Металлы в нефти находятся в виде солей в составе мелкодисперсных водных растворов

Обновлено: 04.10.2024

В состав нефти входят многие металлы, в том числе щелочные и щелочноземельные (Li, Na, К, Ва, Са, Sr, Mg), металлы подгруппы меди (Си, Ag, Аи), подгруппы цинка (Zn, Cd, Hg), подгруппы бора (В, Al, Ga, In, T1), подгруппы ванадия (V, Nb, Та), многие металлы переменной валентности (Ni, Fe, Mo, Co, W, Cr, Mn, Sn и др.), а также неметаллы (Si, Р, As, Cl, Br, I и др.). Содержание некоторых элементов в нефти приведено в табл. 8. Диапазон изменения концентраций в нефти отдельных элементов весьма значителен. Это обусловлено как составом первичного органического вещества и условиями его преобразования (катагенез), так и процессами, протекающими в залежи (гипергенез).

Ничтожные концентрации этих элементов не позволяют при современном состоянии аналитической техники выделить и идентифицировать вещества, в которые они входят. Принято считать, что микроэлементы могут находиться в нефти в виде мелкодисперсных водных растворов солей, тонкодисперсных взвесей минеральных пород, а также в виде химически связанных с органическими веществами комплексных или молекулярных соединений. Последние, по данным Камьянова, подразделяют на:

элементорганические соединения, т. е. содержащие связь углерод–элемент, например, хлор–углерод;

соли металлов, замещающих протон в кислотных функциональных группах;

хелаты, т. е. внутримолекулярные комплексы металлов (порфирины);

комплексы с гетероатомами или -системой полиароматических асфальтеновых структур.

Таблица 8. Содержание различных элементов в золе нефтей в расчете на нефть, (%)

Тажигалинская нефть, 0,95 %

Караарнинская нефть, 2.75 %

Атовская нефть, 0,04 %

Белозерская нефть, 1,8%

Наличие элементорганических соединений в нефти строго не доказано, однако есть косвенные данные о присутствии в нефти соединений свинца, олова, мышьяка, сурьмы, ртути, германия, таллия, а также кремния, фосфора, селена, теллура и галогенов. Эти соединения встречаются как в дистиллятных фракциях, так и в тяжелых остатках.

Существование солей металлов также строго не доказано, особенно в виде индивидуальных соединений. Наиболее вероятным считают образование солей щелочных и щелочноземельных металлов, которые в значительных концентрациях находятся в пластовых водах. Возможен обмен катионами между минеральными солями этих металлов и нефтяными кислотами. Имеются предположения, что железо, молибден, марганец и др. могут образовывать соли с более сложными полифункциональными кислотами смолисто-асфальтеновой части нефти. Однако отсутствие корреляции между кислотной функцией нефти и концентрацией металлов не позволяет объяснить механизм образования солей.

Внутримолекулярные комплексы относительно хорошо изучены на примере порфириновых комплексов ванадия (VO 2+ ) и никеля. Остается невыясненным, почему в нефти встречаются только ванадил- и никельпорфирины.

Предполагают, что в смолах и асфальтенах могут встречаться более сложные внутримолекулярные комплексы, где помимо азота в комплексообразовании принимают участие атомы кислорода и серы, например:

Эти структуры гипотетичны. Кроме ванадия и никеля такие комплексы могут образовывать медь, свинец, молибден и другие металлы.

Для асфальтенов установлено, что:

концентрация микроэлементов возрастает с увеличением молекулярной массы асфальтенов, степени ароматичности, содержания гетероатомов: N, S, O.

Предполагают, что атомы металлов создают комплексные соединения с гетероатомами асфальтенов по донорно-акцепторному типу. В этом случае комплексы могут образовываться по периферии фрагментов асфальтеновой слоисто-блочной структуры (рис. 2.11). Однако не отрицается и проникание атомов металлов между слоями этой структуры. На основании гель-хроматографических исследований считают, что Fe, Cr, Co, Cu, Zn, Hg внедрены в межплоскостные пустоты слоисто-блочной частицы асфальтенов. Интересен тот факт, что микроэлементы никогда не насыщают полностью центры асфальтенов, способные к комплексообразованию. Многочисленными исследованиями установлено, что асфальтены способны извлекать дополнительное количество металлов как из водных, так и из органических сред. Причины неполной реализации как комплексообразующих свойств смолисто-асфальтеновых компонентов нефти, так и катионного обмена нефтяными кислотами пока не находят объяснения и нуждаются в дальнейших исследованиях.

До недавнего времени содержание и состав микроэлементов нефти определяли почти исключительно спектральным анализом золы. Этот метод может внести значительные искажения, особенно когда при озолении образуются летучие соединения. Например, ранее считали, что содержание бора не превышает 0,3 % на золу, однако при озолении в герметичных сосудах оказалось, что его количество значительно выше, порядка 10 –3 на нефть, т. е. такое же, как многих других элементов.

Характерной особенностью нефти является то, что в ней ванадий и никель встречаются в значительно больших концентрациях, чем другие элементы (табл. 8). Обычно в сернистых нефтях превалирует ванадий, а в малосернистых нефтях (с большим содержанием азота) – никель. Наиболее изученными соединениями этих металлов являются порфириновые комплексы. В зависимости от летучести порфириновых комплексов эти металлы могут быть обнаружены в дистиллятных фракциях, но, как правило, концентрируются в смолах (никельпорфирины) и асфальтенах (ванадилпорфирины). Следует отметить, что в порфириновых комплексах связано от 4 до 20 % ванадия и никеля, находящихся в нефти, остальное количество находится в других, более сложных соединениях, которые пока не идентифицированы.

Несмотря на малое содержание в нефти, микроэлементы значительно влияют на процессы ее переработки и дальнейшее использование нефтепродуктов.

Ванадилпорфирины в составе асфальтенов вносят значительный вклад в поверхностную активность нефтей.

Большинство микроэлементов являются катализаторными ядами, быстро дезактивирующими катализаторы нефтепереработки. Поэтому для выбора типа катализатора необходимо знать состав и количество микроэлементов.

Поскольку большая часть микроэлементов концентрируется в смолисто-асфальтеновой части нефти, 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. С другой стороны, золы этих ТЭЦ значительно богаче по содержанию ванадия, чем многие промышленные руды. В советское время работали установки по извлечению V₂O₅ из золы ТЭЦ.

Сведения о составе и количестве микроэлементов нефти необходимы и геологам для решения вопросов о происхождении нефти, для оконтуривания районов ее залегания, изучения вопросов миграции и аккумуляции нефти.

С 1982 г. оценка содержания и подсчет запасов микроэлементов (в первую очередь никеля и ванадия) в жидком и твердом углеводородном сырье являются обязательными. В тяжелых нефтях концентрация ванадия оказывается сопоставимой с концентрацией его в рудах, а в остаточных продуктах процессов атмосферной и вакуумной перегонки, мазуте и гудроне, содержание ванадия превышает ее в 2–4 раза.

Основные сложности при разработке научных основ технологических методов выделения тяжелых металлов из нефтей заключаются в том, что металлсодержащие соединения нефти не идентичны по составу, структуре и могут входить в различные компоненты нефтяного сырья в относительно малых количествах.

Считается, что технология переработки тяжелого углеводородного сырья (нефтей, остатков, битумов) должна быть принципиально одинаковой и включать стадию деструкции высокомолекулярных составляющих и гидрирование образующихся фрагментов.

Однако отсутствие доступных аналитических методов определения содержания микроэлементов, работ по разработке технологических схем извлечения металлов из углеводородного сырья привели к тому, что в отечественной промышленности практически нет установок для переработки металлсодержащих нефтей. За рубежом промышленная переработка тяжелых ванадийсодержащих нефтей, остатков и битумов ведется с середины 60-х годов.

Основной состав нефти и газа

Основной компонентный состав нефти и газа и их санитарно-токсикологическая характеристика

Биологическое воздействие нефти и нефтепродуктов на организм человека и животных, компоненты природной среды изучено достаточно хорошо. Внедрение прогрессивных технологий по добыче и переработке углеводородного сырья способствовало появлению новых химических соединений, нуждающихся в токсикологической оценке.

Состав нефти и газа (углеводородного сырья) различен: главным компонентом газа является метан (до 97 %), нефти — углеводороды разнообразного строения. Соотношение между группами углеводородов придает нефтям различные свойства и оказывает большое влияние на свойства получаемых продуктов и степень их воздействия на человека и окружающую природную среду.

Нефть — это жидкий природный раствор, который различается по фракционному составу — содержанию легких, средних и тяжелых дистиллятов. Большинство нефтей содержит 15-25% бензиновых фракций, выкипающих до 180 °С, 45-55% фракций, перегоняющихся до 300-350 °С. Тяжелые нефти в основном состоят из фракций, выкипающих выше 200 °С (например, в нефти Ярегского месторождения Республики Коми, добываемой шахтным способом, отсутствуют фракции, выкипающие до 180 °С, а выход фракции 180-350 °С составляет всего 18.8 %).

Токсические эффекты сырой нефти в целом зависят от конкретного соотношения составляющих ее фракций и отдельных ингредиентов. Индивидуальные составы нефтей разных месторождений отличаются не столько их общей токсичностью, сколько проявлением отдельных свойств — канцерогенных и др.

Компоненты нефти, попав в живой организм, способны нарушить его нормальную жизнедеятельность на молекулярном, биохимическом, физиологическом и общеорганизменном уровнях.

Предельно допустимые концентрации сырой нефти

10 мг/м 3 (аэрозоль, 3 класс опасности)	воздух рабочей зоны
0.3 мг/дм 3 (ПДК для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения); 0.05 мг/дм 3 (ПДК для водных объектов рыбохозяйственного назначения)	поверхностные воды

Основные химические элементы, входящие в состав нефти — углерод (С) — 83-87 %, водород (Н) — 12-14 %, сера (S) — 0.1-7.0%, азот (N) — 0.001-1.8%, кислород (О) — 0.05-1.0%. В состав нефти входят минеральные компоненты, представленные щелочными и щелочноземельными металлами (Li, Na, К, Ва, Са, Сr, Mg), металлами подгруппы меди (Сu, Ag, Аu), цинка (Zn, Cd, Hg), бора (B, Al, Ga, In, Tl), ванадия (V, Nb, Та) и типичными неметаллами (Si, P, As, Ci, Br, I и др). Эти элементы находятся в нефти в виде мелкодисперсных водных растворов солей, тонкодисперсных взвесей минеральных пород, в виде комплексных соединений. Наиболее типичные для нефти металлы — ванадий и никель, которые обнаруживаются почти во всех нефтях.

Основным компонентом нефти являются углеводороды (УВ). В качестве эколого-геохимических характеристик основного состава нефти выступают метановые углеводороды (алканы, твердые парафины), циклические УВ (циклоалканы, нафтены), ароматические углеводороды (арены) и неуглеводородные нефтепродукты (смолы, асфальтены и сернистые соединения).

Химический состав нефти

Химический состав нефти довольно сложен и зависит от ряда факторов, таких как: условия образования и происхождение залежей, их географическое месторасположение, глубина залегания и др. В среднем в состав нефти входит около 1000 индивидуальных соединений.

Основными соединениями нефти (до 90%) являются углеводороды с молекулярной массой 220 - 400 г/моль (иногда до 500 г/моль), большинство из которых имеет жидкое агрегатное состояние. Попутный нефтяной газ (ПНГ), растворенный в нефти, также в основном состоит из низших предельных углеводородов - главным образом, из пропана и изомеров бутана.

Кроме углеводородов, в состав нефти входят гетероатомные соединения, содержащие в своей структуре как органическую составляющую, так и неорганические элементы, в том числе металлы. Так, например, специфический запах и цвет в основном обусловлены присутствием азот-, серо- и кислородсодержащих соединений, в то время как большинство углеводородов в химическом составе нефти, за исключением ароматических, в чистом виде лишены запаха и цвета.

В химический состав нефти входит ряд неорганических веществ. В первую очередь это вода, содержание которой иногда доходит до 10%, а также некоторое количество растворенных в ней минеральных солей.

В таблице ниже приведен стандартный химический состав нефти:

Углеводороды

Углеводороды в нефти представляют три основные класса:

(насыщенные углеводороды, или парафины) (по-другому - нафтены) (арены).

Гетероатомные органические соединения

Гетероатомные органические соединения нефти представлены следующими группами:

Минеральные соли

Сырая нефть может содержать до 15 кг/т минеральных солей. Как правило, основные минеральные соли - это хлориды, гидрокарбонаты, йодиды, бромиды, преимущественно, щелочных и щелочноземельных металлов.В результате гидролиза таких солей образуется HCl, которая в свою очередь вызывает коррозию аппаратуры. Поэтому при поставке сырой нефти на нефтеперерабатывающее предприятие, вводят ограничение на содержание солей до 50 мг/л, а на перегонку - не более 5 мг/л.

Вода и механические примеси

В процессе добычи нефти, на поверхность также поступает пластовая (или "нефтяная") вода. В среднем сырая нефть содержит около 200 - 300 кг/т воды. При этом ее содержание с момента начала добычи постепенно увеличивается, порой достигая к концу эксплуатации скважины 90-98%.

Вода в нефти содержится как в чистом виде, так и в форме эмульсий, поэтому ее отделение проводят в два этапа. Основную массу воды отстаивают в специальных отстойных резервуарах, а для отделения эмульсий нефть обрабатывают специальными деэмульгаторами. Окончательное обезвоживание и обессоливание нефти проводят на специальных установках подготовки нефти (УНП) и электрообезвоживающих, обессоливающих установках (ЭЛОУ). Последние как правило сопряжены с блоком первичной перегонки нефти - атмосферно-вакуумной трубчаткой (ЭЛОУ - АВТ).

Механические примеси нефти представляют собой взвешенные частицы песка, известняка и глины.

Попутный нефтяной газ

Попутный нефтяной газ (ПНГ) - смесь газообразных низших предельных углеводородов, растворенных в нефти, которые в свою очередь могут растворять предельные углеводороды с большим числом атомов углерода, а также бензол и толуол. Кроме этого ПНГ может содержать углекислый газ, азот и сероводород. Содержание ПНГ в нефти может достигать 100 м 3 /т.

В процессе добычи, сырую нефть подают в специальные трапы-сепараторы, где ПНГ отделяют путем последовательного снижения давления. Увлеченный вместе с газом конденсат отделяют в промежуточных приемниках. Далее ПНГ отправляют на газоперерабатывающий завод. После таких процедур в нефти, тем не менее, остается около 4% растворенных газов, которые высвобождаются в процессе перегонки.

Серосодержащие соединения в нефти

Сера является наиболее распространенным гетероэлементом в нефтях и нефтепродуктах, и в последних ее количество жестко регламентируется. Содержание серы в нефти варьирует от нескольких сотых процента (например, нефть с месторождений Баку) до 6% (средний процент серы с месторождений Поволжья и Урала). В редких случаях нефть содержит более 10% серы, так на месторождении Пойнт (США) извлекается нефть с содержанием серы 14%.

Серосодержащие соединения неравномерно распределяются по фракциям нефти, и, как правило, их концентрация увеличивается с повышением температуры кипения. Но, в отличие от других гетероэлементов, которые содержаться в основном в тяжелой асфальто-смолистой части нефти, сера в значительном количестве присутствует и в дистиллятных фракциях.

Наиболее часто сера в нефтепродуктах встречается в следующих формах:

элементарная сера
сероводород (H₂S)
меркаптаны (R-SH)
сульфиды (R’-S-R)
дисульфиды (R’-S-S-R)
производные тиофена (C₄H₄S)
высокомолекулярные сернистые соединения
сложные соединения, содержащие также кислород, азот и др.

Меркаптаны

Меркаптаны - одна из самых неблагоприятных примесей нефтепродуктов, так как способствует коррозии, смолообразованию в крекинг-бензинах, а также придает неприятный запах. Содержание меркаптановой серы ограничивается в дизельных топливах - до 0,01 %, вреактивных - до 0,005 %.

Сульфиды и дисульфиды

Сульфиды и дисульфиды - довольно нейтральные по химическим свойствам вещества. Их содержание в бензинах, керосинах и дизельном топливе составляет 50 - 80 % от всех сернистых соединений.

Тиофены

Тиофены - наиболее химически стабильные неуглеводородные соединения, входящие в состав нефтепродуктов. Так, например, в реактивных топливах содержится до 0,08 % тиофеновых соединений, что не влияет на их термическую стабильность.

Вред серосодержащих соединений

Серосодержащие соединения наносят существенный вред, как при переработке нефти, так и при использовании нефтепродуктов. Наличие серы в топливах отрицательно сказывается на их эксплуатационных характеристиках и вызывает следующие нежелательные последствия:

ухудшение детонационных свойств
смолообразование
снижение приемистости к ТЭС (тетраэтилсвинец)
уменьшение стабильности
увеличение нагарообразования
усиление коррозийной активности (износ аппаратуры и оборудования)
ухудшение смазывающих свойств
уменьшение сроков службы каталитических нейтрализаторов
повышение токсичности

Кроме этого, при сгорании сернистых соединений выделяются SO₂ и SO₃, который при гидратации образуют сернистую и серную кислоты. Кислоты способствую коррозии стенок цилиндров и других частей оборудования. Попадание серной кислоты в масла приводит к образованию смолистых продуктов и, как следствие, нагара, ускоряющего износ двигателя.

Пагубно сказывается воздействие серосодержащих соединений на каталитические нейтрализаторы (особенно на полиметаллические ренийсодержащие катализаторы). Отравление сернистыми соединениями с одной стороны ведет к уменьшению активности в отношении реакции ароматизации углеводородов, а с другой, к усилению реакций распада вследствие подавления гидрирующей функции. В совокупности это приводит к ускоренному закоксовыванию катализатора.

Основным процессом, позволяющим удалить нежелательные серосодержащие соединения, является гидроочистка.

В связи с вышесказанным, содержание серы и ее соединений является одной из основных качественных характеристик, как сырой нефти, так и получаемых нефтепродуктов.

Минеральные компоненты нефти.

1. Практически во всех нефтях обнаружены азотсодержащие соединения. При этом содержание азота в нефтях почти никогда не превышает 1%, а в природных битумах может и превышать 1%. Например, в природных битумах Западного Казахстана содержание азота составляет 0,35-3,43%. Азотистые соединения сосредоточены в высококипящих фракциях и особенно тяжелых остатках (> 80%). Бензиновые фракции практически не содержат азота.

Азотсодержащие соединения нефти делят на две большие группы: азотистые основания (анилин, пиридин, хинолин, акридин, фенантридин и их производные) и нейтральные азотистые соединения (пиррол, индол, карбазол и их производные). С повышением температуры кипения нефтяных фракций в них увеличивается содержание нейтральных азотистых соединений и падает содержание основных. Для выделения азотсодержащих оснований используется ряд методов – экстракция водными растворами серной и соляной кислот, сорбция на силикагеле и др. В настоящее время в нефтях и их фракциях выделено более 50 индивидуальных азотистых оснований. Нейтральные азотсодержащие соединения извлекают путем их комплексообразования с галогенидами металлов (хлоридом железа, тетрахлоридом титана). Интересным типом азотсодержащих соединений являются нефтяные порфирины. Порфирины сравнительно легко выделяются из нефти экстракцией полярными растворителями (ацетонитрил, пиридин и др.). Еще одним типом азотистых соединений нефти являются амиды кислот и другие производные аминокислот. Эти соединения обнаружены во многих нефтях, однако выделить индивидуальные амиды пока не удалось.

Общее содержание азота в нефтях и нефтепродуктах можно определять методами Кьельдаля, Дюма и Тер Мюлена.

Содержание азота необходимо знать в нефти и во фракциях, являющихся исходным сырьем для каталитического крекинга, риформинга, а также в остатках для вторичных процессов.

Промышленного использования азотсодержащие соединения нефти не имеют. 2.Смолисто-асфальтеновые вещества (САВ) – это сложная смесь высокомолекулярных соединений темного цвета, присутствующих в нефтях и нефте-продуктах в растворенном состоянии или в виде коллоидных систем. Их содержание в нефтях колеблется в очень широких пределах – от нескольких десятых долей процента до десятков процентов. К САВ относят смолы, асфальтены, карбены, карбоиды, асфальтогеновые кислоты и их ангидриды. Из них в нефти и ее фракциях в наибольших количествах содержатся смолы и асфальтены. При этом обычно смол содержится больше, чем асфальтенов. В зависимости от содержания САВ различают обычные нефти (25%), высоковязкие нефти (25-35%) и природные битумы. Обычные нефти по содержанию САВ можно разделить на три группы: малосмолистые – до 5%, смолистые – от 5 до 15%, высокосмолистые – выше 15%. Выделяют следующие классы природных битумов: мальты, асфальты, асфальтиты, кериты.

Смолы –вязкие малоподвижные жидкости или аморфные твердые тела от темно-коричневого до темно-бурого цвета (с относительной плотностью от 0,99 до 1,08, с молекулярной массой от 450 до 1500). Содержание гетероатомов (О, S,N) колеблется от 3 до 12%. Смолы хорошо растворяются в легком бензине, нефтяных маслах, а также бензоле, эфире и хлороформе. Смолы нестабильны, выделенные из нефти или ее тяжелых остатков могут превращаться в асфальтены, т.е. перестают растворяться в н-алканах С₅-С_8. Для моторных топлив определяют фактические смолы. Н-р, бензин марки А-76 на месте производства может содержать фактических смол не более 5 мг на 100 мл.

Асфальтены –весьма сложные высокомолекулярные, высоко-конденсированные гетероорганические соединения нефти; они представляют собой блестящие хрупкие неплавкие твердые аморфные порошкообразные вещества черно-коричневого цвета. Относительная плотность их выше 1. Средние молекулярные массы асфальтенов могут достигать 5000-6000. Асфальтены растворяются в бензоле, толуоле, пиридине, циклогексане и др. Выделенные из нефти асфальтены обладают сравнительно высокой реакционной способностью. Они легко окисляются, галогенируются , гидрируются до смол и масел и др. На основании указанных реакций из асфальтенов можно получить сорбенты, ионообменные вещества и другие продукты. Образование асфальтенов в ходе окисления тяжелых нефтяных остатков с целью получения битумов является многотоннажным промышленным процессом. Битумы подразделяют на дорожные, строительные, кровельные и специальные. Все они находят широкое применение в соответствующих отраслях народного хозяйства.

В сырых нефтях карбены и карбоиды практически отсутствуют.

Асфальтогеновые кислоты и их ангидриды – это смолоподобные вещества (плотность их >1000 кг/м 3 ).

Содержание САВ вызывает ряд сложностей при разработке, добыче, подготовке, транспорте и переработке нефти. Однако САВ – необходимые компоненты сырья таких процессов нефтепереработки, как получение кокса и битума.

Для исследования САВ используют различные спектральные методы.

3. К минеральным компонентам нефти относят содержащиеся в нефти соли, образованные металлами и кислотами, металлические комплексы, а также коллоидно-диспергированные минеральные вещества. Элементы, входящие в состав этих веществ, часто называют микроэлементами, содержание которых колеблется от 10 -8 до 10 -2 %. В нефтях обнаружено более 60 микроэлементов: щелочные и щелочноземельные металлы (Li,Na,К,Ва,Са,Sr,Mg), металлы подгруппы меди (Cu,Ag,Au), подгруппы цинка (Zn,Cd,Hg), подгруппы бора (В,Al,Ga,In,Tl), подгруппы ванадия (V,Nb,Ta), многие металлы переменной валентности (Ni,Fe,Mo,Co,W,Cr,Mn,Sn и др.), а также типичные неметаллы (Si,P,As,Cl,Br,I и др.).

В нефтях Западного Казахстана различными исследователями обнаружено к настоящему моменту 50 микроэлементов. Среди них наиболее распространены железо, ванадий, медь, цинк, щелочные и щелочно-земельные металлы.

Микроэлементы унаследованы нефтью от исходного нефтематеринского биоорганического материала или привнесены в нефть при ее контакте с вмещающими породами и пластовыми водами.

Элементы, содержащиеся в микроколичествах в нефти, могут находиться в ней в виде мелкодисперсных водных растворов солей, тонкодисперсных взвесей минеральных пород, а также в виде химически связанных с органическими веществами комплексных или молекулярных соединений.

Характерной особенностью нефти является то, что в ней ванадий и никель встречаются в значительно больших концентрациях, чем другие элементы. Ванадий и никель практически полностью сконцентрированы в смолисто-асфальтеновой части нефти, т.е. во фракциях, выкипающих при температуре выше 350 0 С.

Среди казахстанских нефтей высоким содержанием ванадия и никеля отличаются нефти месторождений Каражанбас, Каламкас, Северное Бузачи, Кара Арна. Содержание ванадия в них доходит до 0, 033%, а никеля – до 0,01%.

Наиболее изученными соединениями этих металлов являются порфириновые комплексы (до 50% ванадия и никеля).В зависимости от летучести порфириновых комплексов, эти металлы могут быть обнаружены в дистиллятных фракциях, но, как правило, концентрируются в смолистых (никельпорфирины) и асфальтеновых (ванадилпорфирины) фракциях нефти.

Несмотря на малое содержание в нефти, микроэлементы значительно влияют на процессы ее переработки и дальнейшее использование нефтепродуктов. Поэтому для правильной организации технологического процесса необходимо знать состав и количество микроэлементов. В нефтяных топливах содержание ванадия не должно превышать 0,0002-0,0004%. Ограничения содержания ванадия в топливах связаны с ванадиевой коррозией, возникающей на стенках камер сгорания газовых турбин и топочных устройств.

Металлы в нефтях и нефтепродуктах можно определять химическими, физико-химическими и физическими методами. Современными методами определения металлов в нефтях и нефтепродуктах являются атомно-спектрометрические методы анализа. Эти методы позволяют определять металлы в широком диапазоне их концентраций. Они характеризуются высокой чувствительностью и селективностью, доступностью и относительно недорогой аппаратурой.

Контрольные вопросы:

1. Назовите типы азотсодержащих соединений.

2. Дайте характеристику смолам.

3. Охарактеризуйте асфальтены (состав, свойства, применение).

4. Что относят к минеральным компонентам нефти?

1. Эрих В.Н., Расина М.Г., Рудин М.Г. Химия и технология нефти и газа. - Л., Химия, 1972, 464 с.

2. Химия нефти и газа. Под ред. Проскурякова В.А., Драбкина А.Е. -Л., Химия, 1989.

Читайте также: