6h2o和fe(no3)3·
9h2o的摩尔比为1:2，nicl2·
6h2o和尿素的质量比为1:1.2-1:1.4。
[0013]
所述步骤三中na2wo4·
2h2o和nife2o4/go的质量比为0.45:1-0.57:1，na2wo4·
2h2o和还原型谷胱甘肽的质量比为1:13-1:15。
[0014]
优选地，所述步骤一中石墨粉在浓硫酸中的浓度为0.03g/ml，去离子水和双氧水的滴加速度均为3ml/min，稀盐酸的浓度为4mol/l。
[0015]
优选地，所述步骤二中nicl2·
6h2o在去离子水中的浓度为15mg/ml。
[0016]
优选地，所述步骤三中na2wo4·
2h2o在去离子水中的浓度为0.01g/ml，稀盐酸的浓度为0.1m，na2wo4溶液的滴加速度为5ml/min。
[0017]
本发明还提供另一技术方案，上述方法制备得到的重油催化降粘剂，其中nife2o4在氧化石墨烯上的负载量为62-70wt％，ws2量子点在nife2o4/go上的负载率为34-43wt％。
[0018]
本发明的另一方面提供上述ws
2-nife2o4/go重油催化降粘剂在重质原油降解上的应用，具体方法为：将重油和重油质量的1-1.3wt％的催化剂、10-15wt％的油层水混合后，经过一段时间的高温反应后即可有效降低原油的浓度。
[0019]
有益效果：本发明制备的催化降粘剂具有良好的磁性，催化剂的回收利用更加的方便。而且以石墨烯作为基底，一方面可以通过石墨烯与重油中的芳烃结构之间的π-π键的相互作用，促进重组分的分解；而且纳米尺寸的ws2和nife2o4在基体上的负载可以防止水热分解过程中的团聚，提高了催化组分的利用效率；促进含s成分的去除并防止积炭从而提高催化剂的适应寿命。本发明中的ws2是量子点大小的，它在催化剂上的负载可以起到敏化的作用，提高催化剂对于c-s键的裂解能力。
具体实施方式
[0020]
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0021]
实施例1
[0022]
步骤一：在冰浴条件下向66.6ml浓硫酸中先后添加1.11g硝酸钾和2g石墨粉，搅拌20min后将7g高锰酸钾缓慢加入溶液中，添加完成后将溶液置于35℃的水浴温度中快速搅
拌2h，随后向混合溶液中缓慢滴入86.6ml去离子水并控制体系温度在95℃继续搅拌15min；然后室温下向溶液中滴入适量的双氧水至溶液呈亮黄色后抽滤，并用稀盐酸多次洗涤后用去离子水离心洗涤至洗涤液呈中性，随后把样品置于60℃的真空烘箱中烘干得到氧化石墨烯。
[0023]
步骤二：室温下，将1.15g的nicl2·
6h2o和3.91g的fe(no3)3·
9h2o投入76.7ml去离子水中，超声5min，再向溶液中加入1.61g尿素并简单搅拌后加入1.62g步骤一制得的氧化石墨烯，室温下超声20min后把混合溶液转移至反应釜中在180℃下反应15h，冷却至室温后离心并用去离子水反复洗涤8次，随后将样品置于70℃的真空干燥箱中12h得到nife2o4/go材料。
[0024]
步骤三：将0.86g的na2wo4·
2h2o加入86ml去离子水中并搅拌8min，用稀盐酸将混合溶液的ph值调节至6左右；将1.5g步骤二制得的nife2o4/go加入去离子水中，在48℃的水浴下搅拌15min后先后加入12.9g还原型谷胱甘肽和na2wo4溶液，并继续搅拌10min后将混合溶液置于反应釜中在200℃的温度下保温10h，冷却至室温后抽滤，并用去离子水洗涤得到ws
2-nife2o4/go重油催化降粘剂。
[0025]
将1g的催化降粘剂和100g黏度为87000mpa
·
s的原油、15g的油层水混合后置于250℃下反应15h；反应结束后测得黏度为1794mpa
·
s，降黏率为97.9％；胶质含量降低11.8％，沥青质含量降低1.6％。
[0026]
实施例2
[0027]
步骤一：在冰浴条件下向99.9ml浓硫酸中先后添加1.5g硝酸钾和3g石墨粉，搅拌30min后将9.6g高锰酸钾缓慢加入溶液中，添加完成后将溶液置于36℃的水浴温度中快速搅拌2h，随后向混合溶液中缓慢滴入109.9ml去离子水并控制体系温度在91℃继续搅拌20min；然后室温下向溶液中滴入适量的双氧水至溶液呈亮黄色后抽滤，并用稀盐酸多次洗涤后用去离子水离心洗涤至洗涤液呈中性，随后把样品置于53℃的真空烘箱中烘干得到氧化石墨烯。
[0028]
步骤二：室温下，将1.53g的nicl2·
6h2o和5.2g的fe(no3)3·
9h2o投入102ml去离子水中，超声6min，再向溶液中加入1.84g尿素并简单搅拌后加入2.43g步骤一制得的氧化石墨烯，室温下超声30min后把混合溶液转移至反应釜中在190℃下反应13h，冷却至室温后离心并用去离子水反复洗涤6次，随后将样品置于80℃的真空干燥箱中11h得到nife2o4/go材料。
[0029]
步骤三：将0.9g的na2wo4·
2h2o加入90ml去离子水中并搅拌6min，用稀盐酸将混合溶液的ph值调节至6左右；将1.99g步骤二制得的nife2o4/go加入去离子水中，在50℃的水浴下搅拌20min后先后加入11.7g还原型谷胱甘肽和na2wo4溶液，并继续搅拌8min后将混合溶液置于反应釜中在190℃的温度下保温11h，冷却至室温后抽滤，并用去离子水洗涤得到ws
2-nife2o4/go重油催化降粘剂。
[0030]
将1.3g的催化降粘剂和100g黏度为87000mpa
·
s的原油、10g的油层水混合后置于250℃下反应18h；反应结束后测得黏度为1752mpa
·
s，降黏率为98.0％；胶质含量降低10.9％，沥青质含量降低1.5％。
[0031]
实施例3
[0032]
步骤一：在冰浴条件下向77.9ml浓硫酸中先后添加1.3g硝酸钾和2.34g石墨粉，搅
拌25min后将8.02g高锰酸钾缓慢加入溶液中，添加完成后将溶液置于37℃的水浴温度中快速搅拌3h，随后向混合溶液中缓慢滴入93.5ml去离子水并控制体系温度在92℃继续搅拌18min；然后室温下向溶液中滴入适量的双氧水至溶液呈亮黄色后抽滤，并用稀盐酸多次洗涤后用去离子水离心洗涤至洗涤液呈中性，随后把样品置于56℃的真空烘箱中烘干得到氧化石墨烯。
[0033]
步骤二：室温下，将1.23g的nicl2·
6h2o和4.19g的fe(no3)3·
9h2o投入82.6ml去离子水中，超声7min，再向溶液中加入1.54g尿素并简单搅拌后加入1.9g步骤一制得的氧化石墨烯，室温下超声25min后把混合溶液转移至反应釜中在183℃下反应12h，冷却至室温后离心并用去离子水反复洗涤7次，随后将样品置于76℃的真空干燥箱中10h得到nife2o4/go材料。
[0034]
步骤三：将0.83g的na2wo4·
2h2o加入83ml去离子水中并搅拌7min，用稀盐酸将混合溶液的ph值调节至6左右；将1.6g步骤二制得的nife2o4/go加入去离子水中，在45℃的水浴下搅拌18min后先后加入11.4g还原型谷胱甘肽和na2wo4溶液，并继续搅拌9min后将混合溶液置于反应釜中在195℃的温度下保温9h，冷却至室温后抽滤，并用去离子水洗涤得到ws
2-nife2o4/go重油催化降粘剂。
[0035]
将1.2g的催化降粘剂和100g黏度为87000mpa
·
s的原油、13g的油层水混合后置于250℃下反应16h；反应结束后测得黏度为1812mpa
·
s，降黏率为97.9％；胶质含量降低11.2％，沥青质含量降低1.3％。
[0036]
实施例4
[0037]
步骤一：在冰浴条件下向88.9ml浓硫酸中先后添加1.41g硝酸钾和2.67g石墨粉，搅拌23min后将8.64g高锰酸钾缓慢加入溶液中，添加完成后将溶液置于38℃的水浴温度中快速搅拌3h，随后向混合溶液中缓慢滴入97.5ml去离子水并控制体系温度在90℃继续搅拌16min；然后室温下向溶液中滴入适量的双氧水至溶液呈亮黄色后抽滤，并用稀盐酸多次洗涤后用去离子水离心洗涤至洗涤液呈中性，随后把样品置于50℃的真空烘箱中烘干得到氧化石墨烯。
[0038]
步骤二：室温下，将1.42g的nicl2·
6h2o和4.85g的fe(no3)3·
9h2o投入95.2ml去离子水中，超声8min，再向溶液中加入1.74g尿素并简单搅拌后加入2.16g步骤一制得的氧化石墨烯，室温下超声23min后把混合溶液转移至反应釜中在187℃下反应14h，冷却至室温后离心并用去离子水反复洗涤6.5次，随后将样品置于72℃的真空干燥箱中10.5h得到nife2o4/go材料。
[0039]
步骤三：将1.06g的na2wo4·
2h2o加入106ml去离子水中并搅拌7.5min，用稀盐酸将混合溶液的ph值调节至6左右；将1.86g步骤二制得的nife2o4/go加入去离子水中，在47℃的水浴下搅拌16min后先后加入13.78g还原型谷胱甘肽和na2wo4溶液，并继续搅拌8.5min后将混合溶液置于反应釜中在192℃的温度下保温9h，冷却至室温后抽滤，并用去离子水洗涤得到ws
2-nife2o4/go重油催化降粘剂。
[0040]
将1.1g的催化降粘剂和100g黏度为87000mpa
·
s的原油、14g的油层水混合后置于250℃下反应16h；反应结束后测得黏度为1804mpa
·
s，降黏率为97.9％；胶质含量降低11.5％，沥青质含量降低1.4％。
[0041]
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。