Инновационные способы извлечения ванадия из нефти и нефтепродуктов

УДК 550.311:551.24:622.276.34

Инновационные способы извлечения ванадия из
нефти и нефтепродуктов

Ахмеджанов Т.К., Нуранбаева Б.М., Молдабаева Г.Ж.

Республика Казахстан, г. Алматы

Казахский Национальный Технический университет имени К.И.Сатпаева

К настоящему времени в нефти обнаружено более 60 микропримесей, из них наиболее важный и изученный - ванадий, хотя его содержание в сырье невелико (от 10^-6 до 10^-2 %) он отрицательно влияет на многие каталитические процессы переработки. Учитывая невысокие содержание ванадия в рудах (максимум 1500 г/тонну), его попутное извлечение из нефти и нефтепродуктов представляется весьма перспективным. Проблема изучения состава микроэлементов нефтей и нефтепродуктов и разработки методов их извлечения исследовалась давно. В связи с истощением запасов легких нефтей возникла серьезная проблема, связанная с добычей, транспортировкой и переработкой тяжелых нефтей, отличающихся высокой вязкостью, плотностью, содержанием металлов, как ванадий, никель и т.п., а также необходимостью углубления переработки нефтей, тяжелых нефтяных остатков, содержащих основное количество металлов и гетероорганических соединений и значительно улучшить технико-экономические показатели добычи, переработки и применения нефти и нефтепродуктов.

Известно, что металлы, в том числе ванадиевые соединения, в нефти концентрируются в основном в мазуте. Существующая технология сжигания мазутов позволяет улавливать менее 10% ванадия от общего содержания в мазуте. В связи с этим ванадийсодержащие нефти, например, бузачинские, возможно перерабатывать не до мазута, как это делается в настоящее время, а значительно более глубоко – до кокса, что одновременно приводит к получению большого ассортимента светлых продуктов. Перспективность этого варианта определяется также его ориентацией на существующие технологические схемы на нефтеперерабатывающих и металлургических предприятиях, т.е. не требует капитальных затрат.

Процедура подсчета запасов ванадия в нефтях существенно отличается от подсчета запасов любого полезного попутного компонента. Для того чтобы получить достоверные данные, необходимо решить ряд вопросов, определяющих специфику методики подсчета запасов ванадия в таком сложном и своеобразном сырье, как нефть. Это, прежде всего использование таких методов определения ванадия в нефтях, которые обеспечивали бы полноту его оценок, поскольку известна летучесть органических соединений ванадия. И главное – применение такой технологии извлечения и переработки нефти, которая позволила бы не только полностью реализовать нефтяное сырье, но обеспечить сохранность содержащего в нем ванадия. Очевидно, что именно от выбора этой технологии зависят и те концентрации ванадия в нефтях, которые могут быть приняты в качестве кондиционных.

Таким образом, извлечение ванадия и других металлов непосредственно из сырых нефтей и нефтепродуктов – важная народнохозяйственная задача не только обеспечения металлургии дефицитным ванадием, но и тем, что корродирующие свойства ванадия и его соединений наносят большой ущерб нефтеперерабатывающему оборудованию, нефтесжигающим установкам, выводят из строя катализаторы, снижают срок службы турбореактивных, дизельных, газотурбинных двигателей и котельных установок, так как при сгорании ванадийсодержащих топлив образуются адгезионно- и коррозионно-активные неорганические соединения ванадия, являющиеся одной из главных причин интенсивного золового заноса и коррозии высокотемпературных поверхностей.

В условиях постепенного истощения традиционных запасов легких нефтей все большее значение приобретают запасы сырья, еще недавно мало привлекавшие добывающую промышленность, к которым относятся высоковязкие нефти, природные битумы и горючие сланцы. Кроме углеводородов эти полезные ископаемые содержат в себе ряд компонентов цветных металлов, среди которых можно выделить и ванадий.

При переработке нефтей, содержащих металлоорганические соединения, основная часть металлов остается в тяжелых остатках. Концентрация же ванадия в нефти и нефтепродуктах может достигать нескольких процентов, что может служить источником промышленного извлечения этого металла наряду с ванадийсодержащими рудами. Удаление и утилизация соединений ванадия из нефтей важны как для улучшения качества нефтепродуктов, так и для защиты окружающей среды от негативного воздействия токсичных оксидов.

В работе [1] способ извлечения ванадия из сточных вод и продуктов нефтепереработки путем экстракции пробы раствора органическим реагентом, отличающийся тем, что в качестве органического реагента используют расплав смеси ПАН (1-(2-пиридилазо)-2-нафтола) с пальматиновой кислотой. Недостатками данного метода являются:

- высокая температура;

- многостадийность процесса подготовки раствора к извлечению ванадия;

- высокие энерго- и трудозатраты, обусловливающие низкую экономическую эффективность процесса;

Кроме того в материалах отсутствуют результаты извлечение ванадия непосредственно из нефтепродуктов.

Известен способ [2] извлечения ванадия из нефти и нефтепродуктов, включающий применение сульфонафтохинона с расходом 1г/50г нефтей при температуре 80 °С путем перемешивание течение 1 ч. Недостатками данного метода являются высокая температура взаимодействия сульфонафтохинона с нефтью, одноразового применение сульфонафтохинона и высокая себестоимость.

Задача является повышение эффективности извлечения и снижение себестоимости получения концентрата ванадия из нефти и нефтепродуктов за счет дешевого сырья, малостадийности и отечественными окислительно-восстановительными высокомолекулярными соединениями.

Решение предлагаемой задачи достигается путем перевода соединение ванадия в ионную форму и извлечение металла из нефтей и нефтепродуктов путем использования редокс-(со)полимеров в качестве ионообменных смол, с селективным отбором ванадийсодержащих ионов.

Данные, полученные предлагаемым способом извлечения ванадия, сведены в таблице 1.

Таблица 1.

рН	К распр.	СЕ, мгV₂O₅/г	Степень извлечения, %	К_распр.			СЕ, мг V₂O₅/г			Степень извлечения, %
		Редокс-полимер		Редокс-полимер			Редокс-полимер
		Редокс-полимер		СТ	2-ВП	4-ВП	СТ	2-ВП	4-ВП
0,9	35,61	59,63	35,4	24,95	35,61	35,61	45,34	59,63	59,63	45,3
2,0	100,00	113,54	86,7	134,69	232,98	321,19	130,32	158,99	173,17	93,7
3,0	134,69	130,32	87,3	100,00	100,00	175,32	113,54	113,54	144,60	90,8
4,0	59,80	85,00	60,3	81,71	59,80	100,00	102,12	85,00	113,54	88,4
6,1	47,91	73,55	58,1	59,80	35,61	59,80	85,00	59,63	85,00	63 ,2

Таким образом, нами предлагается при подготовке и переработки нефтей и нефтепродуктов с целью извлечения ванадия использовать редокс-(со)полимеры при кислотности среды рН 2-3 и температуре жидкости 60-68 °С. Степень извлечения ванадия при этом достигает 93,7 % при низких температурах сырья и без предварительной его подготовки. Редокс-(со)полимеры могут быть получены из отходов отечественного глицеринового производства.

Список литературы:

1. Заявка №15606 от 15.04.2005г. Способ извлечения ванадия Досмагамбетова С.С., Ташенов А.К., Шегебаева Г.Ш.

2. Р.Н Насиров, О.Д. Вельк // Извлечение соединений ванадия из высокованадиевых нефтей с помощью сульфонафтохинона. Изв. МН-АН РК. Сер.хим. 1996. №1 С.72.