Способ выделения микроэлементов из нефтебитуминозных пород высоковязких нефтей и углеродсодержащих материалов

 

Использование: нефтехимия, нефтепереработка , углехимия. Сущность: нефтебитуминозные породы, высокбвязкие нефти или углеродсодержащие материалы облучают ионизирующим излучением при мощности дозы 130 град/с в диапазоне доз облучения 0,01-0,1 Мрад, затем подвергают обработке ультразвуком в среде смеси хлористоводородной и азотной кислот, взятых в объемном соотношении 1:3, при температуре 90°С и выделяют из полученного продукта микроэлементы на твердых адсорбентах. 3 табл.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s С 10 G 53/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

О

О

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4899328/04 (22) 03.01.91 (46) 07.04.93. Бюл. ¹ 13 (71) Казахский государственный университет им. С. М. Кирова (72) Н, К, Надиров, Н. В, Руденко, Л, В. Бычкова, А. К. Джакупова и Б. К. Сарсембаева (56) Надиров Н, К. и др. Новые нефти Казахстана и их использование. Металлы в нефтях, Алма-Ата, Наука. 1984 r. с. 145.

Меликадзе А, Ф. и др. К изучению микроэлементов нефтей Грузии. Тбилиси, Мецниереба, 1976, с 104. (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ ИЗ НЕФТЕБИТУМИНОЗНЫХ ПОИзобретение относится к области выделения микроэлементов из нефтебитуминозных пород, высоковязких нефтей и углеродсодержащих. материалов и может быть использовано в нефтехимической, нефтеперерабатывающей и угольной отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение эффективности выделения микроэлементов из нефтебитуминозных пород, высоковязких нефтей и углеродсодержащих материалов.

Поставленная цель достигается предложенным способом выделения микроэлементов из нефтебитуминоэных пород. высоковязких нефтей и углеродсодержащих материалов путем минералиэации предварительно облученных образцов с последующим выделением целевого продукта, ° отличающимся тем, что перед минералиэацией проводят облучение ионизирующим

Т излучением с мощностьюдозы 13 р/с вдиапа эоне доз облучения 0.01-0.1 Мрад и пробу

„„5U „„1807073 А1

РОД ВЫСОКОВЯЗКИХ НЕФТЕЙ И УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ (57) Использование: нефтехимия, нефтепереработка, углехимия, Сущность: нефтебитуминозные породы, высоковязкие нефти или углеродсодержащие материалы облучают ионизирующим излучением при мощности дозы 130 град/с в диапазоне доз облучения 0,01 — 0,1 Мрад, затем подвергают обработке ультразвуком в среде смеси хлористоводородной и азотной кислот. взятых в объемном соотношении 1:3, при температуре 90 С и выделяют из полученного продукта микроэлементы на твердых адсорбентах. 3 табл. разлагают ультразвуком в смеси кислот Н и НМОз при соотношении 1:3 и температуре

90"С, а затем выделяют микроэлементы на твердый реагент, например ТВЭКС-ТБФ (стиролтрибутилфосфат) или КУ -2-8 в Нформе (стиролдивинилбензол).

В качестве источника ионизирующего излучения используют Со с энергией гамго ма-квантов 1,2 МэВ. При разложении проб используют ультразвук средней частоты, 2.6 МГц, 3 Вт.

Энергия связи, как внутри- так и межмолекулярной, для исследуемого класса объектов изменяется в широких пределах, но, начиная с доз 1 10 рад, наблюдается ра4 зукрупнение сложных молекул и накопление продуктов радиационного окисления.

Поэтому исследования проводили в диа. пазоне доз облучения 0,01-0,1 Мрад при оптимальной мощности 13 р/с. Экспериментально установлено, что при меньших мощности и дозы облучения эффект выделения микроэлементов значительно слабее, 1807073

55

При последующем кислотном разложении наилучший эффект получен.для смеси кислот HCI и НЙОз (1:3) с одновременным воздействием ультразвука средней частоты

2.6 МГц, 3 Вт, Скорость разложения проб увеличивается в 15 раз. Если процесс разложения проводить при температуре 90 С, то скорость разложения увеличивается в 2 —.3 раза и составляет 4 мин, На конечной стадии выделения микроэлементов предлагается использование нового типа твердых экстрагентов — импрегнированных сорбентов ТВЭКС-ТБФ (стиролтрибутилфосфат). Из большего числа твердых экстрагентов, используемых в настоящее время, они отличаются большой универсальностью, доступны и дешевы.

Аналогичный эффект был получен при использовании твердого экстрагента КУ вЂ” 2 — 8 в

Н-форме (стиролдивинилбензол). Форма экстрагентов гранульная. размер зерен 0,1—

0,2 мм.

При разработке оптимальных условий выделения микроэлементов были использованы следующие образцы: нефтебитуминозная порода месторождения

Мунайлы-Мола и Иманкара, неорганическая часть которых представлена окислами

AI, Fe, Si, Са, имеющая в своем составе следующие микроэлементы: Sn, Mn, Ti, Mg, Pb, Р, Мо, Be, Со, Se, V, Ni, Cd, Cr, Zn, Nb, Bi, Se, Ga. Экибастузский уголь, отличающийся высокой зольностью, имеющий в своем составе следующие микроэлементы: Ti, Pb, Mo, W, Mn, Mg Со, Cr, Ni. V, Zn. Nb, Bi, Cd, Ga, Be, Ge (10 — 10 Д.

Предлагаемый способ реализован следующим образом.

10 r пробы помещают в реактор (объемом 0,5 см ) с отсеком для газов и ставят в установку PXM-20 для облучения, Необходимая для концентрирования доза набирается за 10 — 15 мин, Затем полученный продукт помещают в полиэтиленовый стакан, добавляют 50 мл смеси кислот HCI u

НМОз (1:3), ставят на водяную баню (90 С), и включают ультразвук и электромешалку, После этого разбавляют водой до 100 мл и отфильтровывают. В фильтрат помещают 1 г сорбента ТВЭКС вЂ” ТБФ. Время разложения

4 мин. Полученный конечный продукт с выделенными микроэлементами анализируют методом многоэлементного эмиссионного спектрального анализа с пределом обнаружения 1 10, Спектры снимаютпри возбуждении в дуговом разряде, сила тока 16

А, напряжение 220 В на спектрографе ДФС8, пластинки спектральные тип П, чувствительностью 16 ед. ГОСТа, щель 0,016 мк.

Количество выделенных микроэлементов в расчете на исходный продукт составляет 69 — 900 при дозе облучения 0,4 Мрад.

Для сравнения проводят выделение микроэлементов по прототипу с использованием ультрафиолетового источника света СВД120, В табл. 1 приведены результаты выделения микроэлементов на твердый экстрагент иэ нефтебитуминозной породы месторождения Мунайлы-Мола, Иманкара и Экибастузского угля, в расчете на исходный продукт, на ТВЭКС-ТБФ при дозе 0,4 Мрад.

Результаты выделения микроэлементов (и = 3).

Как видно из табл, 1, предлагаемый способ радиационно-химического концентрирования обеспечивает количественную концентрацию микроэлементов и одинаково применим для выделения микроэлементов из нефтебитуминозных пород и угля.

Причем, ионизирующее излучение значительно эффективнее для выделения микроэлементов из таких образцов. как уголь. где выход микроэлементов выше в 1,5 — 2 раза. чем при УФ-облу ении. Остальные примеры конкретного выполнения для разных доз облучения и разных типов твердых экстрагентов приведены в табл. 2.

Результаты выделения микроэлементов в зависимости от дозы облучения и типа экстрагента (n = 3).

Как видно из табл. 2, эффективность выделения микроэлементов почти не зависит от типа твердого экстрагента. и сильно 3dвисит от дозы облучения. Максимальный выход микроэлементов для высоковязкой нефти и нефтебитуминозной породы наблюдается для дозы 0,05 М рад, а для Экибастузского угля для дозы 0,9 Мрад.

В табл, 3 приведены результаты эмиссионного спектрального анализа исследуемых образцов по содержанию микроэлементов после концентрирования УФ и предложенным способом для дозы облучения 0,4 Мрад.

Результаты спектрального анализа, Как видно из табл. 3 после радиационно-химического концентрирования выделяется значительно большее количество микроэлементов.

По сравнению с прототипом, предлагаемый способ обладает следующими преимуществами: возможнЬстью выделения микроэлементов как из нефтей, так и из нефтебитуминозных пород и угля; увеличенным выходом микроэлементов за счет исключения потерь при минералиэации пробы; возможностью обнаружения микроэлементов в таких фракциях, из которых получить зольный остаток обычными методами не удает1807073

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Аналитические линии мик оэлементов

Объект и и гамма — обл чении и и УФ-обл чении появились усилились появились

ВНОВЬ усилились

Be,V,Ni

Re, ScAg

Be, Sb. As, Se

P,Sc

Нефтебитуминозная порода (Иманкара)

Нефть (Каражанбас) Se

V,Ni,Mo, Мп, Pb

Ti, V, РЬ, Ni, Mo, Sn, Мп

Se, Ag,Zn, Cs

Уголь Экибастузский ся; значительной экономией времени за счет ультразвукового разложения проб.

Кроме того, не требуется вредных органических растворителей (гексана, петролейного эфира) и т,п.

Формула изобретения

Способ выделения микроэлементов из нефтебитуминозных пород, высоковязких нефтей и углеродсодержащих материалов путем предварительного облучения исходного сырья с последующей минерализацией и выделением целевого продукта, О т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения эффективности выделения, облучение проводят ионизирующим излучением при мощ5 ности дозы 130 P/с в диапазоне доз облучения 0,01 — 0,1 Мрад, полученный продукт подвергают обработке ультразвуком s среде смеси хлористоводородной и азотной кислот, взятых в объемном соотношении 1:3

10 при 90 С и целевой продукт Выделяют адсорбцией на твердых адсорбентах.

V, Be, Ga,Ge, Си, Яп, V,Ni, Ti,Gr,Zn

Pb, V, Ga, Ge, Ti.

Pb, Be, Мо,Zn