ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВАНАДИЯ В НЕФТЕШЛАМАХ

В настоящее время традиционные геохимические исследования ванадия в нефтях дополнились новым направлением по изучению его извлечения как ценного попутного компонента, значимость которого может быть определена по его концентрации в процессе переработки нефти. Тяжелые высоковязкие нефти часто содержат заметное количество ванадия и других металлов. Наибольший прогресс в получении ванадия из нефтей достигнут в тех технологиях, где он извлекался после максимального отбора углеводородных продуктов. При этом концентрация ванадия последовательно повышалась по направлению нефть>высококипящий нефтяной остаток > кокс [1].

Вовлечение в переработку вторичных ванадийсодержащих ресурсов имеет целый ряд преимуществ: расширяется сырьевая база ванадия и повышается общее извлечение ванадия из первичного сырья; экономятся минеральные и энергетические ресурсы, благодаря их комплексному использованию; улучшается экологическая обстановка: очищаются воздушный и водный бассейны промышленных зон, сокращаются площади, занятые шламоотвалами, в которые сбрасываются токсичные отходы. Переработка техногенных ванадийсодержащих отходов в необходимых масштабах требует наличия соответствующих технологических решений.

Ванадий присутствует в нефти в виде металлорганических соединений, причем при переработке нефти его основное количество сосредоточивается в тяжелых фракциях — гудроне, коксе, мазуте [2].

Несмотря на малое содержание в нефти, микроэлементы значительно влияют на процессы переработки и дальнейшее использование нефтепродуктов. Большинство элементов, находящихся в нефти и микроколичествах, являются ядами катализаторов, которые быстро дезактивируют промышленные катализаторы нефтепереработки. Поэтому для правильной организации технологического процесса и выбора типа катализатора необходимо знать состав и количество микроэлементов. Большая часть их концентрируется в смолисто-асфальтеновой части нефти, поэтому при сжигании мазутов образующийся оксид ванадия сильно корродирует топливную аппаратуру и отравляет окружающую среду. Современные электростанции, работающие на сернистом мазуте, могут выбрасывать в атмосферу вместе с дымом до тысячи килограммов V₂O₅ в сутки.

Как известно, в тяжелой нефти в высоких концентрациях находится широкий спектр цветных, благородных, редких и редкоземельных металлов. Ванадий (V) и никель были в числе первых металлов, обнаруженных в нефти, вероятно, это связано с их повышенным содержанием по сравнению с другими металлами. Концентрации этих металлов в нефти отдельных месторождений столь значительны, что оказываются вполне сопоставимыми с содержаниями металлов в рудах, а получение ванадия из нефти является вполне рентабельным и экономически обоснованным [3-6].

В связи с этим целью работы является определение содержания ванадия в нефтяных шламах Западного Казахстана.

С этой целью был проведен эксперимент по ГОСТ 10364-90, описание которого приводится ниже. Навеску нефтешлама растворяли в растворе гидроксида натрия, прилили 1 мл концентрированной серной кислоты и добавляли по каплям до слаборозовой окраски, устойчивой в течение 2 - 3 мин, раствор марганцовокислого калия с массовой долей 2 %. Избыток перманганата разрушали раствором щавелевой кислоты с массовой долей 2 %, прибавляя ее по каплям до обесцвечивания жидкости. Затем добавляли 7 капель фенилантраниловой кислоты и через 2 мин оттитровывали ванадий 0,02 моль/дм³ раствором соля Мора до изменения цвета от вишневого к зеленому. Результаты анализа приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Содержание ванадия в нефтешламах (резервуарный)

Из таблицы видно, что плотность остается постоянной и составляет 0,8185 г/см³, содержание ванадия в пробах варьирует в пределах 0,0714-0,1070%

В таблице 2 представлены данные о наиболее уникальных и крупных по своим ресурсам месторождениях России и с оценкой их плотности и концентрации ванадия.

Таблица 2 – Распределение наиболее крупных месторождений с тяжелыми промышленно-ванадиеносными нефтями России

Анализ таблицы 2 показывает, что плотность нефти колеблется от 0,8806 до 0,9596 г/см³, а содержание ванадия 0,0032-0,0569%. Сравнение с результатами, приведенными в таблице 1, показывает, что содержание ванадия в нефтешламе (резервуарный) значительно выше, чем в нефти. Это вполне объяснимо и связано с тем, что ванадий в виде органических комплексных соединений концентрируется в нефтешламах.

По мнению [7], анализ ресурсов тяжелых ванадиевоносных нефтей показывает, что несмотря на некоторые существенные достижения в добыче и переработке данного вида сырья, комплексного промышленного освоения месторождений данной категории не внедрено. Данные нефти следует рассматривать как потенциальный источник ценного ванадиевого сырья, а отсутствие системы промышленного получения ванадия из тяжелых нефтей приводит к безвозвратной утрате этого ценного металла.

Таким образом, сегодня необходим комплексный подход к решению проблемы техногенных отходов, включающих в себя максимальное вовлечение отходов в промышленное производство и, как следствие, снижение их негативного воздействия на человека и окружающую среду.

Литература:

1. Камьянов В.Ф., Аксенов В.С., Титов В.И. Гетероатомные компоненты нефтей.– Новосибирск: Наука.– 1983.

2. http://cln.ucoz.ru/news/dobycha_vanadiya/2012-01-15-34

3. Якуцени С.П. Распространенность углеводородного сырья, обогащенного тяжелыми элементами-примесями. Оценка экологических рисков. - СПб.: Недра, 2005. - 372 с.

4. Якуцени С.П. Глубинная зональность в обогощенности углеводородов тяжелыми элементами-примесями // Нефтегазовая геология. Теория и практика. - 2010. - Т 5. - № 2. URL: http://www.ngtp. ru/rub/7/30_2010 .pdf (дата обращения:10.10.2011).

5. Байманова А.Е., Рсымбетова А.У. и др. Изучение вопросов техногенной миграции элементов тяжелых металлов из состава нефтей // Научно-технологическое развитие нефтегазового комплекса: Докл. V Междунар. научных Надировских чтений.- Алматы, Актобе, 2007. - С. 442-446.

6. Суханов А.А., Петрова Ю.Э. Ресурсная база попутных компонентов тяжелых нефтей России // Нефтегазовая геология. Теория и практика. - 2008. - Т. 3. - № 2. URL:http://www.ngtp.ru/rub/9/23_2008.pdf (дата обращения:12.12.2011).

7. Ященко И. Г. Тяжелые ванадиевоносные нефти России // Известия ТПУ. 2012. №1. С.105-111.