超聲波協(xié)同加強(qiáng)劑對(duì)重油低溫裂解降黏過程的影響

孫浩然，劉雪東，張智宏，高宏義

(1.常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 常州 213164；2.常州大學(xué)石油化工學(xué)院；3.中國(guó)石化塔河煉化有限責(zé)任公司)

超聲波協(xié)同加強(qiáng)劑對(duì)重油低溫裂解降黏過程的影響

孫浩然1，劉雪東1，張智宏2，高宏義3

(1.常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 常州 213164；2.常州大學(xué)石油化工學(xué)院；3.中國(guó)石化塔河煉化有限責(zé)任公司)

以重油為研究對(duì)象，在不加水的條件下，利用超聲波協(xié)同加強(qiáng)劑裂解降黏，分析了重油處理前后四組分組成的變化情況?？疾炝思訌?qiáng)劑濃度、處理時(shí)間和超聲功率對(duì)重油降黏效果的影響，分析了處理前后重油黏度和流動(dòng)性能的變化，并對(duì)重油黏度恢復(fù)情況進(jìn)行了測(cè)試分析，同時(shí)采用紅外光譜和氣相色譜分析了處理前后重油的結(jié)構(gòu)變化。結(jié)果表明：加強(qiáng)劑濃度對(duì)降黏效果影響最大，其次為處理時(shí)間和超聲功率；加強(qiáng)劑濃度越大，降黏效果越好；隨處理時(shí)間和超聲功率的增大，降黏率先增加后略微下降；超聲波與加強(qiáng)劑具有協(xié)同效應(yīng)，使重油中長(zhǎng)鏈大分子、芳環(huán)和雜原子發(fā)生斷鏈、加氫、開環(huán)等系列反應(yīng)，能夠在常溫條件下降低重油黏度，改善流動(dòng)性能，顯著提高重油品質(zhì)。

重油 超聲波 加強(qiáng)劑 協(xié)同效應(yīng) 降黏

近年來，隨著油田的深度開采，原油重質(zhì)化、劣質(zhì)化趨勢(shì)加重[1]，表現(xiàn)為原油密度和黏度大，金屬含量高等特點(diǎn)，導(dǎo)致重油在開采、運(yùn)輸和加工過程中存在極大困難。為了降低重油黏度，解決開采和管道輸送中的問題，國(guó)內(nèi)外開發(fā)出一系列降黏方法[2]。目前，常見的降黏技術(shù)有摻稀油降黏、加熱降黏、乳化降黏、井下催化裂化降黏等，但在實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)受當(dāng)?shù)叵∮唾Y源、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境污染壓力等限制，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)黏度反彈、熱利用率低、普適性不高等問題[3-4]。

超聲波降黏是近年來興起的一種原油降黏的物理方法[5-7]。相比于傳統(tǒng)降黏方法，超聲波降黏具有普適性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)成本低和無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)[8-10]。董惠娟等[11]利用全波長(zhǎng)聚能型壓電超聲換能器及變幅桿浸入式反應(yīng)器研究了超聲處理時(shí)間、換能器工作電流和含水率對(duì)大慶油田油樣降黏效果的影響，實(shí)驗(yàn)中配制的油樣含水率為40%～90%。王方[12]采用超聲波對(duì)含水率為53%的原油進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，對(duì)比了超聲波降黏、化學(xué)試劑降黏以及超聲波與化學(xué)試劑復(fù)合使用的降黏效果，結(jié)果證明了超聲波與化學(xué)試劑協(xié)同效應(yīng)的存在。Ershov等[13]采用超聲波對(duì)East Zhetybai和Ashchisai原油進(jìn)行了處理，發(fā)現(xiàn)在與化學(xué)劑的共同作用下降黏效果更好。許洪星等[14]利用超聲波協(xié)同催化劑對(duì)勝利油田濱南超稠油進(jìn)行了降黏實(shí)驗(yàn)研究，探究了反應(yīng)時(shí)間、加熱溫度、催化劑濃度和加水量對(duì)超稠油降黏效果的影響，結(jié)果表明，超聲波和催化劑間具有協(xié)同效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)中超稠油加水量為30%～70%。國(guó)內(nèi)外對(duì)超聲波降黏的研究已取得一定的進(jìn)展，但大多數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究中加入了大量的水與原油一起進(jìn)行超聲處理，這樣不僅會(huì)影響原油的品質(zhì)，而且在后期深加工過程中脫水成本較高，不利于實(shí)際生產(chǎn)；同時(shí)，對(duì)于不同產(chǎn)地的原油，在處理過程中對(duì)加入催化劑的效果研究較少。

本研究以某石化企業(yè)提供的重油為研究對(duì)象，在不加水的條件下，通過超聲波試驗(yàn)，探究超聲波功率、處理時(shí)間和加強(qiáng)劑濃度對(duì)重油降黏效果的影響，分析處理前后重油的四組分組成變化，測(cè)試分析重油的黏度、觸變性能和黏度恢復(fù)情況，結(jié)合瀝青質(zhì)紅外光譜和飽和烴氣相色譜的分析手段，對(duì)其機(jī)理進(jìn)行初步解釋，并給出最佳工藝參數(shù)組合。為重油降黏輸送、后期加工等提供新的解決思路與技術(shù)途徑。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料與儀器

實(shí)驗(yàn)所用原料油的基本性質(zhì)見表1。正己烷、正庚烷、石油醚、甲苯、無水乙醇，均為分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品；層析用中性氧化鋁，100～200目，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品；C6～C19飽和烷烴混合物、C7～C40飽和烷烴混合物、C34～C44飽和烷烴混合物，均為色譜純，百靈威科技有限公司產(chǎn)品；加強(qiáng)劑，自制。

表1 原料油基本性質(zhì)

自制超聲波反應(yīng)裝置示意如圖1所示；Anton Paar MCR 302流變儀，奧地利安東帕公司產(chǎn)品；HH系列數(shù)顯恒溫水浴鍋，金壇市科析儀器有限公司產(chǎn)品；電子天平，天津天馬衡基儀器有限公司產(chǎn)品；RE52CS旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海亞榮生化儀器廠產(chǎn)品；Nicolet iS50紅外光譜儀，美國(guó)Thermo Fisher公司產(chǎn)品；GC-950氣相色譜儀，上海海欣色譜儀器有限公司產(chǎn)品。

圖1 自制超聲波反應(yīng)裝置示意1—恒溫水浴箱； 2—水浴槽； 3—反應(yīng)容器； 4—水浴槽頂蓋； 5—O型密封圈； 6—超聲波發(fā)生器； 7—超聲波換能器； 8—安裝支架

1.2 重油預(yù)處理

為消除重油中“剪切歷史”和“熱歷史”對(duì)實(shí)驗(yàn)效果的影響，確保實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性，對(duì)重油進(jìn)行預(yù)處理：取重油放入蒸餾燒瓶后置于水浴鍋中55 ℃恒溫12 h，然后緩慢冷卻至室溫靜置24 h。此時(shí)認(rèn)為每組實(shí)驗(yàn)的重油樣品結(jié)構(gòu)相同[15]。

1.3 加強(qiáng)劑制備

1.4 實(shí)驗(yàn)步驟

每次試驗(yàn)取預(yù)處理后的重油40 g，置于自制的超聲波反應(yīng)裝置中。試驗(yàn)過程中保持裝置密封，固定超聲波頻率為20 kHz，反應(yīng)溫度為25 ℃。處理方式為間歇處理，即每處理10 min，間歇10 min。正交實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)如表2所示。選取超聲功率、處理時(shí)間和加強(qiáng)劑濃度3個(gè)因素進(jìn)行探究。利用MCR 302流變儀，在析蠟點(diǎn)溫度下對(duì)處理前后重油的觸變性進(jìn)行測(cè)定分析。每組試驗(yàn)完成后，用MCR 302流變儀按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SYT 6316—1997，測(cè)量重油在50 ℃、剪切速率3 s-1下的黏度，并計(jì)算降黏率，重油降黏率計(jì)算公式如下：

(1)

式中：R為降黏率，%；μ0和μ分別為油樣處理前后的黏度，mPa·s。

由于樣品批次不同，每組原油的黏度會(huì)有一定差異，所以后續(xù)分析中采用降黏率來進(jìn)行分析比較。通過正交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析，優(yōu)選出超聲波協(xié)同加強(qiáng)劑的最佳工藝參數(shù)組合，并對(duì)重油黏度恢復(fù)情況進(jìn)行測(cè)定分析，同時(shí)計(jì)算重油黏度恢復(fù)率，計(jì)算公式如下：

(2)

式中：R′為重油黏度恢復(fù)率，%；μ1為處理后的油樣放置0天時(shí)的黏度，mPa·s；μ2為處理后的油樣放置x天時(shí)的黏度，mPa·s。

控制單因素變化，通過實(shí)驗(yàn)考察各因素對(duì)重油降黏效果的影響。并進(jìn)行以下分析：按照標(biāo)準(zhǔn)SYT 5119—2008對(duì)處理前后的重油進(jìn)行四組分分離，測(cè)定重油族組成；按照標(biāo)準(zhǔn)SYT 5121—1986(2005)用紅外光譜法分析重油中瀝青質(zhì)結(jié)構(gòu)；按照標(biāo)準(zhǔn)SYT 5779—2008在GC-950氣相色譜儀上進(jìn)行飽和烴氣相色譜組成的測(cè)定[16]。

表2 正交實(shí)驗(yàn)因素及水平

2 結(jié)果與討論

2.1 重油四組分組成分析

分別對(duì)重油處理前、單獨(dú)超聲波處理后和超聲波協(xié)同加強(qiáng)劑處理后的重油進(jìn)行四組分組成分析，結(jié)果見表3。

表3 超聲波協(xié)同加強(qiáng)劑處理前后重油四組分組成變化 w，%

由表3可見，與處理前相比，單獨(dú)超聲處理和超聲波協(xié)同加強(qiáng)劑處理后重油的飽和分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增加3.14百分點(diǎn)和6.69百分點(diǎn)，芳香分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增加2.39百分點(diǎn)和3.51百分點(diǎn)，膠質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別降低1.91百分點(diǎn)和3.86百分點(diǎn)，瀝青質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別降低3.62百分點(diǎn)和6.34百分點(diǎn)。說明處理后重油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等大分子裂解成了飽和烴、芳烴等，超聲波協(xié)同加強(qiáng)劑能夠破壞重油中的分子結(jié)構(gòu)。相比于單獨(dú)超聲波處理，超聲波協(xié)同加強(qiáng)劑處理后重油中的輕質(zhì)組分明顯增多，重質(zhì)組分明顯減少，表明超聲波與加強(qiáng)劑具有協(xié)同效應(yīng)。重油黏度降低不僅因?yàn)橹刭|(zhì)組分減少，而且輕質(zhì)組分對(duì)其也有稀釋作用，共同實(shí)現(xiàn)了對(duì)重油的不可逆降黏。

2.2 超聲波協(xié)同加強(qiáng)劑裂解重油降黏反應(yīng)參數(shù)優(yōu)選及重油黏度恢復(fù)情況

按照表4設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)。為了說明加入正己烷對(duì)油樣黏度的影響，對(duì)原油樣品及加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%正己烷的油樣分別進(jìn)行超聲處理，對(duì)比前后黏度的變化。結(jié)果顯示：油樣黏度為827.83 mPa·s，加入正己烷的油樣黏度為823.69 mPa·s，黏度降低0.5%；油樣超聲處理后黏度為673.85 mPa·s，加入正己烷的油樣超聲處理后黏度為669.13 mPa·s，黏度降低0.7%。由此可見，加入正己烷對(duì)油樣黏度的影響較小。后續(xù)實(shí)驗(yàn)分析中所述的降黏率數(shù)值均扣除溶劑降黏效應(yīng)。正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表4可見，對(duì)重油降黏影響最大的因素為加強(qiáng)劑濃度，其次為處理時(shí)間，再次為超聲波功率，最佳的降黏反應(yīng)參數(shù)組合為：C3B3A1，即加強(qiáng)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%，處理時(shí)間30 min，超聲波功率60 W，此時(shí)降黏率為38.6%。

在超聲波協(xié)同加強(qiáng)劑裂解降黏的體系中，超聲波與加強(qiáng)劑的協(xié)同作用占主導(dǎo)作用，表現(xiàn)為加強(qiáng)劑的濃度為主要影響因素，相比于單獨(dú)超聲作用，降黏率明顯增加(相同反應(yīng)條件下，加入加強(qiáng)劑前后降黏率分別為18.6%和38.6%)，因此兩者共同作用能顯著提高重油裂解降黏效果和重油品質(zhì)。

為了考察超聲波協(xié)同加強(qiáng)劑處理后重油黏度的恢復(fù)情況，持續(xù)15天測(cè)量經(jīng)最佳降黏反應(yīng)參數(shù)處理后的重油黏度，并計(jì)算降黏率，結(jié)果見圖2。由圖2可見，經(jīng)超聲波協(xié)同加強(qiáng)劑處理的重油在放置一段時(shí)間后，黏度略有回升后趨于平穩(wěn)，但15天后黏度恢復(fù)率均低于4.5%，平均恢復(fù)率僅為3.2%。說明超聲波協(xié)同加強(qiáng)劑處理后，重油的組分發(fā)生了改變，導(dǎo)致其黏度降低，但由于分子之間空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的部分恢復(fù)，表現(xiàn)為黏度略有回升，但遠(yuǎn)低于處理前的黏度，表明經(jīng)超聲波協(xié)同加強(qiáng)劑處理后，重油組分發(fā)生了永久性的變化，實(shí)現(xiàn)了不可逆的降黏。

圖2 超聲波協(xié)同加強(qiáng)劑處理后重油黏度恢復(fù)曲線

2.3 優(yōu)選反應(yīng)條件下處理前后重油觸變性分析

固定測(cè)量溫度為15 ℃，分3個(gè)階段改變剪切速率：剪切速率上升段(1～300 s-1)、穩(wěn)定段(300 s-1)和下降段(300～1 s-1)，通過滯回環(huán)面積對(duì)反應(yīng)前后重油觸變性進(jìn)行分析，結(jié)果見圖3。

圖3 超聲波協(xié)同加強(qiáng)劑處理前后重油的觸變性

由圖3可見，經(jīng)超聲波協(xié)同加強(qiáng)劑處理后，其滯回環(huán)面積明顯減小。處理前重油滯回環(huán)面積為82 149 Pas，處理后重油滯回環(huán)面積為38 188 Pas，下降了53.5%。此外，處理后重油的屈服應(yīng)力顯著降低。說明在高剪切破壞情況下，處理后重油的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更易被破壞，長(zhǎng)鏈大分子物質(zhì)明顯減少，在經(jīng)過超聲波協(xié)同加強(qiáng)劑處理后重油流動(dòng)性能顯著改善。

2.4 加強(qiáng)劑濃度對(duì)重油降黏率的影響

固定超聲功率為60 W，超聲處理時(shí)間為30 min，改變加強(qiáng)劑濃度，考察其對(duì)重油降黏效果的影響，結(jié)果見圖4。由圖4可見，隨加強(qiáng)劑濃度的增加，重油降黏率顯著增加，當(dāng)加強(qiáng)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.3%后，重油降黏率增加幅度趨于平緩，說明加強(qiáng)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.3%時(shí)已基本達(dá)到低溫裂解降黏的要求。在工業(yè)生產(chǎn)中可根據(jù)經(jīng)濟(jì)效益與降黏效果綜合考慮選用合適的加強(qiáng)劑濃度。

圖4 不同加強(qiáng)劑濃度下重油的降黏效果

加強(qiáng)劑中鎳離子作為過渡金屬離子起催化作用，能有效降低重油中長(zhǎng)鏈大分子鍵和雜原子鍵的鍵能，在超聲波的作用下，有利于鍵的斷裂，進(jìn)而使重油的黏度降低。根據(jù)相似相溶原理，油溶性的油酸作為鎳的載體，將過渡金屬離子結(jié)合于油酸分子上，生成的長(zhǎng)鏈有機(jī)金屬鹽更易與重油接觸，可實(shí)現(xiàn)均相催化。實(shí)驗(yàn)中由于重油的質(zhì)量一定，能被催化裂解的長(zhǎng)鏈物質(zhì)和雜原子有限，斷裂后所需結(jié)合的氫自由基和短鏈基團(tuán)也有限，所以當(dāng)加強(qiáng)劑濃度高于一定值時(shí)，起到的催化作用受到限制。同時(shí)，隨著加強(qiáng)劑濃度的增加，部分鎳離子在高溫下易與瀝青質(zhì)和膠質(zhì)分子締合進(jìn)而形成大分子物質(zhì)，導(dǎo)致降黏率趨于平緩。

2.5 超聲處理時(shí)間對(duì)重油降黏率的影響

固定加強(qiáng)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%，超聲功率為60 W，改變超聲處理時(shí)間，考察其對(duì)重油降黏效果的影響，結(jié)果見圖5。由圖5可見，隨著超聲處理時(shí)間的增加，重油降黏率增加。當(dāng)處理時(shí)間超過30 min后，隨著時(shí)間的增加，降黏率呈略微下降的趨勢(shì)。對(duì)于超聲波協(xié)同加強(qiáng)劑的重油裂解體系，存在一個(gè)合理的處理時(shí)間，達(dá)到此時(shí)間之前，重油降黏率隨處理時(shí)間的增加而增加，達(dá)到此時(shí)間之后，重油中長(zhǎng)鏈物質(zhì)和雜原子與超聲波協(xié)同加強(qiáng)劑作用之間達(dá)到平衡狀態(tài)，重油降黏率出現(xiàn)峰值。處理時(shí)間繼續(xù)增加會(huì)使整個(gè)體系發(fā)生“霧化沸騰”現(xiàn)象，產(chǎn)生的持續(xù)高溫可能導(dǎo)致重油中已斷裂的大分子結(jié)焦聚合，表現(xiàn)為重油降黏率下降。

圖5 不同超聲處理時(shí)間下重油的降黏效果

2.6 超聲功率對(duì)重油降黏率的影響

固定加強(qiáng)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%，超聲處理時(shí)間為30 min，改變超聲功率，考察其對(duì)重油降黏效果的影響，結(jié)果見圖6。由圖6可見：隨超聲功率的增加，重油降黏率不斷增加；當(dāng)功率超過60 W時(shí)，降黏率出現(xiàn)下降趨勢(shì)。在超聲波裂解降黏的過程中，依靠空化氣泡破裂的瞬間，在周圍極小空間和極短時(shí)間內(nèi)形成高溫高壓的反應(yīng)環(huán)境，在與協(xié)同加強(qiáng)劑的共同作用下，使重油中的長(zhǎng)鏈大分子斷裂、重組或異構(gòu)，導(dǎo)致重油黏度降低。超聲功率的大小直接影響了超聲空化現(xiàn)象的強(qiáng)弱。隨著超聲功率的增大，輸入的能量增多，空化現(xiàn)象變得更加嚴(yán)重，從而使降黏效果顯著增強(qiáng)。當(dāng)功率超過60 W時(shí)，產(chǎn)生的能量超過了實(shí)驗(yàn)中重油裂解所需能量的極限值，導(dǎo)致發(fā)生了額外的氧化反應(yīng)，產(chǎn)生了不利于降黏的異構(gòu)和聚合大分子，減弱了降黏效果。

圖6 不同超聲功率下重油的降黏效果

2.7 瀝青質(zhì)紅外光譜分析

為從分子結(jié)構(gòu)上表征處理前后重油結(jié)構(gòu)的變化，分別對(duì)處理前后的重油進(jìn)行瀝青質(zhì)的分離，并測(cè)定瀝青質(zhì)的紅外光譜，結(jié)果見圖7。由圖7可見:超聲處理后，波數(shù)3 500～3 100 cm-1處的吸收峰減弱，說明N—H鍵斷裂；波數(shù)1 700 cm-1左右的吸收峰減弱，說明C=O鍵發(fā)生了加氫反應(yīng)；波數(shù)1 600 cm-1左右的吸收峰減弱，說明芳香環(huán)發(fā)生了開環(huán)反應(yīng)；波數(shù)1 030 cm-1左右的吸收峰減弱，說明C—O或C—N鍵斷裂；波數(shù)770～700 cm-1處的吸收峰減弱，說明C—C烷基的支鏈斷裂。紅外表征結(jié)果表明，超聲波放出的能量達(dá)到了重油中部分化學(xué)鍵的鍵能，發(fā)生了斷鏈、加氫、開環(huán)等系列反應(yīng)，同時(shí)使C—O、C—N等雜原子鍵斷裂，導(dǎo)致重油黏度下降。

圖7 瀝青質(zhì)紅外光譜

2.8 飽和烴氣相色譜分析

為解釋功率進(jìn)一步增大后重油降黏率出現(xiàn)略微下降趨勢(shì)的原因，對(duì)處理前后的重油進(jìn)行了飽和烴的分離，并進(jìn)行飽和烴的氣相色譜測(cè)定，結(jié)果見圖8。由圖8可見，超聲處理后，飽和烴的種類明顯增多，表明重油中大分子環(huán)狀化合物在超聲波的作用下化學(xué)鍵斷裂，形成了相對(duì)分子質(zhì)量較小的脂肪鏈，部分重質(zhì)組分裂解為輕質(zhì)組分，宏觀表現(xiàn)為重油黏度下降。相比于60 W超聲功率處理后的油樣，經(jīng)70 W超聲功率處理后重油中飽和烴的種類明顯減少，且大多是在280 ℃左右的高沸點(diǎn)化合物，表明超聲功率超過60 W后，飽和烴碳鏈發(fā)生了異構(gòu)化反應(yīng)，降黏效果下降。

圖8 飽和烴氣相色譜

3 結(jié) 論

(1) 超聲波協(xié)同加強(qiáng)劑裂解重油的最佳參數(shù)組合為：加強(qiáng)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%，處理時(shí)間30 min，超聲波功率60 W，此時(shí)降黏率為38.6%；對(duì)重油裂解降黏效果影響最大的因素為加強(qiáng)劑濃度，其次為超聲處理時(shí)間，再次為超聲波功率。

(2) 超聲波與加強(qiáng)劑之間具有協(xié)同效應(yīng)。重油裂解降黏的效果隨加強(qiáng)劑濃度增加而顯著增加，隨處理時(shí)間和功率的增加先增加后呈略微下降的趨勢(shì)；超聲波協(xié)同加強(qiáng)劑處理后重油輕質(zhì)組分增多，重質(zhì)組分減少，流動(dòng)性能顯著改善。

(3) 超聲波協(xié)同加強(qiáng)劑處理后重油黏度下降是由于重油中長(zhǎng)鏈大分子、稠環(huán)芳烴和雜原子化學(xué)鍵發(fā)生了斷鏈、加氫、開環(huán)等系列反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了重油不可逆降黏；超聲功率超過60 W后降黏率略有下降是由于飽和烴發(fā)生了異構(gòu)化反應(yīng)。

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SYNERGISTIC EFFECT OF ULTRASONIC AND VISCOSITY REDUCTION INTENSIFIER FOR HEAVY OIL AT ROOM TEMPERATURE

Sun Haoran1， Liu Xuedong1， Zhang Zhihong2， Gao Hongyi3

(1.SchoolofMechanicalEngineering，ChangzhouUniversity，Changzhou，Jiangsu213164；2.SchoolofPetrochemicalEngineering，ChangzhouUniversity；3.SINOPECTahePetrochemicalCo.Ltd.)

Ultrasonic was applied with viscosity reduction intensifier to reduce the viscosity of heavy oil under the conditions of not adding water.The SARA of heavy oil before and after treatment was analyzed.The effect of intensifier concentration，reaction time and ultrasonic power on the viscosity reduction of heavy oil was studied.The changes in viscosity and flow property of heavy oil before and after treatment and the recovery of viscosity were analyzed by MCR 302 rheometer.The infrared spectroscopy and gas chromatography was used to analysis the structure changes.The experimental results show that the intensifier concentration has the biggest effect on viscosity reduction of heavy oil，followed by reaction time and ultrasonic power.The higher the intensifier concentration，the better the effect for viscosity reduction.With the increase of the treatment time and ultrasonic power，the effect for viscosity reduction increases and then decreases slightly.There is a synergistic effect between ultrasonic and intensifier for the process，which leads to chain scission of long chain macromolecules，aromatic rings and other heteroatoms，hydrogenation and ring opening reactions.The combination use of ultrasonic and intensifier can reduce the viscosity of heavy oil under normal temperature conditions，improve the flow properties and the quality of heavy oil.

heavy oil； ultrasonic； intensifier； synergistic effect； viscosity reduction

2016-10-20； 修改稿收到日期： 2016-12-26。

孫浩然，碩士研究生，研究方向?yàn)檫^程強(qiáng)化與裝備結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

劉雪東，E-mail：lxd410@sina.cn。

國(guó)家國(guó)際科技合作專項(xiàng)(2011DFR60750)。