[发明专利]用于稠油井下催化改质的固体强酸催化剂

说明书

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固体催化剂。

背景技术

目前大多数油田的采收率不超过30％，并且由于稠油的粘度高，在地层中的流动阻力大，因而，在开发过程中常常遇到许多技术难题，导致稠油的开采比轻油困难的多。如能预先向油层加入高效裂化催化剂，再配合蒸汽加热，在高温与井底压力条件下，不仅使含碳数高的稠油发生部分裂化而成为轻质油，同时能使未发生裂化的稠油稀释，降低了稠油的粘度。显然，这对于提高原油采收率及降低开采难度与采输成本极为有利。

闻守斌(《胜利油田单6东超稠油脱硫降粘机理及现场实施方案研究》，大庆石油学院硕士研究生论文，2004年3月)在模拟热采条件下考察了传统固体酸(如分子筛等)裂解催化剂对稠油的催化活性，实验发现，传统裂解催化剂对稠油催化裂解效果不是很理想。这是因为传统裂解催化剂的酸性不是很强，在热采这样复杂的条件下酸性很快降低而导致催化剂失活。因此，加强酸性将有助于提高催化剂对稠油催化裂解反应的催化性能。

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，它是一种固体强酸，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固体强酸催化剂，是将氧化铝粉末或者是一种或几种过渡金属氧化物粉末混合浸渍液体酸溶液后，经煅烧制备而得。

上述催化剂采用以下步骤制得：

取一定量氧化物粉末放入容器中，向其加入一定摩尔浓度的液体酸溶液，使氧化物粉末完全浸没酸溶液中，搅拌均匀后静置12h，在100℃下干燥1～2h，然后在一定温度下煅烧3～4h，得到固体强酸催化剂。

所述过渡金属为铁、钴、钼、铜、锌、镍或铬的一种。

所述几种过渡金属氧化物粉末混合物中每种过渡金属氧化物粉末在混合物中所占质量比不小于10％。

所述氧化物粉末颗粒粒径在0.001～100.0μm。

所述液体酸为硫酸、硝酸、盐酸或磷酸中的一种。

所述浸渍液体酸溶液摩尔浓度在0.01～2.0mol/L。

煅烧所用温度在400～800℃。

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。

具体实施方式

实施例1

取15.0g、粒径为0.05μm的氧化铝粉末，完全浸渍在0.1mol/L的硫酸溶液中，静置12h后，在100℃下干燥2h，然后在400℃下煅烧4h得到固体酸催化剂。采用Hammett指示剂法测定固体酸强度，得到所制备固体酸强度大于-8.2(Hammett指数)。

实施例2

取50.0g、粒径为0.10μm的氧化锌粉末，完全浸渍在0.5mol/L的硝酸溶液中，静置12h后，在100℃下干燥1.5h，然后在500℃下煅烧4h得到固体酸催化剂。采用Hammett指示剂法测定固体酸强度，得到所制备固体酸强度范围在-11.35～-11.99。

实施例3

取1.0kg、粒径为74μm的氧化铁和氧化钴粉末，按等质量比混合后完全浸渍在2.0mol/L的硫酸溶液中，静置12h后，在100℃下干燥2h，然后在800℃下煅烧3h得到固体酸催化剂。采用Hammett指示剂法测定固体酸强度，得到所制备固体酸强度范围在-12.70～-13.16。

实施例4

取40g、粒径为74μm的氧化铁和氧化锌粉末，按等质量比混合后完全浸渍在1.0mol/L的盐酸溶液中，静置12h后，在100℃下干燥1h，然后在470℃下煅烧4h得到固体酸催化剂。采用Hammett指示剂法测定固体酸强度，得到所制备固体酸强度范围在-11.35～-11.99。

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，催化剂占前置液质量比在0.00001～0.1，催化剂用量为处理油量的0.01～1.0wt％。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：