В нефтях, как известно, обнаружено более 60 различных микроэлементов и металлов, концентрация которых изменяется в очень широких пределах: от следов до сотен граммов на тонну нефти. Повышенное содержание микроэлементов металлов, как правило, характерно для высоковязких тяжелых нефтей и природных битумов.
Большой интерес исследователей направлен на создание селективных ионитов, избирательно сорбирующих ионы благородных, цветных и редких металлов. В Казахстане основным промышленным источником получения являются руды, для извлечения из которых металлов, зачастую используют способы выщелачивания и сорбции ионитов металлов из растворов с применением дорогостоящих зарубежных сорбентов. Поэтому проблема синтеза селективных ионитов для извлечения металлов из растворов выщелачивания, нефти и нефтепродуктов актуальна.
Вместе с тем, практика показывает, что при существующих технологических схемах переработки нефти теряется большое количество попутно-добываемых с нефтью полезных компонентов (золота, цинка, меди, никеля, ванадия и др.). Это приводит так же к снижению качества нефти, нежелательных экологических смещений природного равновесия при попадании металлов в продукты переработки нефти. В этой связи поиск инновационных схем подготовки и переработки нефти с извлечением попутно-добываемых металлов является актуальной научной проблемой современной нефтегазовой отрасли и в частности, нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ). Кроме того, отпускная цена на нефть не учитывает стоимость содержащихся в нефти металлов, в связи с отсутствием технологии извлечения металлов из нефти, что наносит большие убытки для нефтегазовой отрасли страны в целом.
При получении количественных характеристик по составу нефти на Атырауском НПЗ комплексных соединений различных ионов металлов было изучено методом хромотомасс на спектрометре (рис. 1). Из полученных расчетных данных следует, что в нефти ряда месторождений перерабатываемых на Атырауском НПЗ присутствуют металлы: цинк, медь, никель (табл. 1) и др.
Также установлено, что в высоковязких нефтях и битумах присутствуют в большом количестве редкий металл – ванадий (табл. 2, 3).
Одним из микроэлементов в составе нефти как указывалось выше, является ванадий. Ванадий используют в военной и металлургической промышленности, животноводстве, в медицине и в других областях.
Исследования нефти Казахстана показало, что ванадий присутствуют почти во всех месторождениях нефти (табл. 2).
Таблица 1
Результаты исследования на газовом хромотомасс спектрометре
|
№ п/п |
Наименование образцов |
Кобальт (Co) |
Цинк (Zn) |
Никель (Ni) |
|
1 |
Мангышлакская нефть |
– |
– |
С4NiO4 0,172 |
|
2 |
Жанажольская нефть |
C14H19Co 0,005 |
C18H34Zn 0,337 |
|
|
С22H21B2Co 0,008 |
– |
– |
||
|
3 |
Нефть сырая. Установка ЭЛОУ-АТ-2, время отбора 08.00 дата отбора18.11.2009 |
– |
– |
С4NiO4 0,826 |
|
4 |
Нефть после обессоливания. Установка ЭЛОУ-АТ-2, время отбора 08.00 дата отбора18.11.2009 |
C10H13Co 0,002 |
– |
– |
|
5 |
Нефть сырая. Установка ЭЛОУ-АВТ-3, время отбора 08.00 дата отбора18.11.2009 |
- |
- |
С4NiO4 0,337 |
|
6 |
Нефть после обессоливания. Установка ЭЛОУ-АВТ-3, время отбора 08.00 дата отбора18.11.2009 |
C10H13Co 0,001 |
С12Н14Cl2N2Zn 0,008 |
С4NiO4 0,784 |
Рис. 1. Нефть после обессоливания. Установка ЭЛОУ-АТ-2. Хромотограмма и соединение никеля
Не только в нефти, но и в битумах и сланцах содержатся разные типы микроэлементов. Приведем пример в табл. 3 по концентрации содержание ванадия в этих продуктах.
В связи с этим представляет интерес создание перспективных ионитов для извлечения попутно-добываемых благородных, цветных и редких металлов из нефти и нефтепродуктов. Исследования сорбционной способности новых отечественных редоксионитов по отношению к ионам металлов позволило разработать инновационный способ извлечения ванадия [1].
На основе проведенных исследований нами предлагаются (рис. 2) следующие технологические схемы извлечения попутно-добываемых благородных, цветных и редких металлов, позволяющие на стадии подготовки и переработки извлекать их из нефти и нефтепродуктов, улучшая тем самым качество последних [2].
Таблица 2
Содержание ванадия в нефти месторождений Западного Казахстана
|
Месторождение |
Содержание, г/т |
Месторождение |
Содержание, г/т |
|
Мангистауская область |
Актюбинская область |
||
|
Сев. Бузачи |
100–300 |
Бозоба |
50–120 |
|
Каражанбас |
70–300 |
Синельниковское |
5–50 |
|
Каламкас |
60–300 |
Жанажол |
1–10 |
|
Жалгызтобе |
60–200 |
Кенкияк |
1–10 |
|
Каратурун |
70–140 |
Остансук |
1–5 |
|
Бесоба |
70–140 |
Атырауская область |
|
|
Узень |
0,5–5 |
Караарна |
40–70 |
|
Асар |
0,5–5 |
Тортай |
10–80 |
|
Сев. Ракушечное |
0,5–5 |
Кумшеты* |
10–60 |
|
Жетыбай |
0,1–1 |
Биикжал |
5–40 |
|
Шинжир |
0,1–1 |
Тенгиз |
0,1–1 |
|
Тасбулат |
0,05–0,5 |
Западно–Казахстанская область |
|
|
Оймаша |
0,01–0,1 |
Гремячинское |
20–50 |
|
Сев. Карагие |
0,01–0,05 |
Зап. Тепловское |
1–10 |
|
Уйлюк |
0,001–0,01 |
Карачаганак |
0,05–0,5 |
|
Жилинды |
0,001–0,01 |
||
|
Ащисор |
0,001–0,01 |
||
Рис. 2. Новая технологическая схема сбора и подготовки нефти с извлечением попутно-добываемых металлов: 1, 2, 3 – месторождения нефти с попутно-добываемыми металлами; АВТ – атмосферно-вакуумной первичной перегонки нефти
Таблица 3
Содержание ванадия в нефтебитуминозных породах месторожденийЗападного Казахстана
|
Месторождение |
Содержание, г/т |
Месторождение |
Содержание, г/т |
|
Актюбинском область |
Атырауская область |
||
|
Акбулак |
50–400 |
Иманкара |
20–80 |
|
Донгелексор |
20–70 |
Акшокы |
10–70 |
|
Мортук |
10–70 |
Кольжан |
30–50 |
|
Шиликты |
20–50 |
Карамурат |
20–50 |
|
Копа |
1–20 |
Мунайлы |
10–30 |
|
Мангистауская область |
Карасай |
5-30 |
|
|
Тюбеджик |
10–70 |
||
|
Карасязь-Таспас |
5–30 |
||
|
Бека-Таспас |
5–30 |
||
|
Тюбкараган |
1–20 |
||
Таким образом, проблемы извлечения металлов из нефти могут быть решены путем внедрения в нефтяной отрасли сорбционных процессов для извлечения металлов на основе полимеров.