【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油化工的，尤其是涉及一种fem@n核壳型催化剂及其制备方法、应用。
技术介绍
1、稠油产量是保证原油稳产的重要组成部分，稠油资源持续、高效地开发，对于保障国家能源安全具有重要的现实意义。由于稠油热采会释放大量的co2，所以在目前“双碳”背景下，稠油开发亟需向低排放、低能耗方向发展。
2、现有技术cn114737937a公开了一种重油原位放热反应驱油过程中反应热控制方法，该方法通过注入井向地下连续注入热水蒸气、含有h2和co的反应原料气，利用费托油或白油为载液携带放热催化剂进入地下油层，在地下油层中发生放热反应，以降低重油热采过程中热水蒸汽的用量，同时使重油降粘，提高重油的采收率。
3、现有技术cn114876429a公开了一种利用井筒催化生热开采稠油油藏的方法，主要包括注入井和生产井，利用油管注入、套管产出的方式，在油管和套管的环形空间内注入蒸汽、含碳氢氧元素的非凝析气体混合物，在一定压力作用下使井底产生的高温蒸汽、轻烃以及未完全反应的剩余气体注入稠油油藏。
4、现有技术cn114658403a公开了一种模拟多维化学反应在多孔介质作用的实验装置和方法，该装置包含注入单元、模型单元、产出单元和电加热单元；采用模型单元模拟多维化学反应在多孔介质中的作用，利用电加热单元将多维化学催化剂进行化学反应，产生的热量进行驱油；该装置虽然能够充分利用化学反应释放的热量，减少外部热量输入，达到提高驱油效率的效果，但是存在着电加热单元能耗高、操作不便以及安全隐患问题。
5、现有技术cn
6、基于以上现有技术的现状，如能利用化工中放热反应所放出热和产生的烃，则能够为稠油热采低碳发展提供新的可能性，其反应是指以合成气(co和h2)为原料，在适宜催化剂和反应条件下生成碳氢化合物的过程，可通过反应条件和催化剂参数对烃类碳数分布调控；如何开发制备方法简单、产物选择性可控以及热量可调节的催化剂，是该反应在复杂井筒中发挥作用的关键。
7、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一在于提供一种fem@n核壳型催化剂，能够适用于模拟地下稠油层下高温高压环境下发生放热反应，不仅具有较高的合成气转化率，并且还具有可控的产物分布和放热量。
2、本专利技术的目的之二在于提供一种fem@n核壳型催化剂的制备方法，能够制备结构和膜厚度可控的核壳型催化剂，工艺简单，具有广阔的工业化生产前景。
3、本专利技术的目的之三在于提供一种fem@n核壳型催化剂的应用，有利于利用化工反应放出热和产生烃来实现稠油的绿色低碳开采。
4、为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
5、第一方面，一种fem@n核壳型催化剂，包括作为核的铁基催化剂，以及作为壳层的无机膜；
6、所述无机膜具有介孔和/或微孔结构；
7、所述无机膜包括sio2、zsm-5、β以及silicalite-1中的至少一种。
8、进一步的，所述作为核的铁基催化剂的颗粒尺寸为20nm-2000nm，优选为50nm-1000nm；
9、所述作为壳层的无机膜的厚度为1nm-500nm，优选为20nm-200nm。
10、第二方面，一种上述任一项所述的fem@n核壳型催化剂的制备方法，包括以下步骤：
11、(a)将金属前驱物溶液在碱性环境中进行共沉淀反应，得到沉淀物，取所述沉淀物进行焙烧，得到含铁基金属的催化剂；
12、(b)将含铁基金属的催化剂通过无机膜进行原位包覆，再进行老化和晶化，得到所述fem@n核壳型催化剂。
13、进一步的，所述金属前驱物包括铁盐和金属助剂；
14、所述铁盐包括硝酸铁、氯化铁、硫酸铁以及溴化铁中的至少一种；
15、所述金属助剂包括zr盐、mn盐、ce盐、zn盐、k盐、na盐以及la盐中的至少一种；
16、所述铁盐和金属助剂的摩尔比为1：(0.01～5)，优选为1：(0.1～1)。
17、进一步的，所述金属前驱物溶液的摩尔浓度为0.1mol/l～10mol/l，优选为0.5mol/l～2mol/l；
18、所述碱性环境的碱液的摩尔浓度为0.1mol/l～10mol/l，优选为0.5mol/l～2mol/l。
19、进一步的，所述共沉淀反应的温度为50℃～120℃，优选为70℃～90℃；
20、所述共沉淀反应的ph条件为7～12，优选为7.5～10。
21、进一步的，所述焙烧的方式包括在空气中进行焙烧；
22、所述焙烧的温度为300℃～600℃，优选为400℃～500℃；
23、所述焙烧的时间为10h～24h，优选为15h～18h。
24、进一步的，所述原位包覆的方法包括溶胶-凝胶法、水热合成法以及物理包覆法中的至少一种。
25、进一步的，所述老化的温度为25℃～100℃，优选为30℃～60℃；
26、所述晶化的温度为60℃～240℃，优选为130℃～180℃；
27、所述晶化之后还包括将所得产物在空气中进行焙烧的步骤。
28、第三方面，一种上述任一项所述的fem@n核壳型催化剂在稠油热采原位生烃放热中的应用。
29、与现有技术相比，本专利技术至少具有如下有益效果：
30、本专利技术提供的fem@n核壳型催化剂，通过引入特定的无机膜作为壳层，一方面能够有效控制铁基催化剂的粒径尺寸，同时还能够保护催化活性位点免受井筒中水和油的污染，另一方面能够在反应放热过程中有效防止铁基催化活性颗粒变大，以稳定(延长)催化活性，从而保证催化剂长效运行；总之，本专利技术具有生烃放热效果的fem@n核壳型催化剂适用于模拟地下稠油层下高温高压环境下发生放热反应，不仅具有较高的合成气转化率，并且还具有可控的产物分布和放热量。
31、本专利技术提供的fem@n核壳型催化剂的制备方法，能够制备结构和膜厚度可控的核壳型催化剂，该制备方法操作简单，具有广阔的工业化生产前景。
32、本专利技术提供的fem@n核壳型催化剂的应用，能够通过调节催化剂活性中心和控制反应条件来调控反应速率和放热量程度及烃类产物分布，有利于利用化工反应放出热和产生烃来实现稠油的绿色低碳开采，有利于上下游产业一体化发展。
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1.一种FeM@N核壳型催化剂，其特征在于，包括作为核的铁基催化剂，以及作为壳层的无机膜；
2.根据权利要求1所述的FeM@N核壳型催化剂，其特征在于，所述作为核的铁基催化剂的颗粒尺寸为20nm-2000nm，优选为50nm-1000nm；
3.一种权利要求1或2所述的FeM@N核壳型催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述金属前驱物包括铁盐和金属助剂；
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述金属前驱物溶液的摩尔浓度为0.1mol/L～10mol/L，优选为0.5mol/L～2mol/L；
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述共沉淀反应的温度为50℃～120℃，优选为70℃～90℃；
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧的方式包括在空气中进行焙烧；
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述原位包覆的方法包括溶胶-凝胶法、水热合成法以及物理包覆法中的至少一种。
9.根据权利要求3
10.一种权利要求1或2所述的FeM@N核壳型催化剂在稠油热采原位生烃放热中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种fem@n核壳型催化剂，其特征在于，包括作为核的铁基催化剂，以及作为壳层的无机膜；
2.根据权利要求1所述的fem@n核壳型催化剂，其特征在于，所述作为核的铁基催化剂的颗粒尺寸为20nm-2000nm，优选为50nm-1000nm；
3.一种权利要求1或2所述的fem@n核壳型催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述金属前驱物包括铁盐和金属助剂；
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述金属前驱物溶液的摩尔浓度为0.1mol/l～10mol/l，优选为0.5mo...
【专利技术属性】
技术研发人员：张培培，吴青，米晓彤，李思漩，辛靖，
申请(专利权)人：中海油化工与新材料科学研究院北京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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