鄧劉揚(yáng)，唐曉東，李晶晶，魏宇濤，卿大勇

（1. 西南石油大學(xué) 油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610500；（2. 西南石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院， 四川 成都 610500）

稠油地面催化改質(zhì)降黏技術(shù)的研究進(jìn)展

鄧劉揚(yáng)1，2，唐曉東1，2，李晶晶2，魏宇濤2，卿大勇2

（1. 西南石油大學(xué) 油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610500；（2. 西南石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院， 四川 成都 610500）

綜述了稠油地面催化改質(zhì)、催化水熱裂解改質(zhì)、離子液體改質(zhì)和物理場(chǎng)輔助催化改質(zhì)降黏技術(shù)的研究進(jìn)展。從催化水熱裂解的理論機(jī)理研究方面對(duì)水熱裂解催化降黏方法進(jìn)行了介紹，分析了稠油水熱裂解涉及的催化裂解化學(xué)反應(yīng)及其機(jī)理。

稠油；催化改質(zhì)；催化水熱裂解；離子液體；物理場(chǎng)

稠油組分主要包括瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、芳烴、飽和烴和重金屬離子，其特征是膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量高，輕組分含量相對(duì)較低。稠油黏度和密度大，這是稠油區(qū)別于其他油的重要特征。稠油特殊的高黏特性使其在開(kāi)采和應(yīng)用方面遇到了一些技術(shù)難題，因此研究和解決稠油高黏問(wèn)題尤為緊迫和重要［1］。稠油的開(kāi)采方法主要有四大類(lèi)：熱采［2］、冷采［3］、微生物采油［4］和化學(xué)降黏開(kāi)采［5］，但都存在開(kāi)采方法單一、投資成本高等缺點(diǎn)。重質(zhì)組分含量高是稠油黏度高的根本原因［6］。王新亮等［7］合成了聚合物/表面活性劑二元復(fù)合表面活性劑（wxl-2），并研究了其對(duì)稠油的乳化能力，發(fā)現(xiàn)該表面活性劑對(duì)稠油具有較好的乳化能力。但是傳統(tǒng)的稠油乳化降黏技術(shù)存在破乳脫水和廢水處理難度大等缺點(diǎn)，因此乳化劑的這些缺點(diǎn)限制了稠油乳化降黏技術(shù)的應(yīng)用。

Clark等［8］發(fā)現(xiàn)，裂解稠油分子、減少稠油分子的碳數(shù)，可從根本上降低稠油的黏度。稠油中膠質(zhì)和瀝青質(zhì)尤其是瀝青質(zhì)的含量，決定了稠油的品位及其改質(zhì)降黏的難易程度。稠油組分對(duì)其黏度的影響度從大到小為：Ni＞V=膠質(zhì)=殘?zhí)俊譃r青質(zhì)＞N＞S＞蠟［9］。稠油經(jīng)催化改質(zhì)處理后，飽和烴、芳香烴含量增加，膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量明顯下降，因此稠油的黏度降低，平均相對(duì)分子質(zhì)量減?。?0］。

本文綜述了稠油催化改質(zhì)降黏技術(shù)的研究進(jìn)展，重點(diǎn)評(píng)述了稠油地面催化改質(zhì)、催化水熱裂解、離子液體、物理場(chǎng)輔助催化改質(zhì)降黏技術(shù) 。

1 稠油地面催化改質(zhì)

張凱［11］研究了勝利油田3種稠油的熱改質(zhì)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在反應(yīng)溫度360 ℃、反應(yīng)時(shí)間30 min條件下，3種稠油（50 ℃）的黏度分別從4 000，21 550，94 300 mPa·s降低到1 449，3 159，8 196 mPa·s，降黏率依次為63.77%，85.34%，91.93%。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，隨著反應(yīng)溫度的升高和反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，降黏效果更好；同時(shí)稠油重餾分減少，輕餾分增多。彭旭［12］在350～400 ℃下，向Q區(qū)塊稠油中加入少量催化劑，使分子中的C―C鍵發(fā)生斷裂，大分子裂解為小分子，稠油平均相對(duì)分子質(zhì)量降低，膠質(zhì)和瀝青質(zhì)總含量減少，從根本上降低了稠油的黏度。選擇油酸鐵作為催化劑，在最優(yōu)操作條件下（油酸鐵用量0.1%（w）、反應(yīng)溫度370 ℃、反應(yīng)時(shí)間30 min），對(duì)稠油進(jìn)行催化改質(zhì)降黏反應(yīng)，稠油黏度從21 040 mPa·s降至336 mPa·s，降黏率為98.40%，飽和烴和芳香烴分別增加了16.09%和15.22%，膠質(zhì)和瀝青質(zhì)分別減少了11.3%和20.01%。

黃娟等［13］在催化劑用量1.5%（w）、反應(yīng)溫度60 ℃和反應(yīng)時(shí)間6 h條件下，對(duì)塔河稠油進(jìn)行了地面改質(zhì)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，稠油黏度從1 450 mPa·s降至659.75 mPa·s，降黏率達(dá)54.5%。在稠油催化改質(zhì)處理過(guò)程中，一些鍵能較弱的化學(xué)鍵如配位鍵、C―S鍵等發(fā)生斷裂，破壞這些鍵形成的稠油聚集體，降黏效果顯著，實(shí)現(xiàn)了不可逆降黏。

本課題組合成了一種改質(zhì)降黏催化劑［14］，在提高稠油采收率方面有很好的適用性，具有廣闊的市場(chǎng)前景。具體步驟為：1）在空氣氛圍中，石油餾分油與過(guò)渡金屬無(wú)機(jī)鹽進(jìn)行反應(yīng)；2）加入一定量的NaOH或KOH繼續(xù)反應(yīng)，反應(yīng)完畢后即得所述改質(zhì)降黏催化劑。所述過(guò)渡金屬無(wú)機(jī)鹽為FeSO4，MnSO4，ZnSO4，CuSO4，CoSO4，V2（SO4）3，NiSO4中的一種或多種。制得的催化劑對(duì)10種不同的稠油改質(zhì)，使稠油黏度從63 000 mPa·s和2 886 mPa·s分別降到15 750 mPa·s和202 mPa·s，降黏率可達(dá)到75%～93%。

稠油地面催化改質(zhì)具有反應(yīng)條件的易調(diào)控性，如：溫度、時(shí)間、壓力等；也具有處理量大的優(yōu)點(diǎn)。研制反應(yīng)活性高、耐失活性好、穩(wěn)定性高、成本低的催化劑，是該技術(shù)今后的發(fā)展方向。

2 稠油催化水熱裂解降黏技術(shù)

水熱裂解是指地下原油與呈汽相或液相或汽、液兩相共存的熱水接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，某些組分發(fā)生裂解的反應(yīng)［15］。

Clark等［16］認(rèn)為，稠油水熱裂解的反應(yīng)機(jī)理為方程式（1）所示：

稠油中的有機(jī)硫化物的裂解不是一步能完成的，而是經(jīng)過(guò)了一系列的反應(yīng)步驟。水熱裂解反應(yīng)中最重要的步驟是C―S鍵的斷裂，并由此引發(fā)系列反應(yīng)，生成CO2，H2，H2S，CH4等氣體。

Clark等［16］認(rèn)為，雜原子S的存在是發(fā)生水熱裂解的條件，并以噻吩作為模型化合物進(jìn)行了較為深入的研究。反應(yīng)方程式如（2）～（4）所示：

在高溫高壓條件下，噻吩與水可發(fā)生反應(yīng)，S均生成了H2S，硫含量大幅降低。雜原子S帶負(fù)電荷，H+容易與雜原子S結(jié)合，OH-與C結(jié)合，導(dǎo)致C―S鍵能進(jìn)一步減小，C―S鍵更容易斷裂。陳爾躍等［17］認(rèn)為，稠油黏度降低的原因除了C―S鍵斷裂外，還有膠質(zhì)中稠環(huán)芳烴之間的橋鍵和稠環(huán)芳烴支鏈中β位C―C鍵的斷裂，而且后者是膠質(zhì)在催化水熱裂解反應(yīng)中降黏的主要原因。稠油經(jīng)水熱裂解反應(yīng)后，產(chǎn)生了大量的輕烴和CO2，改變了稠油的組分，降低了稠油的平均相對(duì)分子質(zhì)量，從而降低了稠油的黏度；有利于稠油在地層中的流動(dòng)，達(dá)到了提高稠油產(chǎn)量和采收率的目的。

根據(jù)催化劑與稠油的互溶性，將其大致分為三大類(lèi)：第一類(lèi)是水溶性催化劑，主要是過(guò)渡金屬離子鹽；第二類(lèi)是油溶性化合物；第三類(lèi)是納米分散型催化劑。其中，油溶性催化劑可以在油層中達(dá)到更高的分散度，因而降黏效果更好。

2.1 水溶性催化劑

早期使用的水溶性催化劑多為過(guò)渡金屬無(wú)機(jī)鹽，價(jià)廉易得。1994年，Clark等［18］用Fe2+水溶性鹽作為催化劑，向80 g瀝青中加入20 g水和10 g FeSO4，在400 ℃下攪拌60 min后，液體（39 ℃下）的黏度由2 140 mPa·s降至520 mPa·s。

范洪富等［19］先后考察了Fe2+，Co2+，Ni2+，Cu2+等金屬離子對(duì)遼河稠油水熱裂解的催化作用。實(shí)驗(yàn)前測(cè)得80 ℃下稠油的黏度為89 357 mPa·s。金屬鹽濃度為0.01 mol/L，于240 ℃下反應(yīng)24 h，當(dāng)加入Fe2+，Co2+，Ni2+，Cu2+等無(wú)機(jī)鹽后，稠油黏度分別降為23 654，32 520，33 520，42 740 mPa·s，降黏率依次為73.53%，63.61%，62.49%，52.17%。其中，F(xiàn)e2+的降黏能力最強(qiáng)。故某些金屬能以離子形式，在稠油水熱裂解中起催化作用，加速稠油改質(zhì)反應(yīng)。

2.2 油溶性催化劑

油溶性催化劑溶于稠油，克服了水溶性催化劑不能與稠油充分接觸的缺點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，油溶性催化劑比水溶性催化劑的催化性能更好。陳勇等［20］研制了過(guò)渡金屬有機(jī)酸鹽催化劑，并對(duì)勝利油田的稠油進(jìn)行了水熱裂解降黏室內(nèi)實(shí)驗(yàn)。在催化劑用量0.2%（w）、H2O用量 20%（w）、反應(yīng)溫度為280 ℃、反應(yīng)時(shí)間為36 h的條件下，原油黏度從52.1×104mPa·s降至1.563×104mPa·s，降黏率可達(dá)97.00%。

2.3 納米分散型催化劑

水溶性或油溶性催化劑，溶解于水相或油相中，不能與另一相充分接觸，對(duì)催化效果影響較大。采用微乳液法制備的納米分散型金屬催化劑既不溶于水也不溶于油，而是懸浮于水和油中，能夠與水和油充分接觸，達(dá)到更好的催化效果。

李偉等［21］利用甲基環(huán)己烷-水-正辛醇-AEO9形成的微乳液體系制備了納米金屬Ni催化劑，并利用該催化劑催化遼河超稠油的水熱裂解反應(yīng)。研究結(jié)果表明，280 ℃時(shí)該催化劑能夠促進(jìn)超稠油的水熱裂解反應(yīng)，反應(yīng)后油樣的黏度由原來(lái)的139 800 mPa·s降至2 400 mPa·s，降黏率可達(dá)98.9%；硫含量由0.45%（w）降到0.23%（w），膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量（w）分別下降了15.83%（w）和15.33%（w）。

2.4 供氫體

加入供氫體在很大程度上能改善稠油的黏度，還可起到溶劑作用，稀釋烴類(lèi)大分子自由基，抑制稠油聚合生焦，有利于稠油中C―S鍵的斷裂。

稠油原位催化加氫改質(zhì)降黏是把油層作為高溫反應(yīng)器，將催化加氫反應(yīng)與熱采技術(shù)結(jié)合的一種新型技術(shù)［22-24］。該技術(shù)是向地層注入H2或供氫劑，催化劑通過(guò)懸浮液注入油層砂介質(zhì)，在高溫下，稠油會(huì)發(fā)生加氫裂解等一系列反應(yīng)，降低稠油黏度，提高稠油品質(zhì)。與稠油地面改質(zhì)技術(shù)相比，原位催化加氫改質(zhì)技術(shù)具有較大的優(yōu)勢(shì)。首先，在油層對(duì)稠油進(jìn)行改質(zhì)，可減少采出稠油在地面改質(zhì)所需的熱量；其次，油層作為反應(yīng)場(chǎng)所，可減少大型的地面改質(zhì)反應(yīng)器的建設(shè)［24］。

水平井注空氣-原位催化改質(zhì)工藝（THAICAPRI）是一項(xiàng)較新的技術(shù)，該技術(shù)將火燒油層和原位催化改質(zhì)技術(shù)相結(jié)合，可在地層將稠油改質(zhì)為輕質(zhì)油［25-28］。反應(yīng)過(guò)程如下［26-29］：

由反應(yīng)式（5）～（8）可知，燃燒過(guò)程中稠油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油，發(fā)生了熱改質(zhì)。

趙法軍［30］介紹了有機(jī)供氫體（CH4、環(huán)烷基芳烴化合物等）和無(wú)機(jī)供氫體（H2和H2O）。認(rèn)為甲烷是自然界中具有最高氫碳比（H/C）的物質(zhì)，且儲(chǔ)量大、價(jià)格低。選用甲烷作氫源改質(zhì)重質(zhì)油具有一定的現(xiàn)實(shí)性。環(huán)烷基芳烴化合物作供氫體，能捕捉生焦基團(tuán)、抑制生焦，且廉價(jià)易得、注氣工藝過(guò)程簡(jiǎn)單。H2作供氫劑時(shí)，需要在地面配備注氫設(shè)備，該設(shè)備投資大，且H2易燃，該工藝有一定的危險(xiǎn)性。使用H2O作供氫體，不僅價(jià)廉易得，而且有利于環(huán)保。

孫道華等［31］考察了稠油熱裂解降黏過(guò)程中，甲醇加入量對(duì)稠油降黏率的影響。在甲醇添加量為4 mL（基于100 g稠油）、反應(yīng)溫度150 ℃、反應(yīng)時(shí)間4 h的條件下，稠油降黏率達(dá)到36.49%，而在相同反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間的條件下，不加甲醇時(shí)稠油的降黏率僅為15.67%，表明甲醇對(duì)稠油熱裂解降黏過(guò)程有促進(jìn)作用。

劉永建［32］以甲酸作供氫體、以油溶性有機(jī)鎳鹽為催化劑，研究了遼河稠油的水熱裂解反應(yīng)。在催化劑用量0.1%（w）、甲酸用量（w）1%～7%、m（油）：m（水）=4：1、反應(yīng)溫度為280 ℃、時(shí)間24 h、初始N2壓力為8.1 MPa下，可使降黏率增加至69.16%～87.02%。

吳川等［33］針對(duì)超稠油開(kāi)采難的問(wèn)題，進(jìn)行了有水條件下超稠油的裂解實(shí)驗(yàn)。勝利油田單56-13-19超稠油50 ℃下黏度為6.15×104mPa·s，含飽和烴20.46%（w），芳香烴29.54%（w），膠質(zhì)34.85%（w），瀝青質(zhì)15.15%（w）。稠油100 g、m（油）：m（水）=7：3、200 ℃下反應(yīng)24 h，反應(yīng)后稠油黏度為4.06×104mPa·s，降黏率達(dá)到33.96%，含飽和烴24.41%（w）、芳香烴30.71%（w）、膠質(zhì)30.97%（w）、瀝青質(zhì)13.91%（w）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，超稠油經(jīng)過(guò)有水參與的裂解反應(yīng)后，瀝青質(zhì)及膠質(zhì)的含量降低，飽和烴與芳烴的含量增加。吳川等［34］合成了雙親催化劑，用于催化勝利油田超稠油水熱裂解，稠油100 g、m（油）：m（水）=7：3、催化劑量0.5%（w）、200 ℃下反應(yīng)24 h，稠油黏度降低到0.23×104mPa·s，降黏率達(dá)96. 26%。反應(yīng)后的飽和烴含量為28.42%（w）、芳香烴含量為35.16%（w）、膠質(zhì)含量為27.86%（w）、瀝青質(zhì)8.56%（w）。與僅有水參加的水熱裂解相比，加入雙親催化劑后飽和烴與芳烴的含量增加更多，瀝青質(zhì)及膠質(zhì)的含量降幅更大。

范洪富等［35］利用水熱裂解催化劑，進(jìn)行了國(guó)內(nèi)首例井下水熱裂解催化降黏開(kāi)采稠油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。試驗(yàn)前產(chǎn)油825 t，50 ℃下黏度為66×104mPa·s，試驗(yàn)后產(chǎn)油1 105 t，黏度為3.31×104mPa·s，降黏率達(dá)到94.98%，取得了較好的效果。試驗(yàn)前飽和烴、芳香烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量（w）分別為28.32%，30.42%，34.36%，6.90%；試驗(yàn)后飽和烴、芳香烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量（w）分別為30.84%，33.46%，30.64%，5.06%（w）。由此可見(jiàn)，遼河油田稠油經(jīng)過(guò)處理后，采出油的黏度大大降低，油井產(chǎn)量增加，采出油飽和烴和芳香烴含量增加，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量減少。

因此，水熱催化改質(zhì)降黏技術(shù)是一種具有巨大潛力的稠油開(kāi)采手段，制備選擇效率高、成本低、適用范圍廣的催化劑是稠油水熱催化裂解反應(yīng)的關(guān)鍵。但該技術(shù)的缺陷為反應(yīng)所需溫度較高，操作難度大，在油層長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的高溫較困難，給稠油資源的開(kāi)發(fā)和利用帶來(lái)了一定的困難。

3 稠油離子液體改質(zhì)降黏技術(shù)

離子液體［36］是指僅由離子組成且在室溫或低溫下為液體的鹽，又稱(chēng)室溫離子液體、室溫熔融鹽、有機(jī)離子液體等。根據(jù)離子液體發(fā)現(xiàn)的先后順序，將室溫離子液體分為第一、第二和第三代離子液體。

楊陽(yáng)［37］研究了吡啶類(lèi)離子液體的改質(zhì)降黏機(jī)理。其機(jī)理可概括為：過(guò)渡金屬離子的催化作用、平均相對(duì)分子質(zhì)量的降低、雜原子含量的減少、酸堿度的影響和供氫劑的供氫穩(wěn)黏作用。合成了3種吡啶類(lèi)離子液體［EPy］PF6，［EPy］Br·FeCl3，［EPy］Br·NiCl2，并將其用于稠油離子液體改質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究。改質(zhì)前原油相對(duì)分子質(zhì)量為887，改質(zhì)后的相對(duì)分子質(zhì)量分別為603，580，530。稠油反應(yīng)前雜原子S，N，O的含量（x）分別為0.40%，0.63%，1.11%，改質(zhì)后含量（x）分別降至0.15%，0.53%，0.81%。其中，S含量的降幅最大，降低了62.5%。

Shaban等［38］合成了1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽［B M I M］［F e C l］和改性離子液體［BMIM］［FeCl4］，并將改性后的離子液體用于稠油改質(zhì)，改質(zhì)機(jī)理如圖1所示。

圖1 離子液體改質(zhì)稠油的機(jī)理Fig.1 Mechanism of ILS modifng heavy oil.ILS：ionic liquids；M：a certain metal.

范洪富等［39］提出了離子液體稠油改質(zhì)降黏的機(jī)理。離子液體與稠油中有機(jī)硫絡(luò)合，削弱了C―S鍵，使稠油分子鏈斷裂，降低了稠油的相對(duì)分子質(zhì)量，增加了組分中飽和烴、芳香烴的含量，進(jìn)而降低了稠油的黏度。

Subramanian等［40］討論了烷基尾鏈長(zhǎng)度（C2，C4，C6，C8，C10，C12），反離子電荷密度（氯、硫氰酸鹽和四氟硼酸鹽）對(duì)離子液體改質(zhì)稠油效果的影響，發(fā)現(xiàn)烷基尾鏈長(zhǎng)的降黏效果好。陰離子密度大的離子液體與瀝青質(zhì)相互作用，降低了瀝青質(zhì)的聚合度并減小了稠油黏度。

稠油離子液體改質(zhì)降黏技術(shù)目前研究較少，但都已證明用離子液體對(duì)稠油改質(zhì)會(huì)使瀝青質(zhì)含量減少，膠質(zhì)、芳烴和飽和烴的含量都有不同程度的增加。

李忠寶［41］合成了典型的憎水性離子液體［bmim］PF6以及兩種過(guò)渡金屬離子液體（［bmim］Br·FeCl3和［bmim］Br·NiCl2）。3種離子液體對(duì)稠油均有較好的降黏效果，效果最好的離子液體為［bmim］Br·NiCl2。離子液體稠油改質(zhì)降黏反應(yīng)的最優(yōu)條件為：x（NiCl2）=0.4、加入量5%（w）、反應(yīng)時(shí)間18 h、反應(yīng)溫度80 ℃，稠油黏度由601.8 mPa·s降至230.5 mPa·s，降黏率為61.7%。飽和烴和芳香烴含量分別增加了22.7%和25.3%，瀝青質(zhì)和膠質(zhì)含量分別減少了41.5%和37.1% 。

Subramanian等［40］在實(shí)驗(yàn)中使用不同濃度的離子液體對(duì)稠油進(jìn)行改質(zhì)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)離子液體在低濃度時(shí)，表現(xiàn)出較好的降黏效果。相反的是，高濃度的離子液體會(huì)發(fā)生自身締合，導(dǎo)致降黏效果變差。

離子液體的研究還處于初級(jí)階段，存在著一些不足：制備成本較高，產(chǎn)品不能達(dá)到較高純度，部分離子液體遇水失活，以及回收困難等。但是離子液體稠油改質(zhì)具有反應(yīng)溫度低，條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，使得在開(kāi)采過(guò)程中容易達(dá)到離子液體改質(zhì)所需的溫度。離子液體未來(lái)的研究發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)是合成具有特定功能、環(huán)境友好和低成本離子液體。

4 物理場(chǎng)輔助催化改質(zhì)降黏技術(shù)

物理場(chǎng)輔助催化改質(zhì)降黏技術(shù)包括超聲波和微波輔助催化改質(zhì)降黏技術(shù)。其中，超聲波降黏開(kāi)采稠油［42-43］是利用超聲波機(jī)械振動(dòng)、空化作用及熱作用等，產(chǎn)生局部和瞬間的高溫、高壓等極端條件，使稠油裂解，降低原油黏度，提高原油流動(dòng)性的一種物理法采油技術(shù)，現(xiàn)在已取得一定的成果與發(fā)展。Xu等［44］研究了超聲波輔助催化水熱裂解對(duì)勝利油田稠油物化性質(zhì)的影響。在超聲波輔助作用下，稠油的降黏率達(dá)到86.2%；動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)中，超聲波輔助層內(nèi)催化水熱裂解效果顯著，稠油采收率達(dá)到53.91%；稠油黏度從6.99×104mPa·s降至13.63×103mPa·s，降黏率達(dá)80.5%?？梢?jiàn)，超聲波輔助催化水熱裂解具有可行性，超聲波與催化劑協(xié)同作用促進(jìn)了水熱裂解反應(yīng)，一定程度上改善了稠油的品質(zhì)。

微波具有極高的頻率（300～300 GHz），能夠引起原子極化、界面極化和偶極轉(zhuǎn)向極化，有效地激發(fā)非傳導(dǎo)反應(yīng)的進(jìn)行。微波還具有“非熱效應(yīng)”，可使非傳導(dǎo)材料發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)［45-46］。因此，稠油吸收微波輻射后，溫度上升，自身黏度降低；其“非熱效應(yīng)”會(huì)使稠油中膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的分子活化能降低，造成膠團(tuán)“局部過(guò)熱”，在較低的溫度下，長(zhǎng)鏈分子斷裂，裂解膠團(tuán)，降低稠油的相對(duì)分子質(zhì)量進(jìn)而不可逆地降低其黏度［46］。

Greff等［47］研究了納米Ni催化劑與微波的共同作用對(duì)加拿大北阿爾伯塔稠油性質(zhì)的影響。在加入0.1%（w）納米Ni催化劑、2 450 MHz微波和常壓條件下改質(zhì)5 h，隨著微波功率從200 W增加至500 W，可使稠油的采收率從30%增至99%。此外，納米Ni催化劑和微波的共同作用可加速稠油裂解速率，縮短采出時(shí)間；原料黏度為190 mPa·s，產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物冷凝為液態(tài)后，室溫下的黏度僅為20 mPa·s左右。因此，微波和催化劑的聯(lián)合使用，可大幅降低稠油黏度、提高稠油采出率，同時(shí)很好地改質(zhì)稠油。Li等［48］用碳納米催化劑在2 450 MHz的微波作用下對(duì)新疆稠油進(jìn)行了改質(zhì)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在催化劑用量0.5%（w）、供氫劑用量1%（w）、150 ℃、反應(yīng)時(shí)間不足1 h的條件下改質(zhì)，可使稠油中輕組分含量增加10.33%（w）、重組分含量降低5.08%（w），黏度從5.50×104mPa·s降到2.20×103mPa·s，降黏率達(dá)到96%。該方法可極大地縮短改質(zhì)時(shí)間、降低改質(zhì)溫度，且催化劑價(jià)廉易得。

物理場(chǎng)輔助催化改質(zhì)降黏技術(shù)作為一項(xiàng)新興技術(shù)，充分地運(yùn)用了物理場(chǎng)加熱效率高、清潔無(wú)污染以及“非熱效應(yīng)”等改質(zhì)優(yōu)勢(shì)。物理場(chǎng)輔助稠油改質(zhì)降黏是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，其微觀機(jī)理的研究尚不完全，仍存在降黏機(jī)理不明確、參數(shù)選擇有待進(jìn)一步優(yōu)化等缺點(diǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

稠油地面催化改質(zhì)技術(shù)具有處理量大、反應(yīng)條件易調(diào)控的優(yōu)點(diǎn)，但改質(zhì)所需溫度較高，能耗較高。該技術(shù)以后的發(fā)展趨勢(shì)為：反應(yīng)活性高、耐失活性好、穩(wěn)定性好、價(jià)廉催化劑的研制。

1） 水熱催化改質(zhì)降黏技術(shù)是一種具有潛力的稠油開(kāi)采手段，制備效率高、成本低、適用范圍廣的催化劑是稠油水熱催化裂解反應(yīng)的關(guān)鍵。但該技術(shù)的缺陷有：反應(yīng)所需溫度較高，操作困難大等，給稠油資源的開(kāi)發(fā)和利用帶來(lái)了一定的困難。

2） 離子液體改質(zhì)的研究還處于初級(jí)階段，還存在一些不足，如：對(duì)黏度高的稠油改質(zhì)降黏率不高等。但是離子液體對(duì)稠油改質(zhì)具有反應(yīng)溫度低，條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，使得離子液體改質(zhì)成為了一種很有前景的稠油改質(zhì)降黏技術(shù)。

3） 物理場(chǎng)降黏是一項(xiàng)新興技術(shù)，其多用于輔助稠油降黏。物理場(chǎng)輔助稠油改質(zhì)降黏是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，其微觀機(jī)理的研究尚不充分，仍存在降黏機(jī)理不明確、參數(shù)選擇有待進(jìn)一步優(yōu)化等缺點(diǎn)。但是物理場(chǎng)存在加熱效率高、清潔無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，未來(lái)將成為稠油輔助改質(zhì)降黏的一種重要的手段。

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（編輯 楊天予）

大慶石化成功產(chǎn)出國(guó)V汽油

大慶石化煉油廠1.3 Mt/a汽油加氫脫硫裝置投料試車(chē)，成功生產(chǎn)出國(guó)Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)車(chē)用汽油。

該廠為了保證此次油品質(zhì)量提檔升級(jí)順利進(jìn)行，通過(guò)“兩催”合理優(yōu)化操作，適當(dāng)降低催化汽油的烯烴含量；汽油加氫脫硫裝置優(yōu)化各項(xiàng)參數(shù)，提高分餾塔回流比，將輕汽油產(chǎn)品的干點(diǎn)降低至85 ℃以下，降低其硫含量，順利產(chǎn)出國(guó)Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)車(chē)用汽油。

錦州石化硫磺回收裝置投產(chǎn)

錦州石化新建20 kt/a硫磺回收裝置一次開(kāi)車(chē)成功。隨著原油結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化，高硫原油摻煉量加大，以及油品質(zhì)量升級(jí)，油品脫硫量逐步增加，錦州石化2008年建設(shè)的15 kt/a硫磺回收裝置一直運(yùn)行至今，但硫磺回收處理能力明顯不足，裝置一旦出現(xiàn)問(wèn)題，將無(wú)法保證煉廠酸性氣體達(dá)標(biāo)排放。為解決上述問(wèn)題，也是為滿足環(huán)保部2015年7月1日實(shí)施的《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中尾氣二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)，錦州石化按照新標(biāo)準(zhǔn)新建一套20 kt/a硫磺回收裝置。

天津石化柴油超深度加氫脫硫裝置運(yùn)行穩(wěn)定

天津石化2 Mt/a柴油加氫裝置自2014年9月采用柴油超深度加氫脫硫技術(shù)及配套催化劑投產(chǎn)以來(lái)，通過(guò)跟蹤工業(yè)裝置的運(yùn)行數(shù)據(jù)并優(yōu)化操作等改進(jìn)措施，保證了工業(yè)裝置的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

該裝置使用柴油超深度加氫脫硫技術(shù)及配套的FHUDS-6催化劑，以直餾柴油摻兌催化柴油和焦化汽柴油混合油為原料，生產(chǎn)符合國(guó)Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)的車(chē)用柴油。其中的柴油超深度加氫脫硫技術(shù)及FHUDS-6催化劑由中國(guó)石化撫順石油化工研究院研究開(kāi)發(fā)，F(xiàn)HUDS-6催化劑使用新型氧化鋁載體，采用絡(luò)合再分散活性金屬技術(shù)，使其具有較高活性。

中國(guó)石油石化院8項(xiàng)成果獲專(zhuān)利授權(quán)

中國(guó)石油石油化工研究院8項(xiàng)成果獲得國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利授權(quán)。

這8項(xiàng)成果分別是油脂加氫催化劑評(píng)價(jià)裝置、一種固定床反應(yīng)器的催化劑裝填器、聚合物過(guò)濾器的在線清洗裝置、一種聚合物放料裝置、一種催化劑顆粒結(jié)構(gòu)、用于蒸汽裂解模擬實(shí)驗(yàn)裝置的急冷器、能夠減少提取物污染的索氏抽提器和1-己烯裝置中間產(chǎn)品在線色譜分析進(jìn)樣系統(tǒng)。這些成果涉及生物質(zhì)能源領(lǐng)域、石油化工裝備技術(shù)領(lǐng)域、烯烴聚合領(lǐng)域和化工分析設(shè)備等領(lǐng)域。

上海新佑能源研發(fā)的沸騰床加氫技術(shù)工業(yè)應(yīng)用成功

上海新佑能源科技有限公司自主開(kāi)發(fā)的劣質(zhì)油全返混沸騰床加氫工業(yè)化技術(shù)（EUU）獲得國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)。河北新啟元采用EUU技術(shù)建設(shè)的150 kt/a煤焦油加氫裝置一次開(kāi)車(chē)成功并實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定運(yùn)行。

新啟元項(xiàng)目的運(yùn)行結(jié)果表明：EUU技術(shù)在加工煤焦油時(shí)，不僅能將其中超過(guò)20%的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)高效轉(zhuǎn)化，直接生產(chǎn)符合質(zhì)量要求的優(yōu)質(zhì)清潔油品；還可與固定床加氫耦合生產(chǎn)國(guó)Ⅴ或更高標(biāo)準(zhǔn)要求的清潔油品。若用于石化企業(yè)，則可取代固定床渣油加氫技術(shù)（ARDS或VRDS），與催化裂化裝置結(jié)合，使裝置連續(xù)運(yùn)行周期從一年延長(zhǎng)至兩年以上，加氫裝置投資降低40%，能耗降低30%左右，效益提高20%以上。`

華為公司與曼徹斯特大學(xué)開(kāi)發(fā)石墨烯技術(shù)

華為技術(shù)有限公司將與英國(guó)曼徹斯特大學(xué)合作研究石墨烯的應(yīng)用，共同開(kāi)發(fā)ICT領(lǐng)域的下一代高性能技術(shù)。

石墨烯只有一個(gè)原子厚度，是世界上最薄、導(dǎo)電性能最強(qiáng)的材料，有望改變整個(gè)科技產(chǎn)業(yè)。華為與曼徹斯特大學(xué)的項(xiàng)目合作期初定為兩年，將重點(diǎn)研究如何將石墨烯領(lǐng)域的突破性成果應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品和移動(dòng)通信設(shè)備。

Progresses in surface catalytic upgrading and viscosity reduction of heavy oil

Deng Liuyang1，2，Tang Xiaodong1，2，Li Jingjing2，Wei Yutao2，Qing Dayong2
（1. State Key Laboratory of Oil & Gas Reservoir Geology and Exploitation，Southwest Petroleum University，Chengdu Sichuan 610500，China；2. College of Chemistry and Chemical Engineering，Southwest Petroleum University，Chengdu Sichuan 610500， China）

The progresses in the research of surface catalytic upgrading，catalytic aquathermolysis，ion liquid modifcation and physical feld assisted catalytic degradation for the viscosity reduction of heavy oil were summarized. The mechanism of the viscosity reduction by the catalytic aquathermolysis was introduced and the involved reactions were discussed.

heavy oil； catalytic upgrading；catalytic aquathermolysis；ionic liquid；physical feld

1000 - 8144（2016）02 - 0237 - 07

TE 357

A

10.3969/j.issn.1000-8144.2016.02.019

2015 - 08 - 14；［修改稿日期］2015 - 09 - 24。

鄧劉揚(yáng)（1991―），男，四川省資陽(yáng)市人，碩士生，電話 15328043425，電郵 1007063644@qq.com 。聯(lián)系人：唐曉東，電話15108255288，電郵 txd3079@163.com。

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)（2011ZX05024-005-008）；國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（2006 AA 09Z325）。