Combined Adsorptive and Ultrasonic Treatment to Remove Metals from Fuel Oil

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The study investigated removal of metals (Ni, V, Cr, Fe, Ti, and Mo) from fuel oil using ultrasonic treatment (UST) and adsorbents such as carbon black, carbon nanotubes, aluminum oxyhydroxide (AlO(OH)), iron oxyhydroxide (FeO(OH)), and titanium dioxide (TiO2). Combined adsorption/UST provided a somewhat higher demetallization degree than the use of adsorbents alone. Compounds of iron, chromium, and molybdenum, which presumably complex with petroleum feedstock components due to intermolecular bonding, were removed almost completely (>95%). The removal of titanium compounds reached 60%. For these metals, no correlation between the removal degree and the physicochemical properties of the adsorbents was found. For vanadium and nickel, the highest removal degrees (37 and 23%, respectively) were achieved when an iron oxyhydroxide adsorbent was used in combination with UST. This can likely be associated with the superiority of the FeO(OH) adsorbent in negative surface charge and specific surface area compared to the other samples.

About the authors

N. S. Kobotaeva

Institute of Petroleum Chemistry, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences (IPC SB RAS)

Email: nat@ipc.tsc.ru
634055, Tomsk, Russia

T. S. Skorokhodova

Institute of Petroleum Chemistry, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences (IPC SB RAS)

Author for correspondence.
Email: petrochem@ips.ac.ru
634055, Tomsk, Russia

References

  1. Каминский Э.Ф., Хавкин В.А. Глубокая переработка нефти: Технологический и экологический аспекты. М.: Техника, 2001. 384 с.
  2. Гаррис Н.А., Полетаева О.Ю., Латыпов Р.Ю. Проблемы транспортирования тяжелых нефтей // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2013. № 3. С. 3-6.
  3. Надиров Н.К., Котова А.В., Камьянов В.Ф., Титов В.И., Алешин Г.Н. Металлы в нефтях. М.: Наука, 1984. 448 с.
  4. Ахметов Ф.А., Красильникова Ю.В. Деметаллизация тяжелых нефтяных остатков - основная проблема глубокой переработки нефти // Башкирский химический журнал. 2011. Т. 18. № 2. С. 93-98.
  5. Нукенов Д.Н., Пунанова С.А., Агафонова З.Г. Металлы в нефтях, их концентрации и методы извлечения. М.: ГЕОС, 2001. С. 77.
  6. Антипенко В.Р. Металлы в нефтях. Основные аспекты исследований и способы удаления (обзор) // Нефтехимия. 1999. Т. 39. № 6. С. 403-413.
  7. Магомедов Р.Н., Попова А.З., Марютина Т.А., Кадиев К.М., Хаджиев С.Н. Состояние и перспективы деметаллизации тяжелого нефтяного сырья (обзор) // Нефтехимия. 2015. Т. 55. № 4. С. 257-290
  8. Magomedov R.N., Popova A.Z., Maryutina T.A., Kadiev K.M., Khadzhiev S.N. Curent status and prospectsof demetallization of heavy petroleum feedstock (revier) // Petrol. Сhemistry. 2015. V. 55. № 5. P. 423-443. https://doi.org/10.1134/S0965544115060092.
  9. Шпирт М.Я., Нукенов Д.Н., Пунанова С.А., Висалиев М.Я. Принципы получения ценных металлов из горючих ископаемых // Химия твердого топлива. 2013. № 2. С. 3-6. https://doi.org/10.7868/S0023117713020114
  10. Суханова А.А., Петрова Ю.Э. Ресурсная база попутных компонентов тяжелых нефтей России // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2008. № 3. С. 1-5.
  11. Татауров К.А., Синицин С.А. Обзор адсорбционных методов деметализации тяжелого нефтяного сырья // Технология нефти и газа. 2005. № 4. C. 24-27.
  12. Ахметов С.А., Галимов Ж.Ф., Галимов Р.Р. Перспективная модель безостановочной переработки мазута в высококачественные моторные топлива // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2003. № 5. С. 129-131.
  13. Коган Ю.С., Конь М.Я.. Переработка остаточного сырья на установках каталитического крекинга за рубежом. Темат. обзор. сер. Переработка нефти. М.: ЦНИИТЭнефтехим. 1988. Вып. 8. С. 29-32.
  14. Тараканов Г.В., Нурахмедова А.Ф., Рамазанова А.Р., Савенкова И.В. Термоадсорбционное облагораживание углеводородных остатков // Вестник АГТУ. 2016. № 1 (61). С. 7-13.
  15. Мархевка В.И., Мелик-Ахназаров Т.Х., Соляр Б.З., Козлов М.Е., Либерзон И.М., Холина А.Л. Разработка технологии адсорбционно-каталитической очистки мазута // ХТТМ. 1990. № 1. С. 3-6.
  16. Мелик-Ахназаров Т.Х., Аладышева Э.З., Глазов Л.Ш., Басов Р.В., Либерзон И.М., Берман Л.А., Климцева Е.А., Еркин В.Н., Козлов И.Т., Карпова Н.М. Безотходная переработка нефтяных остатков в моторные топлива с предварительным адсорбционно-каталитическим // Химия и технология топлив и масел. 1993. № 9. С. 35-37.
  17. Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа. Ч. 2. М.: Химия, 1980. C. 96-103.
  18. Pfeiffer R., Borey D., Jahnig C. Flued coking of heavy hydrocarbons // Patent US № 288113014. Published 19.08.1953.
  19. Ахметов С.А., Ахметов С.С., Галимов Р.Р., Ишмияров М.Х. Способ деструктивно-адсорбционной переработки тяжелых нефтяных остатков и устройство для его осуществления // Патент РФ № 2280674. Опубл. 27.02.2006.
  20. Галимов Ж.Ф., Ахметов С.А., Гибайдулина Х.М., Квитко В.Ж., Газизов М.Х. Контакт-адсорбент для термоконтактной переработки нефтяных остатков // Патент РФ № 2176546. Б.И. 2001. С. 6-7.
  21. Dean R.A., Girdler R.B., Dean R.A., Girdler R.B. Improvement relation to the removal of metals from petroleum fraction // Patent Great Britain № 920748. Publlished 13.05.1963.
  22. Надиров Н.К., Батракова Л.Х., Сарсенбаева Б.К., Жумашева К.С. Адсорбционный метод извлечения ванадия из Каражанбасской нефти // Нефтехимия. 1992. Т. 32. № 4. С. 359-362.
  23. Ongarbayev Y., Oteuli Sh., Tileuberdi Y., Maldybaev G., Nurzhanova S. Demetallization and desulfurization of heavy oil residues by adsorbent // Petrol. Sci. & Tech. 2019. № 37. Р. 1045-1052. https://doi.org/10.1080/10916466.2019.1570257
  24. Ongarbayev Y., Oteuli Sh., Tileuberdi Y., Maldybaev G., Nurzhanova S. Demetallization of heavy vacuum residuum by titanium-vanadium zeolite adsorbents //STUDIA UBB CHEMIA. 2020. LXV. № 1. Р. 219-231. https://doi.org/10.24193/subbchem.2020.1.17
  25. Татауров К.А., Синицин С.А. Способ получения жидких нефтепродуктов деметаллизацией тяжелого нефтяного сырья // Патент РФ № 2286380. 2005. БИ. 2006. № 30 (19).
  26. Трутнев Ю.А., Муфазалов Р.Ш., Мухортов Н.Я., Митенков Ф.М., Зарипов Р.К., Певницкий А.В., Соловьев В.П., Тюпанов А.А. Способ деметаллизации сырой нефти и устройство для ее осуществления // Патент РФ № 2133766. 1999. БИ. № 27
  27. Гиниятуллин В.М. Реологическое поведение тяжелого нефтяного сырья в процессе контактной деметаллизации в волновом поле. Автореф. дисс. канд. техн. наук: Уфа: Уфим. гос. нефт. техн. ун-т, 1998. 24 с.
  28. Имашев У.Б., Ганиев Р.Ф., Везирев В.В. // Материалы Международной конференции "Проблемы комплексного освоения трудно извлекаемых запасов нефти и природных битумов (добыча и переработка)". Казань: ИОФХ КНЦ РАН.1994. С. 89.
  29. Винокуров В.А., Фролов В.И., Крестовников М.П., Лесин С.В., Шишкин Ю.Л. Исследование влияния волнового процесса на нефти // Нефтепереработка и нефтехимия. 2012. № 8. С. 3-7.
  30. Галимов Р.А., Марданшин Р.Н., Харлампиди Х.Э. Многостадийная активация нефтей в электромагнитном поле // Вестник Казанского ун-тета, 2008. № 4. С. 121-126.
  31. Леоненко В.В., Сафонов Г.А. Магнитно-акустическая обработка нефти Талаканского месторождения // Нефтепереработка и нефтехимия. 2005. № 3. С. 10-14.
  32. Пивоварова Н.А., Клепова Н.А., Белинский Б.И., Туманян Б.П. Влияние магнитного поля на результаты перегонки нефтяных остатков // Нефтепереработка и нефтехимия. 2003. № 12. С. 23-26.
  33. Гарифзянова Г.Г., Гарифзянов Г.Г. Пиролиз гудрона плазмохимическим методом // Химия и технология топлив и масел. 2006. № 3. С. 15-17.
  34. Василенко П.А., Нукенов Д.Н., Пунанова С.А., Якубсон К.И. // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2002. № 5. С. 41.
  35. Нукенов Д.Н., Пунанова С.А., Агафонова З.Г. Металлы в нефтях, их концентрация и методы извлечения. М.: ГЕОС, 2001. C. 77.
  36. Нусупбекова Д.А., Нурмамбетов К.Э., Нурмамбетова Д.А., Нукенов Д.Н. Способ извлечения металлов из высоковязких нефтей // Патент РФ № 23169. 2010. БИ. № 11. Опубл. 15.11.2010.
  37. Хаджиев С.Н., Шпирт М.Я. Микроэлементы в нефтях и продуктах их переработки. М.: Наука, 2012. 222 с.
  38. Лернер М.И., Давыдович В.И., Сваровская Н.В., Глазкова Е.А. Способ получения нановолокон оксидно-гидроксидных фаз алюминия // Патент РФ № 2328447. 2008. БИ. № 19. С. 4.
  39. Шварцев С.Л. Гидрогеохимия. М.: Недра. 1996. 422 с.
  40. Коботаева Н.С., Борило А.В., Скороходова Т.С., Сироткина Е.Е. Сорбент для очистки нефтяных газов от сероводорода // Патент РФ № 2541081. 2015. БИ. 2015. № 4.
  41. Вуль А.Я., Соколов В.И. Исследование наноуглерода в России: от фуллеренов к нанотрубкам и наноалмазам // Российские нанотехнологии. 2007. Т. 2. № 3-4. С. 17-30.
  42. Раздьяконова Г.И., Пьянова Л.Г., Суровикин Ю.В., Лихолобов В.А. Свойства и методы анализа углеродных материалов: монография. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2014. 176 с.
  43. Golebiowski S. Rozmimszszenie wanadu, niklu i porfiryn destylatach ropy naftowej // Nafta (PRL). 1971. V. 27. № 11. P. 378-380.
  44. Yen T.F. Role of trace metals in petroleum /. Ed. T.F. Yen. Ann. Arbor. Sci. Publsen Michigan, 1975. 230 р.
  45. Антипенко В.Р., Мелков В.Н., Титов В.И. Микроэлементы и формы их существования в нефтях // Нефтехимия. 1979. Т. 19. № 5. С. 723-737.
  46. Hodgson G.W., Hitchon B., Taguchi K., Baker B.L., Peake E. Geochemistry of porphyrins, chlorins and polycyclic aromatics in soils, sediments and sedimentary rocks // Geochim. Cosmochim. Acta. 1968. № 32. Р. 737-772.
  47. Dunning H.N., Moore J.M. Interfacial activities and porphyrin contents of petroleum extracts // Industr. Engng. Chem. 1955. V. 45. № 8. Р. 1759-1765.
  48. Hodgson G.W., Holmes M.A., Halpern B. // Geochim. Cosmochim. Act. 1970. № 34. P. 1107-1109.
  49. Надиров Н.К., Котова А.В., Камьянов В.Ф., Титов В.И., Алешин Г.Н., Солодухин В.П., Бакирова С.Ф., Глухов Г.Г., Корябина Н.М. Новые нефти Казахстана и их использование: металлы в нефтях. Алма-Ата: Наука, 1984. 448 с.
  50. Bertain K.K., Turekian K.K. Molybdenium in marine deposits // Geochim. Cosmochim. Acta. 1973. V. 37. № 6. P. 1416-1419.
  51. Антипенко В.Р., Серебренникова О.В., Титов В.И. Состав и химическая структура нефтяных порфиринов // Нефтехимия. 1979. № 3. С. 323-333.
  52. Серебренникова О.В., Белоконь Т.В. Геохимия порфиринов. Новосибирск: Наука, 1984. 86 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences