本发明涉及原油催化,尤其涉及一种纳米金属氧化物催化剂的制备方法及应用。
背景技术:
1、随着石油消费的快速增长,常规石油供应逐渐供不应求。稠油(api比重<22,粘度>100mpa·s)是一种非常规石油,但其具有优秀的发展前景,并且稠油占有石油总储量的70%左右,若能有效利用稠油,即可以有效解决石油资源短缺的问题。问题在于,稠油具有较高的粘度,从而导致其流动性差,使得其在开采方面存在着巨大的问题亟待解决。在过去的几十年里,人们对改善稠油流动性的各种途径进行了深入的研究。对于稠油开采主要方法有物理方法(如热力采油法、蒸汽吞吐法)、化学方法(火烧油层法、掺活性水降粘法),其中热采法是开采时降低稠油粘度的主要方法,但其投资成本高。而近年来化学改质降粘法取得了巨大的进展,向油藏中加入催化剂与供氢剂,稠油在高温高压和催化剂作用的条件下发生水热裂解,在反应过程中,催化剂可以有效促进长分子链分解成自由基片段,其中一些被淬灭形成较短的分子,另一些则被共聚,前一种反应有利于降粘,后一种反应则不利于降粘。供氢剂的加入提供了大量的氢自由基,可以帮助淬灭水热裂解产生的自由基片段,抑制它们的共聚,因此,使得降粘率增加。稠油水热裂解催化剂按其性质大致可分为矿物型、水溶性催化剂、油溶性催化剂、两亲型催化剂和分散多相催化剂等几种。
2、工业废水中含有较多的金属离子,直接排放会对环境造成严重的危害,而其中的金属离子仍可回收利用,用来合成稠油降粘催化剂。这对回收利用废水及合成稠油降粘催化剂有着非常重要的研究意义。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题,本发明的实施例提供一种纳米金属氧化物催化剂的制备方法及应用。
2、为达到上述目的,本发明的实施例采用如下技术方案:
3、一方面,本发明提供一种纳米金属氧化物催化剂的制备方法,包括以下步骤:
4、a、将铁盐溶于废水中得到铁盐溶液,氢氧化钠溶于废水中,得到氢氧化钠溶液,然后将铁盐溶液逐滴加入至氢氧化钠溶液中混匀,得到混合溶液;
5、b、将步骤a混合溶液进行水热反应,反应后的物质离心,并收集沉淀,经洗涤与烘干得到纳米金属氧化物催化剂前驱体;
6、c、将步骤b中的纳米金属氧化物催化剂前驱体加入油溶性改性剂中,在反应后离心,收集沉淀,干燥得到纳米金属氧化物催化剂。
7、在一些实施例中,在步骤a中,所述铁盐包括六水三氯化铁、九水硝酸铁与硫酸铁中的至少一种。
8、在一些实施例中,在步骤a中,所述铁盐与废水的质量比为(0.01~0.05):1。
9、在一些实施例中,在步骤a中,所述氢氧化钠与铁盐的摩尔比为3:1。
10、在一些实施例中,在步骤b中,所述水热反应的温度为140℃~200℃。
11、在一些实施例中,在步骤b中,所述水热反应的时间为6~16h。
12、在一些实施例中,在步骤c中,所述油溶性改性剂为油酸或油胺。
13、在一些实施例中,在步骤c中,所述油溶性改性剂与纳米金属氧化物催化剂前驱体的质量比为1:1~3:1。
14、另一方面,本发明提供一种如上的制备方法制得的纳米金属氧化物催化剂在稠油降粘中的应用。
15、本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果:
16、(1)本发明以工业废水为溶剂,使用铁盐与氢氧化钠,通过水热法合成纳米金属氧化物,本发明制得的纳米金属氧化物尺寸可以达到50nm,尺寸分布窄,且呈规则的多边体形状,纳米颗粒在稠油的水热裂解改质中,有优异的活性,而规则的形貌使其在催化反应中可以保持催化剂性能的稳定,使其始终保持高催化活性;本发明制得的纳米金属氧化物应用于稠油降粘,具有优秀的降粘效果。
17、(2)本发明在制备纳米金属氧化物时,采用了含有金属离子的工业废水,对废水进行了回收利用,具有环保、资源再利用、减少经济损失的重要意义,而且操作便捷可控;并且,本发明制备的纳米金属氧化物,以fe2o3为主要成分,同时含有sio2、cao、mgo、mno等成分,相比现有的纳米fe2o3,具有更小的粒径,且更规则的形貌,提高其在稠油水热改质中的催化活性。
18、(3)本发明制备方法简单,只需通过水热法生成纳米金属氧化物,再进行一步改性,并干燥即可。
1.一种纳米金属氧化物催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在步骤a中,所述铁盐包括六水三氯化铁、九水硝酸铁与硫酸铁中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在步骤a中,所述铁盐与废水的质量比为(0.01~0.05):1。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在步骤a中,所述氢氧化钠与铁盐的摩尔比为3:1。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在步骤b中,所述水热反应的温度为140℃~200℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在步骤b中,所述水热反应的时间为6~16h。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在步骤c中,所述油溶性改性剂包括油酸或油胺。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在步骤c中,所述油溶性改性剂与纳米金属氧化物催化剂前驱体的质量比为1:1~3:1。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述的制备方法制得的纳米金属氧化物催化剂在稠油降粘中的应用。
