Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,686

МЕХАНОХИМИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ КОМПОНЕНТОВ НЕФТЯНОЙ ЭМУЛЬСИИ

Сурков В.Г. 1 Савельев В.В. 1 Головко А.К. 1
1 ФБУН «Институт химии нефти СО РАН»
В работе представлены экспериментальные результаты изучения поведения водонефтяной эмульсии в условиях механического воздействия. Показано, что наличие кварца при механообработке эмульсий существенно ускоряет процессы деструкции углеводородов нефти. Установлено, что механообработка эмульсии приводит к увеличению содержания смол и асфальтенов в нефти. Увеличение длительности механообработки эмульсии в присутствии кварца приводит к снижению содержания твердых парафинов в нефти.
механообработка
водонефтяная эмульсия
смолы
асфальтены
твердые парафины
1. Сурков В.Г. Влияние условий механического воздействия на изменение состава парафинов нефти / В.Г. Сурков, А.К. Головко, М.В. Можайская // Известия Томского политехнического университета. – 2012. – Т. 321, № 3. – С. 148–152.
2. Дудкин Д.В. Превращения углеводородов нефти при механохимическом воздействии / Д.В. Дудкин, М.Г. Кульков, Е.Н. Шестакова, А.А. Якубенок, А.А. Новиков // Химия и технология топлива и масел. – 2012. – № 2 (570) – С. 39–42.
3. Богомолова А.И. Современные методы анализа нефтей / Богомолова А.И., Темянко М.Б., Хотынцева Л.И. // Ленинград: Недра. – 1984.
4. Рыбак Б.М. Анализ нефти и нефтепродуктов / Б.М. Рыбак .– М.: Гостоптехиздат. – 1962.

Сведения о поведении нефтяных эмульсий в условиях механического воздействия важны для совершенствования многих технологических процессов добычи, переработки нефти и утилизации отходов. В работе [1] показано, что с увеличением интенсивности механического воздействия содержание твердых парафинов в нефти снижается. 10 минутная механообработка приводит к снижению содержания парафинов в нефти, а при увеличении времени механообработки (20 и 30 минут) содержание твердых парафинов увеличивается. Интенсифицировать, процесс деструкции углеводородов нефти можно проводя механообработку (МО) в присутствии твердой фазы [2]. Вода, содержащаяся в эмульсии, может рассматриваться в условиях механообработки как донор водорода.

Цель работы – экспериментальное изучение влияния условий механообработки водонефтяной эмульсии на изменение вещественного состава высокопарафинистой нефти входящей в состав эмульсии и углеводородов, в первую очередь твердых прафинов.

Материалы и методы исследования

Для приготовления эмульсии (содержание воды 25 % масс.) использовалась высокопарафинистая нефть Зуунбаянского месторождения (Монголия). Содержание твердых парафинов в исходной нефти – 24 % мас.

Механообработку проводили на установке АГО-2М при скорости вращения реактора 1820 об./мин., длительности механообработки 10 и 30 мин., при температуре 353 °С.

Для определения вещественного состава исходных и обработанных образцов нефти полученных после МО использовали следующие приемы: содержание асфальтенов определяли осаждением 40-кратным избытком гексана, затем мальтены наносили на окись алюминия и последовательно вымывали углеводородные компоненты (масла) смесью н-гексан – бензол (в соотношении 3:1 по объему), смолы – смесью этанол-бензол (в соотношении 1:1 по объему) [3].

Анализ индивидуальных алканов в нефтях и продуктах, полученных после МО, проводили на хроматографе «Кристалл-2000М», с пламенно-ионизационным детектором на кварцевых капиллярных колонках длиной 25 м×0.22 мм, стационарная фаза – полидиметилсилоксан (SE-54), линейное повышение температуры от 50 до 290 °С со скоростью 4 °С /мин [4]. Концентрации индивидуальных н-алканов рассчитывали по методу внутреннего стандарта, в качестве которого использовали н-гексадекан.

Результаты исследования и их обсуждение

Предварительные эксперименты показали, что уже одной минуты МО достаточно, чтобы помещенные в реактор нефть и вода образовали не расслаивающуюся микроэмульсию «масло-вода» (рис. 1), с размером водосодержащих капсул ~ 20 мкм.

В газовой фазе после механообработки эмульсии обнаруживаются следовые количества водорода, метана и этана. Добавка твердой фазы (α-кварц кристаллический) резко интенсифицирует процесс газообразования. С увеличением длительности механообработки с 10 до 30 минут количество водорода увеличивается более чем в 2 раза, чем в случае механообработки без воды (рис. 2). Очевидно, что водород выделяется не только за счет деструкции углеводородов нефти, но и за счет каталитического разложения воды на активных центрах кварца.

sur1.tif

Рис. 1. Микрофотография эмульсии (механообработка 10 минут)

Увеличение длительности механообработки (с 10 до 30 минут) приводит к увеличению количества образующихся метана, этана и бутана. Однако максимальное содержание каждого из этих газов не превышает 1 % мол.

Сравнительный анализ изменения вещественного состава в ряду нефть – эмульсия – эмульсия + кварц (рис. 3) показывает, что наибольшее количество асфальтенов и смол и наименьшее количество масел содержится механообработанной эмульсии. Введение в суспензию кварца не приводит к увеличению количества асфальтенов и смол, если суммировать воздействие кварца и воды, а наоборот некоторому снижению количества асфальтенов.

sur2.wmf

Рис. 2. Состав выделяющихся газов при различной длительности МО эмульсии в присутствии кварца

sur3.wmf

Рис. 3. Вещественный состав нефти механообработанной с добавками воды и кварца (время МО 10 минут)

sur4.wmf

Рис. 4. Изменение содержания твердых парафинов нефти в зависимости от длительности МО

 

На рис. 4 показано изменение содержания твердых парафинов при 10 и 30 минутной механообработки в ряду нефть – эмульсия – эмульсия + кварц. Из рис. 4 видно, что содержание твердых парафинов (≥ С17) при 10 минутной механообработке эмульсии в 1,6 раза больше чем в исходной нефти (24 % мас.).

Добавка кварца несколько снижает содержание твердых парафинов, однако оно остаётся значительно больше, чем у нефти механообработанной без добавок. Суммарное содержание н-алканов в механообработанной эмульсии и в эмульсии с добавкой кварца ~ в 1,5 раза больше, чем в исходной нефти. Столь значительное увеличение количества н-алканов возможно объясняется процессами деалкилирования высокомолекулярных веществ – смол и асфальтенов. Увеличение длительность механообработки эмульсии приводит к некоторому снижению содержания твердых парафинов.

Заключение

В результате проведенных исследований установлено, что при механообработке эмульсии в присутствии кварца существенно интенсифицируются процессы деструкции углеводородов нефти. Показано, что в механообработанной эмульсии содержится больше смол и асфальтенов, чем в исходной нефти. Увеличение длительности механообработки эмульсии в присутствии кварца приводит к снижению содержания твердых парафинов в нефти.


Библиографическая ссылка

Сурков В.Г., Савельев В.В., Головко А.К. МЕХАНОХИМИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ КОМПОНЕНТОВ НЕФТЯНОЙ ЭМУЛЬСИИ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 8-3. – С. 483-485;
URL: http://applied-research.ru/ru/article/view?id=7132 (дата обращения: 21.05.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252