CO2与N2氛围下铝基催化剂（Al(CH3COO)3/Al2(SO4)3）对重油水热裂解催化效应的对比研究

【编辑推荐】针对重油开采中高粘度、高硫及沥青质难题，喀山联邦大学团队创新性研究了Al(CH3COO)3和Al2(SO4)3在CO2/N2氛围下的催化水热裂解（aquathermolysis）性能。实验表明，CO2环境下Al2(SO4)3通过活化位点改性，实现粘度降低80%、硫含量减少31%，为高效烃类加工技术提供新思路。

　　

重油作为全球能源体系的重要组成，其高粘度、高硫及沥青质含量严重制约开采效率。传统热力采油技术面临热损失大、储层非均质性等问题，而气体注入（如CO₂/N₂）虽能改善流动性，但缺乏高效催化体系。喀山联邦大学团队在《Applied Catalysis A: General》发表的研究，首次系统比较了Al(CH₃COO)₃和Al₂(SO₄)₃在CO₂与N₂氛围下催化重油水热裂解的效能，揭示了CO₂对催化剂活性位点的独特调控机制。

研究采用红外光谱（FT-IR）、元素分析（EA）、气相色谱-质谱（GC-MS）等技术，结合300°C/24小时的反应条件，发现Al₂(SO₄)₃在CO₂氛围中通过形成Al_xO_y(AlOH)活性相，显著促进脱氢、加氢及C-杂原子键断裂反应。实验样本来自未公开重油油田，经催化处理后粘度降幅达80%，硫、树脂和沥青质含量分别减少31%、45.8%和30.8%。

催化剂合成与表征
通过Al(OH)₃与CH₃COOH/H₂SO₄反应合成两种催化剂。FT-IR显示Al(CH₃COO)₃的羧酸盐特征峰（1583 cm^?1）及Al₂(SO₄)₃的硫酸根振动峰（1120 cm^?1），证实结构稳定性。

催化性能对比
CO₂环境下Al₂(SO₄)₃表现出更高活性，归因于CO₂与硫酸铝的协同作用形成酸性位点，而N₂氛围中反应效率较低。GC-MS分析表明，CO₂体系下轻质馏分选择性提升33.56%。

结论与意义
该研究证实CO₂氛围可优化铝基催化剂的电子结构和酸性，突破传统水热裂解技术的局限性。成果为开发低成本、高选择性的重油改质工艺提供理论依据，尤其适用于高硫油藏开发。作者Vakhin Alexey团队强调，未来需进一步探究CO₂分压对催化剂寿命的影响，以推动工业化应用。