油藏矿物催化稠油水热裂解反应的机理研究
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１ 矿 物表 面 活性 的理 论 基础
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 。
盐基 构 成矿物 表 面主 要 反应 功 能基 Ｌ 。 ４ ］
２ 矿物 的催 化 作用 及其 应 用 矿 物 特殊 的结 构 和 不 同 的 表 面功 能 基 ， 定 了 决 矿 物 表面 的反 应 类 型及 其 能 力 ， 例如 ， 面 配 位 、 表 表
３ 大 庆 油 田飞 马 有 限公 司 ， 龙 江 大 庆 ． 黑 １３１） ６ ４ １
摘 要 ： 量 实验研 究表 明 油藏矿 物 对稠 油水 热 裂解反 应具 有 催化 作 用 ， 文 对 油 藏矿 物 的 成 分 、 大 本 结构 、 面 活性 以及 其 催化性 能等做 简单的论 述 。首 先从 矿物 特殊 的 结构 入 手 ， 究 了矿 物 的表 面功 能 表 研
ａｔ ｉ ） 释 为 材 料 具 体 的 吸 附 性 、 润 性 、 应 ｃｉ ｔ 解 ｖＹ 可 反 性 、 解性 和 催化 活性 。通 常 ， 们 在各领 域 所应 用 溶 我
的和 通过 表面 改性 提 高 的就是 上 述 的某些 性 质 。矿 物具 有这 些性 质 的原 因是 因为矿 物 表面 在结 构上 与 体相 不 同 ， 在天 然 环境 中 ， 且 矿物 表 面具 有 自发 吸 附 外来 分子 或离 子 的能 力 。即矿 物 表 面直接 与 其它 介 质相 接触 ， 处 于表 面 的原 子 由于 原 来在 块 体 中与 使 之成 键 的邻位 原 子 “ 失 ” 或 者 说 点 阵平 面 被 突然 丢 ， 截断 ， 产生 过量 电荷 ， 会 或悬 键 。悬 键造 成矿 物 表面 高能 态 ， 求 表面 原子 结 构重 组 ， 吸 附外 来 分子 或 要 或
厂 过 程 中 的举 升 和运 输 成 本 降低 ， 且 生 产 出价 值 并
更 高 的产 品 。 Ｂ ｌｒｖ ｅｇ ａ ｅ等 人在 研 究稠 油水 热裂 解 反应 动 力学
时 ， 出 油藏 矿 物 在 Ｃ 和 Ｈ。 指 Ｏ Ｓ的产 生 中起 重 要 作 用 。Ｈｙ ｅ等 人在 研 究稠 油与 水蒸 汽 的作 用时 ， ｎ 发现
２ １ 年第４ ００ 期
内蒙古石油４ ｒ ￣＿ －
１
油 藏 矿 物 催 化 稠 油 水 热 裂 解 反 应 的机 理 研 究
蒋 大 丽 ， 永 建 徐 鹏 董 全 辉 。 刘 ， ，
（． ． 大庆石油学院石油工程学院， １ 黑龙江 大庆 １３１ ；． ６３８２大庆油田 试油试采分公司， 黑龙江 大庆 ；
基 和发 生 的表 面反 应 ， 在此 基础 上 ， 分析 了矿 物具 有 的催化 性 质及 其应 用。之 后 对油藏 矿 物 的组 成 和粘
土矿 物 的基 本 结构 作 了简单 分 析 ， 究 了油藏 矿 物对 水 热裂解 反应 的 催化 机理 。 研
关键 词 ： 油 ； 热 裂解 ； 稠 水 粘土矿 物 ； 催化 机理 中图 分类 号 ： Ｅ６ ４ ３ 文献 标 识码 ： Ｔ ２ ． ３ Ａ 稠 油 的水 热裂 解 反应 （ｑ ａｈ ｒ ｌｓｓ 最 初 由 ａ ｕ ｔｅｍｏｙ ｉ） 文 章编 号 ：ｏ ６ ７ ８ （０ ０ ０ — ０ ｏ 一 Ｏ １ ０— ９ １２ １ ）４ ｏ １ ３
Ｈｙ ｅ 出 ， 指稠 油 与水 或蒸 汽之 间所发 生 的一系 ｎ提 是
列 反 应 ， 括稠 油 在 水 蒸 汽 作 用 下 发 生 的 脱硫 、 包 脱 氮、 加氢 、 环 以及 水煤 气 转换 反 应 等口 。反 应后 的 开 ］ 稠 油 饱和 烃 和 芳香 烃 组 分 增 加 ， 质 和 沥青 质 组 分 胶 降 低 ， 油 的粘 度永 久 性 的降 低 ， 本质 上 提高 了稠 稠 从 油 的 品质 。 该方 法 使采 油指 数提 高 ， 油输 送到炼 油 稠
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 。
盐基 构 成矿物 表 面主 要 反应 功 能基 Ｌ 。 ４ ］
２ 矿物 的催 化 作用 及其 应 用 矿 物 特殊 的结 构 和 不 同 的 表 面功 能 基 ， 定 了 决 矿 物 表面 的反 应 类 型及 其 能 力 ， 例如 ， 面 配 位 、 表 表
３ 大 庆 油 田飞 马 有 限公 司 ， 龙 江 大 庆 ． 黑 １３１） ６ ４ １
摘 要 ： 量 实验研 究表 明 油藏矿 物 对稠 油水 热 裂解反 应具 有 催化 作 用 ， 文 对 油 藏矿 物 的 成 分 、 大 本 结构 、 面 活性 以及 其 催化性 能等做 简单的论 述 。首 先从 矿物 特殊 的 结构 入 手 ， 究 了矿 物 的表 面功 能 表 研
ａｔ ｉ ） 释 为 材 料 具 体 的 吸 附 性 、 润 性 、 应 ｃｉ ｔ 解 ｖＹ 可 反 性 、 解性 和 催化 活性 。通 常 ， 们 在各领 域 所应 用 溶 我
的和 通过 表面 改性 提 高 的就是 上 述 的某些 性 质 。矿 物具 有这 些性 质 的原 因是 因为矿 物 表面 在结 构上 与 体相 不 同 ， 在天 然 环境 中 ， 且 矿物 表 面具 有 自发 吸 附 外来 分子 或离 子 的能 力 。即矿 物 表 面直接 与 其它 介 质相 接触 ， 处 于表 面 的原 子 由于 原 来在 块 体 中与 使 之成 键 的邻位 原 子 “ 失 ” 或 者 说 点 阵平 面 被 突然 丢 ， 截断 ， 产生 过量 电荷 ， 会 或悬 键 。悬 键造 成矿 物 表面 高能 态 ， 求 表面 原子 结 构重 组 ， 吸 附外 来 分子 或 要 或
厂 过 程 中 的举 升 和运 输 成 本 降低 ， 且 生 产 出价 值 并
更 高 的产 品 。 Ｂ ｌｒｖ ｅｇ ａ ｅ等 人在 研 究稠 油水 热裂 解 反应 动 力学
时 ， 出 油藏 矿 物 在 Ｃ 和 Ｈ。 指 Ｏ Ｓ的产 生 中起 重 要 作 用 。Ｈｙ ｅ等 人在 研 究稠 油与 水蒸 汽 的作 用时 ， ｎ 发现
２ １ 年第４ ００ 期
内蒙古石油４ ｒ ￣＿ －
１
油 藏 矿 物 催 化 稠 油 水 热 裂 解 反 应 的机 理 研 究
蒋 大 丽 ， 永 建 徐 鹏 董 全 辉 。 刘 ， ，
（． ． 大庆石油学院石油工程学院， １ 黑龙江 大庆 １３１ ；． ６３８２大庆油田 试油试采分公司， 黑龙江 大庆 ；
基 和发 生 的表 面反 应 ， 在此 基础 上 ， 分析 了矿 物具 有 的催化 性 质及 其应 用。之 后 对油藏 矿 物 的组 成 和粘
土矿 物 的基 本 结构 作 了简单 分 析 ， 究 了油藏 矿 物对 水 热裂解 反应 的 催化 机理 。 研
关键 词 ： 油 ； 热 裂解 ； 稠 水 粘土矿 物 ； 催化 机理 中图 分类 号 ： Ｅ６ ４ ３ 文献 标 识码 ： Ｔ ２ ． ３ Ａ 稠 油 的水 热裂 解 反应 （ｑ ａｈ ｒ ｌｓｓ 最 初 由 ａ ｕ ｔｅｍｏｙ ｉ） 文 章编 号 ：ｏ ６ ７ ８ （０ ０ ０ — ０ ｏ 一 Ｏ １ ０— ９ １２ １ ）４ ｏ １ ３
Ｈｙ ｅ 出 ， 指稠 油 与水 或蒸 汽之 间所发 生 的一系 ｎ提 是
列 反 应 ， 括稠 油 在 水 蒸 汽 作 用 下 发 生 的 脱硫 、 包 脱 氮、 加氢 、 环 以及 水煤 气 转换 反 应 等口 。反 应后 的 开 ］ 稠 油 饱和 烃 和 芳香 烃 组 分 增 加 ， 质 和 沥青 质 组 分 胶 降 低 ， 油 的粘 度永 久 性 的降 低 ， 本质 上 提高 了稠 稠 从 油 的 品质 。 该方 法 使采 油指 数提 高 ， 油输 送到炼 油 稠