稠油火烧供氢催化改质的集总反应动力学研究

发布时间：2020-04-24 03:58

【摘要】：火烧油层技术(ISC)是非常规稠油油藏提高采收率(EOR)的热效率方法,具有明显的优势。它包括将空气注入储层中,通过油与氧气的接触在不同的温度范围内形成一系列的反应,能够放出大量的热;氧气与热解形成的类似焦炭的材料发生反应,该反应生成的热量可以维持燃烧前缘的传播,在高温下驱替和改质稠油。在热量和其他驱动力的协同作用下,达到提高采收率的目的。但是由于反应机理复杂,经常出现失败的现象,因此没有得到广泛应用。因此,本文主要从分析稠油物性,建立集总反应动力学模型,利用FOW等转化率法和Kissinger微分法分析各阶段动力学参数三个方面进行研究。针对稠油火烧供氢催化改质反应机理和产物分布特点,构建了三集总、四集总和六集总应网络,建立了模型动力学方程的数学表达式,采用龙格-库塔法和蒙特卡洛法算法相结合的方法求解模型的动力学参数。基于不同条件下的实验,寻找最佳反应条件,揭示火烧过程特征反应微观机理,进行动力学分析,继而研究稠油沥青质供氢催化裂解集总反应动力学和产物选择性分布,试验和实现能够促使沥青质最大转化、焦炭最少生成、改质油产率高的反应条件(催化剂种类与用量、反应时间与温度、供氢体及压力)的整体优化。通过对计算结果的分析可以看出,求取的活化能在文献给出的烃类热裂解反应的活化能范围内,供氢体加入可使反应活化能发生一定变化,整体规律呈现为重质组分裂解加快,而轻质、中质组分则发生上下波动变化。集总模型中体现的各组分产率变化以及确定的活化能和指前因子,对稠油火烧研究具有一定的指导意义。
【图文】：

原油,温度剖面,多组分,设计图

图 1.1 （a）ISC 所涉及的主要现象设计图（b）ISC 区温度剖面原油的多组分特性对理解燃烧的复杂性有重大贡献。几乎不可能确定原油混合物中的每个组分，以及与氧化气体和温度相关的每个组分的基本反应。因此，原油组分和不同反应阶段的结块是实用和持久的。然而，组件之间的相互作用是一个关键因素，因为混合规则被忽略。将原油混合物作为散装材料进行评估是一种有前途的方法。在后一种方法中，根据测量数据分别将串联和并联反应集中，并解释集总反应的表观活化能。根据温度曲线建立反应模型。人们普遍认为 ISC 期间存在至少两个反应阶段，燃料沉积和燃料燃烧[7]。一般来说，我们需要成熟的测量以及一个可靠的工具来解释参数值。研究 ISC 反应动力学的一种方法是在大致类似于连续流动搅拌釜式反应器（CSTR）的动力学系统内应用梯度温度氧化（RTO）实验[8]，并使用解释工具来获得动力学参数。由于反应机理复杂，在进行实验时，需要减少对实验结果有影响的因素。同时，我们需要使测量可靠。根据等转换原理的无模型假设，可重复测量对于使我们相信这一原理适用于从精心设计的实验中解释集总反应特性是至关重要的。这些问题是同转换一致性的核心。近些年一些国内外学者的研究成果如下：

流程图,实验操作,反应釜,高温高压

图 2.1 高温高压反应釜程G 209 F3 Tarsus 热分析仪作为模拟火烧油的热效应。具体实验操作流程如下。验开始前，，仪器需提前打开预热 4h 以上。，防止水中有杂质而堵塞或污染仪器。器在刚开始使用或使用一段时间后要进行实验所测的温度要求（包括范围及变化情l2O3（已煅烧）进行测试，得到相应的基至少 4 种标准样品，使标准样品 DSC 曲度范围。然后在 2 K/min、5 K/min、10 K 左右的样品放在坩埚中，然后覆盖 20mg密实的分布在坩埚内。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE357.44

【参考文献】