Получены экспериментальные результаты исследований изменения дисперсного состояния мазута с растворенным в нем сероводородом под действием низкоэнергетической волновой обработки. Показано, что воздействие ультразвуком и постоянным магнитным полем позволяют гарантированно снизить содержание сероводорода в мазуте до концентрации менее 10 ppm, а в комбинации с поглотителями – до 1 ppm. Определены оптимальные параметры волновой обработки. Изменение среднего диаметра частиц дисперсной фазы мазута демонстрирует экстремальную зависимость. С позиций нефтяных дисперсных систем предложен механизм процессов, происходящих при очистке мазута от сероводорода.
Идентификаторы и классификаторы
В Российской Федерации вырабатывается значительное количество мазута — в год около 40 млн т. В процессе его транспортировки, операций слива-налива и хранения выделяется растворенный в мазуте сероводород, представляющий большую опасность для человека и окружающей среды.
Список литературы
- Ветрова Е. К., Морозов В. А., Дорогочинская В.А., Сысоева О. В., Тонконогов Б. П. Улучшение экологических свойств товарного мазута // ХТТМ. 2011. № 2. С. 51–52. https://doi.org/10.1007/s10553-011-0273-4
- Пивоварова Н. А. Использование волновых воздействий в переработке углеводородного сырья (обзор) // Нефтехимия. 2019. Т. 59. № 7. С. 727–738.
https://doi.org/10.1134/S002824211907013X [Pivovarova N. A. Use of Wave Effect in Processing of the Hydrocarbonic Raw Material (Review) // Petrol. Chemistry. 2019. V. 59. N 6. Р. 559–569.
https://doi.org/10.1134/S0965544119060148]. - Сафиева Р. З., Мишин В. Д. Системный анализ развития представлений о нефтяных системах: от химии нефти к петроинформатике // Петролеомика. 2021. Т. 1. № 1 . С. 2–18.
https://doi.org/10.1134/S2782385721010016 [Safieva R. Z., Mishin V. D. Systems Analysis of the
Evolution of Views on Oil Systems: From Petroleum Chemistry to Petroinformatics // Petrol. Chemistry. 2021. Т. 61. N 5. С. 539–554. https://doi.org/10.1134/S0965544121060128]. - Унгер Ф. Г. Фундаментальные и прикладные результаты исследования нефтяных дисперсных систем. Уфа: Изд-во ГУП ИНХП РБ, 2011. С. 8–74.
- Коробов Г. Ю., Рогачев М. К. Исследование влияния асфальто-смолистых компонентов в нефти на процесс образования асфальтосмолопарафиновых отложений // Журнал нефтегазовое дело. 2015. № 3. С. 162–173.
- Курочкин А. К., Курочкин А. А. Гидродинамические роторные кавитаторы. Кавитационные процессы и технологии // Экологический вестник России. 2018. № 8. С. 1–4.
- Лесин С. В., Лесин В. И. Механизм влияния переменного электромагнитного поля на нефтяные дисперсные системы // Наногетерогенный катализ. 2018. Т. 3. № 1. С. 36–39.
https://doi.org/10.1134/S2414215818010069 - Сайдахмедов Э. Э., Сайдахмедов И. М. Влияние внешнего воздействия на реологические свойства нефтяных дисперсных систем // Интернаука. 2021. № 1–2. С. 38–40.
- Гафуров М. Р., Пономарев А. А., Мамин Г. В., Родионов А. А., Мурзаханов Ф. Ф., Араш Т., Орлинский С. Б. Применение импульсных и высокочастотных методов электронного парамагнитного резонанса для исследования нефтяных дисперсных систем // Георесурсы.
- Т. 22. № 4. С. 2–14. https://doi.org/10.18599/grs.2020.4.2-14
- Lin Y., Feng L., Li, X., Chen Y., Yin G., & Zhou W. Study on ultrasound-assisted oxidative desulfurization for crude Oil // Elsevier Science Publishing Company, Inc: UltrasonicsSonochemistry. 2020. V. 63. N 104946. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2019.104946
- Zhou C., Wang Y., Huang X., Wu Y., Chen J. Optimization of ultrasonic-assisted oxidative desulfurization of gasoline and crude oil // Chem. Engineering and Processing – Process Intensification. January 2020. V. 147. N 107789020. https://doi.org/10.1016/j.cep.2019.107789
Выпуск
Другие статьи выпуска
В статье приведены результаты сравнительного анализа вязкостно-температурных зависимостей модельных систем на основе нефтяных мальтенов из неустойчивых (с асфальтенами типа «остров») и устойчивых (с асфальтенами типа «архипелаг») нефтей с добавлением 5 мас. % индивидуальных н-алканов (С10 и С23) и/или («родных» или «неродных») асфальтенов. На вязкостно-температурных кривых выделены две области: низкотемпературная (от 10 до 30°С) и высокотемпературная (от 30 до 50°С), в которых поведение нефтяных систем определяется, соответственно, наличием кристаллической фазы твердых парафинов и состоянием асфальтенов. Сделано предположение, что особенности вязкостно-температурных характеристик нефтяных систем при повышенных температурах определяются структурой асфальтенов («остров» или «архипелаг») и их склонностью к флоккуляции или образованию парафино-асфальтеновых агрегатов. Показано, что флоккуляция асфальтенов сопровождается захватом компонентов дисперсионной среды, а именно н-алканов, причем асфальтены типа «остров» захватывают больше.
Ультразвуковая обработка 6 мас. % раствора нефтяного парафина в декане приводит к повышению температур фазовых переходов, вязкости и количества парафиновых отложений. Добавление нефтяных смол в раствор подавляет кристаллизацию углеводородов и способствует снижению вязкости, энергии активации вязкого течения, удельной энергии разрушения дисперсной системы, температуры золь-гель перехода, массы осадка. Комплексное воздействие ультразвука и смол более эффективно снижает структурно-механические параметры. Усредненные молекулы смол, выделенных из осадков, характеризуются меньшей ароматичностью, большим количеством гетероатомных структур и парафиновых атомов углерода по сравнению с исходными молекулами.
На примере нефтей Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции исследована зависимость процесса формирования асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) и температуры их застывания от содержания в нефтях парафинов, асфальтенов, смол, гетероатомных фрагментов и и их соотношений . Установлена зависимость количества АСПО и температуры застывания от содержания в нефтях парафинов и отношения парафинов к асфальтенам.. Показано также, что компонентами отложений в нефтях могут быть как парафины, так и смолы и асфальтены.
Важной темой в исследованиях нефтяных пластов любого месторождения является разделение их на различные участки. Для классификации участков пласта Яммама, Южный Иран, с использованием FTIR-спектроскопии и методов многомерной статистики отобрано одиннадцать проб нефти из различных скважин. Из диаграмм FTIR-анализа получены пять различных показателей содержания алифатических, и ароматических соединений, соединений с длинной цепью, а также определены индексы замещения (1 и 2). Полученные результаты использованы в качестве входных данных в методах (алгоритмах) иерархической кластеризации и кластеризации k-средних. Показано, что пласт Яммама состоит из двух участков, различающихся по химическому составу содержащейся в них нефти. Скважины, расположенные в северо-западной и юго-восточной частях исследуемой территории, отнесены к двум различным кластерам. Полученное разделение на основе FTIR-анализа и методов кластеризации хорошо согласуется с предыдущими выводами.
Методами газожидкостной хроматографии и хромато-масс-спектрометрии изучены особенности состава и распределения биомаркеров в нефти и рассеянном органическом веществе венд-кембрийских отложений из скважины Кугасская 364-0. Идентифицированы алканы нормального и изопреноидного строения, моноцикланы, стераны, терпаны, а также алкилароматические углеводороды ряда бензола, нафталина и фенантрена. По геохимическим показателям биомаркеров определено, что исходное органическое вещество формировалось преимущественно в карбонатных породах морского бассейна с восстановительной средой и повышенной соленостью вод. Показатели термической зрелости соответствуют началу «нефтяного» этапа катагенеза.
Методом ЯМР 13С изучен представительный набор нефтей Северного Кавказа (86 проб, 54 месторождения и разведочные площади). Впервые получены данные о распределении углерода по основным структурным фрагментам молекул нефтей всего бассейна. На основании графиков плотности распределения всех измеренных параметров состава установлено, что распределения значений почти всех параметров би или полимодальное. Лишь у величины Σn-Alk/C4 n(1) оно унимодально, но все равно не является нормальным.. С применением метода непараметрической статистики показано, что в нефтях Северного Кавказа намного меньше ароматических соединений, чем в нефтях Западной Сибири и Волго-Урала. Содержание же, налкильных структур наибольшее из всех четырех изученных бассейнов, включая Восточно-Сибирский бассейн. Подтверждено ранее сделанное по данным ЯМР 1Н выделение в пределах
бассейна трех стратиграфических комплексов по составу нефтей: первый комплекс — нефти коллекторов триаса и юры, второй — нефти меловых отложений, третий — палеогена и неогена. Выявлена разница в генезисе нефтей между тектоническими структурами, примыкающими к Главному Кавказскому хребту (Терская и Сунженская антиклинальные зоны Терско-Каспийского краевого прогиба Индоло-Кубанский прогиб) с теми, что находятся на северо-востоке бассейна и примыкают к Каспийскому морю (Восточная часть гряды Карпинского, Прикумская зона поднятий). Первая группа нефтей — нефть морского генезиса с примесью терригенного материала; вторая — нефть терригенного генезиса. Тем самым полученные ранее существовавшие представления о генезисе нефтей Северного Предкавказья радикально меняются.
По данным работ, описывающих результаты физического (лабораторного) и математического моделирования применения диметилового эфира (ДМЭ) для повышения нефтеотдачи, проанализированы перспективы указанной технологии. Рассмотрен механизм интенсификации извлечения нефти и повышения нефтеотдачи при закачке его в пласт. Оценены основные факторы, влияющие на коэффициент распределения ДМЭ между нефтяной и водной фазами. Выявлены преимущества нагнетания в пласт ДМЭ перед закачкой в пласт углеводородных газов и диоксида углерода. Проведен анализ комбинированных технологий повышения нефтеотдачи, включающих закачку в пласт ДМЭ, диоксида углерода, растворов полимеров, водяного пара. Кратко обсуждается возможность применения ДМЭ для разделения нефтяных шламов.
В обзоре проанализированы возможности метода магнитно-резонансной томографии (МРТ) в исследовании нефтей. Основное внимание уделено рассмотрению технических особенностей метода применительно к задачам добычи и подготовки нефти. Проведена систематизация доступных литературных данных. Выделены четыре ключевых направления МРТ-визуализации, активно развивающихся в настоящее время: нефть в пористой матрице; межфазные границы нефтей; процессы дестабилизации нефтяных систем; процессы транспорта нефти и нефтяных систем. Рассмотрены ключевые работы по данным направлениям и изложены принципиальные моменты, отражающие эффективность метода МРТ и очерчивающие круг проблем, решаемых с его помощью, включая перспективы дальнейшего расширения областей применения. Обсуждены возможности исследования морфологических, структурных, динамических аспектов взаимодействия нефтей с окружающей средой, их фазового поведения в условиях интенсивных внешних воздействий. Представленный обзор способствует расширению арсенала экспериментальных возможностей специалистов, работающих в области добычи, подготовки и переработки нефтей, а также в смежных областях – физической и коллоидной химии, химии поверхностных явлений и высокомолекулярных соединений.
В связи с углублением исследований все новых компонентов органического вещества и нафтидов нефти, в том числе асфальтенов, в обзоре проанализировано развитие представлений о структуре асфальтенов и основные направления их применения в геохимии органического вещества и нефти. Рассмотрены сходства и отличительные особенности строения молекулярной и надмолекулярной структуры асфальтенов, выделенных из органического вещества осадочных пород, угля, нефти и битумов, а также основные аспекты формирования и преобразования асфальтенов в процессе геохимической эволюции органического вещества. Подчеркиваются возможности современной аналитической базы по изучению структурных элементов, функциональных групп и механизмов межмолекулярного взаимодействия асфальтенов нефти, природных битумов и экстрактов из осадочных пород. Выделены и обсуждены основные методы в исследованиях состава и структуры асфальтенов для решения задач органической геохимии. Данные о молекулярной и надмолекулярной структуре асфальтенов играют весомую роль в установлении их природы и поиске корреляционных зависимостей нефтей и органического вещества нефтематеринских отложений, что позволяет получить важную информацию о генезисе и условиях формирования исходной нефти.
Обзор посвящен применению современного метода колебательной спектроскопии комбинационного рассеяния (КР-спектроскопии), или раман-спектроскопии, для анализа различных объектов химии нефти: нефтей, нефтепродуктов, нефтеносных пород, катализаторов нефтехимических процессов и пр. В обзоре приведена интерпретация линий КР-спектров, характеризующих основные функциональные группы в составе нефтей и нефтепродуктов. Описаны условия регистрации КР-спектров (выбор лазера, спектральный диапазон) с целью получения качественных спектров для различных по химической структуре объектов исследования. Рассмотрены основные приемы снижения температуры образца и подавления флуоресценции при регистрации КР-спектров. Значительное внимание уделено методам математической обработки результатов при анализе термической зрелости нефти и нефтеносных пород, определения состава топливных смесей; приведены параметры, количественно описывающие степень зрелости нефтей и керогенов. Описаны примеры анализа экспериментально полученных данных и результатов квантово-химического моделирования при определении структуры полициклических углеводородов.
Издательство
- Издательство
- ИНХС РАН
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 119991, ГСП-1, Москва, Ленинский проспект, 29
- Юр. адрес
- 119991, ГСП-1, Москва, Ленинский проспект, 29
- ФИО
- Максимов Антон Львович (Директор)
- E-mail адрес
- director@ips.ac.ru
- Контактный телефон
- +7 (495) 9554201
- Сайт
- http:/www.ips.ac.ru