1、中 國(guó) * 大 學(xué)研究生課程論文封面 課程名稱 油田化學(xué) 教師姓名 * 研究生姓名 * 研究生學(xué)號(hào) 1201*100* 研究生專業(yè) 化學(xué)工程與技術(shù) 所在院系 材化學(xué)院 類 別 碩士 日 期 20*年1月10日 評(píng) 語(yǔ)對(duì)課程論文的評(píng)語(yǔ):平時(shí)成績(jī)：課程論文成績(jī)：總 成 績(jī)：評(píng)閱人簽名：注：1、無(wú)評(píng)閱人簽名成績(jī)無(wú)效；2、必須用鋼筆或圓珠筆批閱，用鉛筆閱卷無(wú)效；3、如有平時(shí)成績(jī)，必須在上面評(píng)分表中標(biāo)出，并計(jì)算入總成績(jī)。油田化學(xué)報(bào)告稠油中的微量金屬元素摘 要稠油中的微量金屬元素含量較高，通常高于常規(guī)原油。稠油中的微量金屬元素不僅會(huì)使下游加工生產(chǎn)中的催化劑中毒、使產(chǎn)品質(zhì)量下降。而且，稠油中的微量金屬元素會(huì)

2、對(duì)稠油水熱催化降粘產(chǎn)生一定的影響。為了實(shí)驗(yàn)室對(duì)稠油催化降粘進(jìn)行更深一步的研究（如：探索稠油中的金屬元素對(duì)催化降粘的影響，探索稠油中的金屬元素與催化劑的選擇之間的關(guān)系等），本文將對(duì)稠油中金屬元素的種類、賦存狀態(tài)、分離方法、鑒定方法進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。關(guān)鍵詞：稠油；微量金屬元素；賦存狀態(tài)；分離；鑒定1目 錄第1章 原油中的微量元素11.1 微量元素的種類11.2 微量元素的分類11.3 金屬元素的含量11.3.1 不同原油中的含量差異21.3.2 不同族組分中的含量差異21.4 石油中金屬元素的來(lái)源21.5 本章小結(jié)3第2章 原油中金屬元素的賦存狀態(tài)32.1 金屬元素的賦存狀態(tài)32.2 金屬卟啉化合物

3、42.2.1 金屬卟啉的結(jié)構(gòu)42.2.2 金屬卟啉的性質(zhì)42.3 本章小結(jié)5第3章 有關(guān)分離與鑒定方法53.1 四組分分離方法53.2 金屬元素的測(cè)定63.2.1 原子吸收法(AAS)63.2.2 原子熒光光譜法(XRF)63.2.3 ICP-AES63.2.4 ICP-MS73.3 元素形態(tài)分析方法73.4 本章小結(jié)7第4章 金屬元素對(duì)稠油粘度的影響84.1 對(duì)稠油粘度的影響84.2 對(duì)催化降粘的影響84.3 本章小結(jié)9第5章 總結(jié)9參考文獻(xiàn)9第1章 原油中的微量元素石油中的元素除了碳、氫、氧、氮、硫這五種主要元素外，其它元素被稱為微量元素。微量元素與主要元素相比，其含量要少得多，質(zhì)量分?jǐn)?shù)一

4、般為10-610-9。研究有機(jī)化合物的組成和結(jié)構(gòu)都離不開(kāi)元素組成分析，對(duì)于石油這樣復(fù)雜的混合物，其化學(xué)組成的研究更要從分析元素組成入手。1.1 微量元素的種類自從1922年Hackford從墨西哥原油中檢測(cè)出Si、V、Ni、Sn、Pb、Ca、Mg、Fe、Al、Na、Ti、Au等十二種微量金屬元素以來(lái)，已從石油中測(cè)出59種微量元素，其中金屬元素45種1, 2。我國(guó)大慶、勝利、大港等原油的灰分中也檢測(cè)出33種微量金屬元素。其中包括Fe、Na、Mg、Ni、V、Ca、Pb、Mo、Ga、Mn、Cr、Co、Ba、Sb、Zn、K、Cu、As、Ag、A1、B、Ge、Zr、Sn、Li、Ti、In、Pd、Sr、B

5、i、Be、Ir、Si。1.2 微量元素的分類通過(guò)文獻(xiàn)查閱可以發(fā)現(xiàn)，原油中的金屬元素有著很多的分類標(biāo)準(zhǔn)，一般情況下，人們將石油中的微量元素分為以下三類1, 3：(1)變價(jià)金屬：如V、Ni、Fe、Mo、Co、W、Cr、Cu、Mn、Pb、Hg等；(2)堿金屬和堿土金屬：如Na、K、Ba、Ca、Sr、Mg等；(3)鹵素和其它元素：如Cl、Br、I、Si、Al、As等。劉長(zhǎng)久，張廣林等4提到石油中的微量元素也可以分為兩類。可以將石油中的微量元素分為主要元素和非主要元素，具體分類見(jiàn)表1.1。表1.1 石油中微量元素的分類元素類別元素名稱主要元素（23種）Ca、Cl、K、Mg、Na、N、O、P、S、B、Cr

6、、Co、Cu、F、I、Fe、Mn、Mo、Ni、Se、Sn、V、Zn非主要元素有毒元素（6種）As、Hg、Cd、Pb、U、Be其它元素（16種）Br、Ga、Ba、Ge、Sb、Sc、Si、Re、Al、Ti、Sr、Ag、Au、Cs、Rb、Eu1.3 金屬元素的含量就世界范圍的統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看，原油中含量最多的金屬元素是釩，其含量可達(dá)1000g/g以上；其次是鎳(約為100g/g左右)、鐵(約30g/g)。鎳和釩二者可占微量元素的5070，石油中的鎳和釩的含量大于巖石圈中鎳和釩的平均豐度5。其它元素的順序大致如下：Cu、Ca、Mg、Si、A1、Mn、Sr、Ba、Co、Zn、Mo、Po、Ti、K、Li、Be

7、、Ge、Ag、Au、Hg及稀土元素等。當(dāng)然這一順序只不過(guò)是一種統(tǒng)計(jì)學(xué)上的概念，就某一種原油來(lái)說(shuō)出現(xiàn)次序上的顛倒是正常的現(xiàn)象。不同原油中金屬元素的含量不同，同一原油不同族組分中的金屬元素也不同。就我國(guó)原油來(lái)看，鎳的含量就遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于釩的含量，通常鎳釩比達(dá)到10以上，這也是我國(guó)原油主要特點(diǎn)之一。1.3.1 不同原油中的含量差異原油中微量金屬元素的種類及含量取決于生油的地質(zhì)條件和油的演化階段。由于原油的生油母質(zhì)、形成環(huán)境及演化過(guò)程的不同，不同原油中金屬元素的種類和豐度存在較大差異。而原油的重質(zhì)化、高酸值化，以及近年來(lái)廣泛使用的三次采油技術(shù)，則是造成原油中金屬元素種類及含量增加的重要原因之一。原油中微量元

8、素的含量與原油的屬性有關(guān)。一般來(lái)講，密度較大的環(huán)烷基原油或稠油，其微量金屬元素的含量高于密度較小的石蠟基原油。綜合國(guó)內(nèi)外原油中微量金屬元素的含量數(shù)據(jù)可知，在含硫和相對(duì)密度較高的海相成油的原油中含釩較多，而在低硫、高氮及陸相成油的原油中鎳含量較高。由于金屬元素往往存在于膠質(zhì)和瀝青質(zhì)中，并且金屬元素與瀝青質(zhì)的含量之間往往存在有較好的相關(guān)性，因此富含瀝青質(zhì)的降解原油要比相同來(lái)源的非降解原油含有較多的金屬元素。1.3.2 不同族組分中的含量差異柴之芳等6指出，過(guò)渡元素在瀝青質(zhì)、非烴和芳香烴中的豐度變化因母質(zhì)的變化而有較大的差別，例如Cr的豐度變化可達(dá)1個(gè)量級(jí)以上。其次，結(jié)果表明過(guò)渡元素主要分布于瀝青質(zhì)

9、和非烴中，這主要是因?yàn)檫@些微量元素與雜環(huán)化合物和芳環(huán)化合物具有強(qiáng)烈的絡(luò)合作用。一方面過(guò)渡元素具有未填滿的d電子軌道，很容易經(jīng)雜化而形成以配位鍵結(jié)合的化合態(tài)；另一方面，在雜環(huán)和芳環(huán)化合物中，廣泛存在著未配對(duì)的電子或未成鍵的電子及各種功能團(tuán)，因此具有很強(qiáng)的俘獲陽(yáng)離子的能力。母質(zhì)的不同，運(yùn)移過(guò)程和熱演化等因素，均可改變有機(jī)成分的化合物組成和結(jié)構(gòu)，從而影響和制約著它們對(duì)微量元素的結(jié)合能力。1.4 石油中金屬元素的來(lái)源石油中的微量金屬元素的來(lái)源較為廣泛，但是大致有兩種：一種是天然的金屬有機(jī)物，包括螯合物、金屬皂類和油溶性烷基金屬鹽；另一種是原油開(kāi)采、儲(chǔ)運(yùn)、加工過(guò)程中的污染物，如含金屬的添加劑、銹蝕金屬、

10、磨損金屬等，這些物質(zhì)主要以膠狀物或懸濁物的形態(tài)存在3。對(duì)于某種金屬的具體來(lái)源，人們往往或多或少的存在一些爭(zhēng)議。比如，對(duì)于鎳元素的來(lái)源就存在著不同的看法。有的人認(rèn)為該元素在石油中富集主要與生油母質(zhì)或生物化學(xué)作用有關(guān)，但也有人認(rèn)為是次生的，主要來(lái)源于巖石中。看來(lái)，釩和鎳主要來(lái)源于有機(jī)海質(zhì)的說(shuō)法是比較可信的。因?yàn)殒嚳梢宰鞔呋瘎泻芨叩募託湫阅埽裕幸恍┳髡哒J(rèn)為鎳在石油灰分中存在，正說(shuō)明了在石油生成過(guò)程中加氫反應(yīng)有極其重要的作用6。了解原油中的微量金屬元素的來(lái)源可以讓我們從根源上了解原油中的微量金屬元素。1.5 本章小結(jié)原油中的微量金屬元素種類較多，我們應(yīng)該通過(guò)分析、比較等找出對(duì)我們研究?jī)?nèi)容影響

11、最大的幾種元素。抓住主要矛盾，具體分析我們需要解決的問(wèn)題。并且，我們不能將石油中微量元素的分類簡(jiǎn)單的看為概念問(wèn)題。在日后的研究過(guò)程中，我們可以根據(jù)研究的需要、成果等將稠油中的金屬元素進(jìn)行劃分歸類。比如，我們可以根據(jù)金屬元素對(duì)稠油粘度影響的大小、機(jī)理，以及稠油中金屬元素對(duì)稠油催化降粘的影響程度、機(jī)理等將稠油中的金屬元素進(jìn)行歸類。這樣即可以使得我們的研究成果更加系統(tǒng)，又可以對(duì)后續(xù)的實(shí)驗(yàn)有一定的指導(dǎo)意義。為了在后續(xù)工作中有所突破我們應(yīng)該全面的測(cè)定稠油中的金屬元素，對(duì)稠油有更深一步的了解，以便找出主要矛盾。在實(shí)驗(yàn)條件允許的情況下，我們可以對(duì)石油的不同餾分、不同族組分中的金屬元素進(jìn)行測(cè)定。將實(shí)驗(yàn)室稠油樣

12、品中某種金屬元素或某類金屬元素或金屬元素之間的比值與稠油的粘度或是其它參數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以便找到影響稠油粘度和影響催化降粘的根本因素。第2章 原油中金屬元素的賦存狀態(tài)2.1 金屬元素的賦存狀態(tài)各種金屬元素在原油中的賦存狀態(tài)也不相同，根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)資料的報(bào)道3，大體可分為金屬的無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)鹽以及高分子配位化合物三類。劉長(zhǎng)久、柴之芳等4, 9提到過(guò)，原油中的微量金屬化合物具體以下列六種形式存在。（1）金屬卟啉螯合物，如釩卟啉和鎳卟啉。（2）非卟啉金屬。又可分為葉綠素和真它氫化卟吩；高度芳構(gòu)化卟吩螯合物；由卟啉分解而成的向心配合體。（3）混雜的四配位基向心配合體的過(guò)渡金屬絡(luò)合物(例如V、Ni、Fe、Cu、

13、Co、Cr)。又可分為膠質(zhì)分子中的簡(jiǎn)單絡(luò)合物及瀝青質(zhì)迭層中的螯合物。（4）有機(jī)金屬化合物(例如Hg、Sb和As)。（5）膠質(zhì)極性基團(tuán)的羧酸鹽類(例如Mo和Ge)。（6）膠態(tài)礦物質(zhì)(例如NaCl)。此外，一些金屬元素還可能以極細(xì)的礦物質(zhì)微粒懸浮于原油中。2.2 金屬卟啉化合物2.2.1 金屬卟啉的結(jié)構(gòu)婁世松、劉長(zhǎng)久等1, 4指出卟啉是由4個(gè)吡咯環(huán)對(duì)稱地與4個(gè)亞甲基交替相聯(lián)而構(gòu)成的一個(gè)復(fù)雜的共軛環(huán)結(jié)構(gòu)。其基本骨架稱為葉吩或葉核，也稱該環(huán)系結(jié)構(gòu)為(Lei，雷)核。當(dāng)卟啉核上的吡咯環(huán)接上各種取代基時(shí)，便形成各種卟啉化合物。汪燮卿、高涵等2, 7指出，由于石油卟啉是葉綠素演變的產(chǎn)物，往往又把葉綠素、卟啉

14、以及由葉綠素演變產(chǎn)生的各種產(chǎn)物統(tǒng)稱之四吡咯色素。卟啉可以與很多金屬以共價(jià)鍵和配位鍵的形式形成絡(luò)合物，其穩(wěn)定性的大小順序?yàn)椋哼^(guò)渡金屬>堿土金屬>堿金屬。在金屬卟啉絡(luò)合物中以鎳和釩的卟啉絡(luò)合物最為穩(wěn)定，并且鎳卟啉的熱穩(wěn)定性最強(qiáng)4。目前研究最多的是鎳、釩等與卟啉形成的金屬卟啉配合物11。鎳、釩在石油中也是主要以卟啉化合物形態(tài)存在。在釩卟啉中，釩以4價(jià)(VO)2+存在，且釩原子是從巨大環(huán)形平面中央位置向上凸起約0.53Å，即以釩為頂點(diǎn)，4個(gè)氮原子位于底面四角，形成錐體的結(jié)構(gòu)。在鎳卟啉中，兩價(jià)鎳離子位于巨大環(huán)形平面中央。2.2.2 金屬卟啉的性質(zhì)鎳、釩卟啉化合物的物理性質(zhì)有揮發(fā)性、

15、油溶性、吸附性和締合性1。在低分子石蠟烴中，鎳、釩卟啉幾乎不溶。如用丙烷、丁烷脫瀝青時(shí)，在溶劑相(包括脫瀝青油)中幾乎不含金屬卟啉。但采用正戊烷脫瀝青時(shí)，則渣油中幾乎有30%金屬會(huì)進(jìn)入脫瀝青油中，這說(shuō)明鎳、釩卟啉在正戊烷中的溶解度是相當(dāng)大的8。另外，金屬卟啉還易溶于甲醇、吡啶（85%水溶液）、苯胺和二甲基甲酰胺(DMF)等溶劑中。鎳、釩卟啉化合物能與石油中的瀝青發(fā)生締合作用。石油中鎳、釩卟啉常因重油中的多環(huán)芳烴發(fā)生縮合反應(yīng)而形成膠合離子，即瀝青質(zhì)膠合離子。圖2.1 瀝青質(zhì)的部分分子結(jié)構(gòu)圖2.3 本章小結(jié)在稠油降粘研究過(guò)程中，油溶性的金屬化合物將是研究的重點(diǎn)。本章主要介紹了金屬卟啉化合物，尤其是

16、對(duì)釩卟啉和鎳卟啉進(jìn)行了詳細(xì)介紹，一方面是由于此方面的研究較多，另一方面是其確實(shí)具有較高的研究?jī)r(jià)值。在以后的研究過(guò)程中，我們可以以釩卟啉和鎳卟啉為研究的切入點(diǎn)，研究其對(duì)稠油降粘的影響。當(dāng)然，我們也不能忽略石油酸鹽、復(fù)雜的配合物以及部分無(wú)機(jī)鹽的研究?jī)r(jià)值。第3章 有關(guān)分離與鑒定方法3.1 四組分分離方法由于金屬元素在原油四組分中的分布存在差異，所以，對(duì)原油進(jìn)行四組分分離然后分別分析各組分中的金屬元素是很有必要的。實(shí)驗(yàn)室對(duì)原油四組分分離的一般方法是液固吸附色譜法，也有人采用液相色譜法。但是，這兩種方法無(wú)法避免金屬元素及其化合物在色譜柱上的吸附，這必然會(huì)影響到金屬元素及其化合物鑒定的準(zhǔn)確性。因此，在對(duì)原

17、油進(jìn)行金屬研究時(shí)需采用全溶劑法，根據(jù)各族組分在不同溶劑中溶解度的不同進(jìn)行超稠油的族組成分離3。圖3.1 全溶劑法分離遼河稠油族組分的流程示意圖3.2 金屬元素的測(cè)定目前，原油中微量金屬元素的測(cè)定主要有分光光度法、極譜法、原子吸收法(AAS)、電感耦合等離子原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法、原子熒光譜發(fā)(XRF)等9-11。3.2.1 原子吸收法(AAS)原子吸收光譜法是進(jìn)行元素分析最常見(jiàn)技術(shù)之一，它是根據(jù)元素所產(chǎn)生的原子蒸氣對(duì)同種元素的特征譜線的吸收作用來(lái)進(jìn)行分析。原子吸收光譜法主要用來(lái)測(cè)定油品中的鈣、鋇、鋅、硼、鉛、鎂、鉬、硒、鈰、鉻等金屬元素13。原子吸收光譜法選擇性好、操作簡(jiǎn)單準(zhǔn)確，在油

18、品元素分析方面得到了廣泛應(yīng)用。但其線性范圍窄，共存元素干擾大，由于光源受到限制，每次只能測(cè)定一種元素，不利于同時(shí)測(cè)定多種元素。3.2.2 原子熒光光譜法(XRF)X射線熒光法的最大特點(diǎn)之一是無(wú)需破壞試樣，可直接分析固體、液體、粉末等各種形態(tài)的樣品，譜線簡(jiǎn)單，光譜干擾少。可分析的元素種類多，原理上從原子序數(shù)為4的鈹?shù)皆有驍?shù)為92的鈾都可以分析。測(cè)定的濃度范圍寬，測(cè)定精密度好，分析速度快，可多元素同時(shí)測(cè)定，但檢出限不夠低不適于分析超輕元素。定量分析校準(zhǔn)依賴標(biāo)樣，分析液體程序比較麻煩，基體干擾非常嚴(yán)重。3.2.3 ICP-AES電感耦合等離子體發(fā)射光譜是利用原子或離子在一定條件下受激而發(fā)射出特征光

19、譜來(lái)研究物質(zhì)化學(xué)組成的分析方法。該技術(shù)已發(fā)展成熟，成為石油化工領(lǐng)域重要的多元素分析手段之一。程玉橋等14對(duì)勝利油田單家寺油區(qū)稠油進(jìn)行了二十多種元素的測(cè)定。電感耦合等離子體發(fā)射光譜法適用范圍廣，可分析的元素較多(70多種元素)，精密度好(RSD為0.5%2%)，動(dòng)態(tài)線性范圍好(46個(gè)數(shù)量級(jí))，可多元素同時(shí)分析，分析速度較快。雖然ICP-AES已廣泛應(yīng)用于油品分析，但仍存在不足之處：其靈敏度遠(yuǎn)低于ICP-MS，檢出限對(duì)某些痕量、超痕量元素仍顯不足，如稀土元素、鉑族元素等，由于元素譜線的復(fù)雜性，ICP-AES在檢測(cè)中受到的光譜干擾很嚴(yán)重。3.2.4 ICP-MS電感耦合等離子體質(zhì)譜法動(dòng)態(tài)線性范圍很寬

20、，能達(dá)到9個(gè)數(shù)量級(jí)，分析速度很快，能多元素同時(shí)測(cè)定，最突出的優(yōu)越性是其檢出限極低，最低能檢測(cè)出g/g級(jí)，不僅能進(jìn)行定量分析，還能進(jìn)行半定量和同位素測(cè)定。但電感耦合等離子體質(zhì)譜儀儀器昂貴，維護(hù)費(fèi)用高，沒(méi)有ICP-AES方法成熟，抗鹽份能力差，并且數(shù)據(jù)精密度沒(méi)有ICP-AES方法好。3.3 元素形態(tài)分析方法近年來(lái)，人們不再僅滿足于元素的含量測(cè)定，元素的形態(tài)分析已取得了很大進(jìn)展。目前，形態(tài)分析中關(guān)注的元素主要有：砷、鎘、鉻、金、鉛、碘、鐵、硒、碲、銻、釩、汞、錫等22，這些也都是石油中經(jīng)常需要測(cè)定的元素。目前有報(bào)道顯示，GC-ICO-MS聯(lián)用技術(shù)已經(jīng)用于汽油中噻吩類化合物的分析，也有人用此聯(lián)用技術(shù)分

21、析了天然氣中砷的存在形態(tài)。由此啟發(fā)，我們可以進(jìn)一步的了解GC-ICO-MS等聯(lián)用技術(shù)，以現(xiàn)代儀器分析的手段分析原油中金屬元素的賦存狀態(tài)。3.4 本章小結(jié)本章簡(jiǎn)單提到了一些相關(guān)的分離、鑒定手段，具體的操作沒(méi)有詳細(xì)介紹。ICP-MS雖然發(fā)展還不夠成熟，還存在很多缺陷。但是，ICP-MS及其聯(lián)用技術(shù)是現(xiàn)代無(wú)機(jī)痕量分析最具前景的分析技術(shù)，有取代其他傳統(tǒng)分析方法的趨勢(shì)。GC-ICO-MS等聯(lián)用技術(shù)，以現(xiàn)代儀器分析的手段分析原油中金屬元素的賦存狀態(tài)是下一步可以探討的內(nèi)容。儀器分析手段中多存在樣品處理復(fù)雜等問(wèn)題，對(duì)于樣品處理方法的優(yōu)化、簡(jiǎn)化是下一步需要考慮的問(wèn)題。第4章 金屬元素對(duì)稠油粘度的影響4.1 對(duì)稠

22、油粘度的影響敬加強(qiáng)等17的研究表明，原油組成對(duì)其粘度影響的重要程度順序(即關(guān)聯(lián)度由大到小的順序)為：Ni>V=膠質(zhì)=殘?zhí)紴r青質(zhì)>N>S>蠟。亦即：Ni是影響原油粘度的最關(guān)鍵因素，而V、瀝青質(zhì)、膠質(zhì)和殘?zhí)紝?duì)原油粘度幾乎具有同等重要的影響，這可能是由于Ni、V往往牢固地締合在瀝青膠質(zhì)中或殘留在殘?zhí)贾兄省Ｏ瀸?duì)原油粘度的影響最小，這可以認(rèn)為在50時(shí)蠟尚未結(jié)晶析出或者其析出量對(duì)原油粘度沒(méi)有顯著的影響。因此，除去或降低原油中的Ni和V含量及其賴以存在的瀝青質(zhì)和膠質(zhì)，必將大大降低原油粘度。原油粘度實(shí)質(zhì)上取決于偶極偶極和偶極誘發(fā)偶極相互作用，這些分子相互作用是偶極分子（即原油中的雜原

23、子）和可極化分子（如芳香組分）產(chǎn)生的。他們根據(jù)原油色譜參數(shù)證實(shí)：London力作用、偶極/極化作用、原油與可極化溶質(zhì)的相互作用能力，是影響原油粘度的主要原因。因此，原油降粘應(yīng)設(shè)法增大London力作用，減小另外兩種相互作用。實(shí)際上，這在一定程度上表明了降低金屬雜原子含量及其賴以存在的瀝青膠質(zhì)的含量將有助于原油降粘。程玉橋等14指出，根據(jù)配位化學(xué)理論，如果樣品中含有外層空軌道的金屬離子(特別是過(guò)渡金屬離子)和具有孤對(duì)電子的非金屬元素(如N、S、O、P等)，其結(jié)果有兩個(gè)，一是富集金屬元素，二是配位金屬離子作為交聯(lián)點(diǎn)，在原油中形成穩(wěn)定的分子聚集體，因而配位金屬含量的多少將直接影響原油的粘度和密度。武

24、成本等18的研究表明，在溫度及含水量等條件不變的情況下，稠油的粘度與其中金屬元素的總量之間存在定量關(guān)系，金屬元素含量高的油品粘度大，反之亦然。其建立了超稠油樣品30時(shí)的降粘率與金屬元素總脫除率的定量模型，較好地反映了超稠油中金屬元素含量對(duì)其粘度的影響。4.2 對(duì)催化降粘的影響陳勇等19的研究表明，稠油中的微量金屬元素對(duì)于稠油降粘過(guò)程具有一定的影響。其通過(guò)研究稠油降粘率與稠油自身部分金屬的含量的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，當(dāng)稠油中鐵、鎳元素的含量高時(shí)稠油水熱裂解的降粘率大。陳勇在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還對(duì)堿金屬對(duì)稠油水熱催化降粘的影響進(jìn)行了一定的研究，其研究結(jié)果表明堿金屬的含量升高，稠油水熱裂解的降粘率降低，說(shuō)明堿金屬離子的

25、存在抑制了稠油水熱裂解反應(yīng)的進(jìn)行，這是由于強(qiáng)堿性的金屬離子的存在，降低了水熱裂解反應(yīng)中氫的活性，從而阻礙了水熱裂解反應(yīng)的發(fā)生。4.3 本章小結(jié)綜上可見(jiàn)，稠油中的微量金屬元素是導(dǎo)致原油粘度升高的主要原因之一。并且，稠油中的金屬元素對(duì)于稠油水熱催化降粘具有一定的影響。通過(guò)目前的研究可以發(fā)現(xiàn)，稠油中的不同金屬元素對(duì)于稠油水熱催化降粘具有不同的作用，有的是起到促進(jìn)的作用，有的是起到抑制的作用。但是，究竟是哪種元素對(duì)稠油水熱催化降粘起到促進(jìn)作用，哪種起到抑制作用，哪種或哪些元素起到主要作用，以及其作用機(jī)理是什么，到目前為止都找不到較為有力的解釋。我認(rèn)為，含量多的金屬元素不一定就是作用大的元素，在后續(xù)的研

26、究中我們不應(yīng)該像前人那樣單單研究量多的金屬元素Ni、V。我們應(yīng)該在Ni、V的研究基礎(chǔ)之上，加大對(duì)其它微量金屬元素的研究，從而找到主要矛盾。第5章 總結(jié)本文對(duì)原油中的微量金屬元素進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，其中包括原油中微量元素的種類、分類、含量、賦存狀態(tài)、分離、鑒定、對(duì)稠油粘度的影響等。這些對(duì)于我們實(shí)驗(yàn)室后續(xù)探索稠油中微量金屬對(duì)于降粘的自催化作用等有一定的指導(dǎo)作用。并且，這是后續(xù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。通過(guò)閱讀文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，要想深入研究稠油中微量金屬元素對(duì)稠油降粘的影響，還會(huì)面臨很多的困難與挑戰(zhàn)。首先，目前報(bào)道原油中有45種金屬元素，并且金屬元素的賦存狀態(tài)復(fù)雜，我們究竟選擇哪些金屬元素、哪些賦存狀態(tài)作為研究的重點(diǎn)將決定我

27、們實(shí)驗(yàn)的效率和成敗。再者，稠油是一種非常復(fù)雜的混合物，到目前為止都沒(méi)有關(guān)于其詳細(xì)組成的報(bào)道。并且，稠油的分離相當(dāng)復(fù)雜，要想將稠油中的某一化合物單獨(dú)分離出來(lái)還是需要面對(duì)很大挑戰(zhàn)的。那么，如何考察一種金屬化合物對(duì)于催化降粘的影響，需要我們制定出合理的實(shí)驗(yàn)方案。以分離、脫除某一金屬來(lái)考察其對(duì)降粘的影響受到目前分離方法的限制。向稠油中添加某一金屬元素以考察其對(duì)稠油催化降粘的影響，需要我們考慮應(yīng)該向其中加入什么狀態(tài)的金屬元素，是無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)酸還是螯合物。如果添加螯合物，那其配體又該選擇什么，這都是我們將面臨的問(wèn)題。因?yàn)椋覀冞€不清楚影響稠油降粘的究竟是金屬還是配體，還是兩者的共同作用。不同原油的金屬元素

28、從種類、含量、賦存狀態(tài)上都存在差異，要想得到普適的結(jié)論，需要很龐大的工作量。當(dāng)然，就像老師說(shuō)的那樣，這就是研究稠油的樂(lè)趣所在。相信我們能夠?qū)?wèn)題一個(gè)個(gè)的解決，再有所突破。另外，對(duì)于樣品分析來(lái)說(shuō)樣品的前處理是一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。其中樣品脫水是一直困擾我的一個(gè)問(wèn)題。無(wú)論是四組分的分離還是元素測(cè)定，最后的結(jié)果都是以單位質(zhì)量中的含量來(lái)表示。如果樣品的水分有殘留，必然會(huì)使得結(jié)果有偏差。另外，水中的金屬元素會(huì)影響樣品中金屬元素的測(cè)定結(jié)果。在進(jìn)行文獻(xiàn)查閱過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)很少有人提到稠油樣品的脫水純化。在閱讀石科院黃工程師16的文章時(shí)發(fā)現(xiàn)，其提到過(guò)稠油樣品的脫水純化，但是沒(méi)有介紹具體方法。后來(lái)通過(guò)郵件與其交流，了解

29、到對(duì)于油量較大的原油他們用的原油脫水儀，量少的原油他們用的電脫鹽儀。不過(guò)她指出任何一種脫水方法對(duì)原油本身都有一定的影響，目前無(wú)法避免。也有人通過(guò)蒸餾的方法脫水，這會(huì)造成稠油中輕組分的大量損失。后來(lái)在看文獻(xiàn)時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)一種樣品純化的方法：得到稠油樣品后首先用氯仿溶解，然后用分液漏斗將大部分水分離，得到的溶液中加入氯化鈣放置過(guò)夜后脫除剩余的水分，然后用濾紙將雜質(zhì)過(guò)濾掉。濾液在水浴中將氯仿蒸出，樣品置于冰箱中備用。在實(shí)驗(yàn)室缺少電脫水設(shè)備的情況下，這種方法可行度較高，具體效果有待后續(xù)實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。最后，感謝*老師、*老師的悉心教導(dǎo)。謝謝！參考文獻(xiàn) 1 婁世松. 石油中的鎳釩存在形態(tài)及其脫除方法J. 石油化

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