CC BY
19CHEMISTRY SCIENCES
ВЫДЕЛЕНИЕ СМОЛ И АСФАЛЬТЕНОВ ИЗ ГУДРОНОВ АЗЕРБАЙДЖАНСКИХ НЕФТЕЙ
Мамедов Т.М.
магистр химико-технологического факультета Азербайджанского Государственного Университета Нефти и Промышленности Юсиф-заде А.А.
доцент химико-технологического факультета Азербайджанского Государственного Университета
Нефти и Промышленности
SEPARATION OF TARS AND ASPHALTENES FROM TARS OF AZERBAIJAN OILS
Mamedov T.
Master chemical technology Faculty of the Azerbaijan State Oil and Industry University
Yusif-zade A.
Associated professor chemical technology Faculty of the Azerbaijan State Oil and Industry University
DOI: 10.5281/zenodo.7340719
Аннотация
Данное исследование направлено на изучение элементного состава и выхода фракций асфальтенов и смол из Азербайджанских нефтей, перерабатываемых на Бакинском НПЗ им. Гейдара Алиева. Предложен как растворитель ацетон, сняты ИК-спектры для смол и асфальтенов и дан структурно-групповой состав по данным ИК-спектров. В молекулах асфальтенов находятся полициклические кольца с ароматическими циклами и гетероатомами S, O, N и металлами. Нами показано, что выделенные асфальтены разделяются на две фракции, которые различаются по элементному составу и ИК-спектроскопии.
Abstract
This research is devoted to studying the elemental composition and yield of asphaltene and resin fractions from Azerbaijan oils processed at the Heydar Aliyev Baku Oil Refinery. Acetone was proposed as a solvent, IR spectra for resins and asphaltenes were taken, and the structural group composition was given according to IR spectra. Asphaltene molecules contain polycyclic rings with aromatic cycles and S, O, N heteroatoms and metals. We have shown that the settled asphaltenes were divided into two fractions, which differ in elemental composition and IR spectroscopy.
Ключевые слова: асфальтены, смолы, осаждение, молекулярная структура, ИК-спектроскопия, ацетон, силикагель.
Keywords: asphaltenes, resins, sedimentation, molecular structure, IR spectroscopy, acetone, silica gel.
Введение
В настоящее время применяются различные методы выделения смол и асфальтенов: метод дробного осаждения при помощи растворителей таких как пентан, смесь гептана с бензолом [5,7], метод адсорбционной хроматографии и др. Для описания структуры асфальтенов предложены две модели: «континент» и «архипелаг» [1,6].
«Континентальная» молекула состоит из полициклического ароматического фрагмента, состоящего из 7-8 колец и коротких боковых заместителей, включающих 5-6 атомов углерода. Молекула «архипелаг» состоит из полициклического ароматического фрагмента, включающего 5-7 колец и ал-кильные заместители с более 6 атомов углерода [3]. Основным свойством асфальтенов является способность к ассоциации. Для разделения смолистых веществ можно применить хроматографию. Целью данной работы является выделение асфальто-смо-листых веществ из гудронов смеси азербайджанских нефтей, исследовать их состав и возможность применения.
Экспериментальная часть
В качестве сырья нами была взята смесь нефтей с НПЗ им. Гейдара Алиева и выделен гудрон. Выход гудрона — 20,8 % мас., плотность р|0
— 938 кг/м3, содержание серы — 0,52 % мас., коксуемость — 6,4 %, температура застывания составила 34оС, условная вязкость при 100оС — 5,3, коксуемость — 7,2 % мас. Для выделения асфальто-смолистых веществ в качестве растворителя мы использовали ацетон [4].
Эксперименты проводились в трехгорлой колбе при температуре 55оС. Перемешивание осуществлялось электромешалкой в течении 30 минут. Температура поддерживалась с помощью термостата до ±5оС. Полученная смесь отстаивалась в делительной воронке в течение 2 часов при температуре 55оС. Нижний слой — асфальтены, а верхний
— деасфальтизат. Ацетон из обеих растворов отгонялся. Смолистые вещества выделяли при помощи силикагеля КСК.
Силикагель измельчали до 0,5 мм и активировали при помощи HCl. Силикагель помещали в фарфоровую чашку, наливали концентрированную HCl, подогревали и перемешивали в течение 3,5 ча-
сов. Раствор кислоты сливался и силикагель промывался дистиллированной водой до отрицательной реакции на ион хлора, далее сушился в сушильном шкафу при температуре 115-120оС в течение 6 часов.
Силикагель загружали в колонку и пропускали исследуемые образцы Осажденные асфальтены разделялись на две фракции в аппарате Сокслета. Навеска асфальтена посещалась в аппарат Сокс-лета, который соединялся с двухгорлой колбой, где
находилась смесь из растворителя — толуола и оса-дителя — гептана, которые брались соотношении толуол:гептан 1:1,86 по объему [2].
Нерастворимые высокомолекулярные асфаль-тены оставались в аппарате Сокслета, а низкомолекулярные переходили в раствор, из которого выделялись при перегонке и доводились до постоянного веса.
В таблице 1 дано содержание асфальтенов и обеих фракций.
Таблица 1
Выход и элементный состав асфальтенов
Показатели Выход, % Содержание, % мас.
мас. C H S O N
1. Асфальтены - 78,99 8,95 8,7 1,78 1,58
2. Фракции:
а) низкомолекулярные 26 81,4 9,05 7,9 0,92 0,73
b) высокомолекулярные 74 81,05 8,6 7,7 1,1 1,55
Для смол и обеих фракций асфальтенов нами сняты ИК-спектры, представленные на рис. 1.
Рис. 1. ИК-спектры высокомолекулярных асфальтенов (A), низкомолекулярных асфальтенов (B) и смол
(C).
Как видно из представленных спектров в обеих фракциях асфальтенов и смол имеются одинаковые полосы поглощения.
Полосы 3000-3500 см1 показывают присутствие ОН групп, 1700 см1 — группа СООН, группа С=О соответствует полосе поглощения 1650 см-1 для амидов, 1740 см-1 — для сложных эфиров. Сульфоксидные группы S=O — полоса поглощения 1030 см-1, 1600 см-1 — группа СН3 для ароматических С=С связей, 1370 см-1 — распределение ме-тильной группы, 720 см-1 — группа СН2, 1460 см-1 — алифатические С-Н связи.
Выводы
Таким образом, из гудрона смеси Азербайджанских нефтей при помощи ацетона и силика-геля КСК нами выделены смолы и асфальтены. Ас-фальтены на аппарате Сокслета разделены на две фракции. Для этих фракций и смол сняты ИК-спектры и элементный анализ, которые показали состав этих продуктов.
Список литературы
1. Танеева Ю. М., Юсупова Т. Н., Романов Г. В. Асфальтеновые наноагрегаты: структура, фазовые превращения, влияние на свойства нефтяных систем. М.: «Успехи химии», т.80, №10, 2011. - с. 1034-1050.
2. Мухамедзянова А.А. Влияние концентрации асфальтенов на устойчивость нефтяных дисперсных систем прямогонных гудронов. М.: «Нефтепереработка и нефтехимия», №4, 2011. - с. 43-47.
3. Панюкова Д.И., Магомедов Р.Н. и др. Влияние состава и молекулярной структуры асфальте-нов на свойства тяжелого нефтяного сырья на примере тяжелой нефти Ашальчинского месторождения и двух образцов гудронов. М.: «Нефтехимия», т.61, №3, 2021. - с. 328-336.
4. Хуснутдинов И.Ш., Копылов А.Ю., Козин В.Г. Деасфальтизация и фракционирование природных битумов с использованием ацетона. М.: «Нефтехимия», Т.40, №4, 2000. - с. 287-294.
5. Avid, B., Sato, S., Takanohashi, T., Saito, I. 7. Rashid Z., Wilfred C.D., Gnanasundaram N., Characterization of Asphaltenes from Brazilian Vac- Arunagiri A., Murugesan T. A Comprehensive Review uum Residue Using Heptane-Toluene Mixtures. En- on the Recent Advances on the Petroleum Asphaltene ergy and Fuels. V.18, №6, 2004. - p. 1792-1797 Aggregation. J. Pet. Sci. Eng. V.176, 2019. - p. 2496. Mullins O.C. The asphaltenes. Annual review 268. of analytical chemistry. V.4, 2011. - p. 393-418.
УЛУЧШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ КАЧЕСТВ ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ
Саналиев К.И.
магистр химико-технологического факультета Азербайджанского Государственного Университета
Нефти и Промышленности Юсиф-заде А.А. доцент химико-технологического факультета Азербайджанского Государственного Университета
Нефти и Промышленности
IMPROVING EXPLOITATION CHARACTERISTICS OF DIESEL FUEL
Sanaliyev K.
Master chemical technology Faculty of the Azerbaijan State Oil and Industry University
Yusif-zade A.
Associated professor chemical technology Faculty of the Azerbaijan State Oil and Industry University
DOI: 10.5281/zenodo.7340727
Аннотация
Во многих странах Европы моторный парк работает на дизельном топливе. Для увеличения его ресурсов используются газойлевые фракции процессов каталитического крекинга и коксования. Нами были составлены компаунды из прямогонного дизельного топлива и газойля каталитического крекинга выкипающих в пределах 195-350оС. Полученные компаунды очищались от ароматических углеводородов при помощи смешанного растворителя ацетонитрил-пентан. Из хлопкового масла этерификацией метиловым спиртом получен эфир, который смешивался с очищенным компаундом в количестве 10% и 20%, в результате чего было получено биодизельное топливо, отвечающее требованиям стандарта.
Abstract
In many European countries, the engine fleet runs on diesel fuel. To increase its resources, gas oil fractions of catalytic cracking and coking processes are used. We have compiled compounds from straight-run diesel fuel and catalytic cracking gas oil boiling up in the range of 195-350°C. The resulting compounds were purified from aromatic hydrocarbons using a mixed solvent of acetonitrile-pentane. An ester was obtained from cottonseed oil by esterification with methyl alcohol, which was mixed with a purified compound in an amount of 10% and 20%, as a result of which biodiesel fuel was obtained that meets the requirements of the standard.
Ключевые слова: газойль, ацетонитрил-пентан, биодизель, компаунд, рафинат, метанол.
Keywords: gas oil, acetonitrile-pentane, biodiesel, compound, raffinate, methanol.
Введение
Производство дизельного топлива может быть увеличено не только за счет роста отбора при прямой перегонке нефти, но и вовлечением в его состав крекинг компонентов процессов коксования и каталитического крекинга.
Нами для исследований взяты прямогонная фракция 195-350оС и газойль каталитического крекинга, выкипающий в этих же пределах 195-350оС.
Современные дизельные двигатели имеют повышенную чувствительность к качеству топлива, поэтому для сохранения чистоты воздушного и водного бассейнов нужно облагораживание дизельных топлив.
Большинство прогнозов отмечают ведущую роль в транспортной энергетике двигателей внутреннего сгорания. В последние годы широкое распространение получило применение эфиров растительных масел в качестве "биодизеля" [3,6]. Во многих странах биодизель смешивают с нефтяными топливами [1].
Экспериментальная часть Для исследования нами взяты прямогонная дизельная фракция и газойль каталитического крекинга, выкипающие в пределах 195-350оС, свойства которых представлены в таблице 1.
