Способ деметаллизации металлсодержащего углеводородного сырья, в том числе тяжелых нефтей, нефтебитуминозных пород и нефтяных остатков

(51) 10 32/00 (2006.01) 10 25/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ металлсодержащего углеводородного сырья, в том числе тяжелых нефтей, нефтебитуминозных пород и нефтяных остатков. Технический результат при использовании предлагаемого изобретения заключается в расширении функциональных возможностей способа,в частности,расширенной деметаллизации обеспечения условий сорбирования большого числа металлопримесей хрома,кобальта и других металлов в металлсодержащем углеводородном сырье и в повышении степени деметаллизации. В качестве металлсодержащего материала используют природный мелкодисперсный алюмосиликат, перед нагревом реакционную смесь подвергают дополнительному микроволновому воздействию частотой 2300-2450 МГц в течение 1530 мин, а последующий нагрев осуществляют до температуры 180-250 С.(72) Нуржанова Сауле Бакировна Сыздыков Толеген Дауренгалиевич Калау Тулеген Малик(54) СПОСОБ ДЕМЕТАЛЛИЗАЦИИ МЕТАЛЛСОДЕРЖАЩЕГО УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ, В ТОМ ЧИСЛЕ ТЯЖЕЛЫХ НЕФТЕЙ,НЕФТЕБИТУМИНОЗНЫХ ПОРОД И НЕФТЯНЫХ ОСТАТКОВ Изобретение относится к нефтехимии, а более конкретно к способам деметаллизации металлсодержащего углеводородного сырья, в том числе тяжелых нефтей, нефтебитуминозных пород и нефтяных остатков. В связи с естественным истощением запасов легкого углеводородного сырья (легких нефтей) возникла необходимость добычи, транспортировки и переработки металлсодержащего углеводородного сырья, в том числе, тяжелых нефтей (например,нефти Каражанбасского месторождения в Казахстане), нефтебитуминозных пород и нефтяных остатков. Все они отличаются высокой вязкостью,плотностью, повышенным содержанием в составе Со, ,и других металлов, серы, азота и прочих компонентов. Известно также, что металлорганические соединения, способные к ассоциативным взаимодействиям между собой,смолами и асфальтенами, создают значительные технологические трудности, в том числе, коррозию контактных поверхностей технологического оборудования, транспортных трубопроводов и резервуаров. Известны различные способы деметаллизации /Журнал Нефтехимия, 1999, т.39,6, с.403-413. Металлы в нефтях. Основные аспекты исследования и способы удаления (обзор) В.Р.Антипенко/, а именно, термодеструкция нефтяных остатков при температурах выше 400 С в присутствии катализаторов гидрогенизация адсорбционные и адсорбционно-каталитические способы, где в качестве адсорбента, на котором сорбируются различные металлы (,и др.),применяются пылевидные и порошкообразные природные рудные и нерудные материалы и отходы их переработки (железнорудный концентрат огарок обжига колчедана, глины, горелая порода,сажа, аэрогель), а также отработанный катализатор крекинга. Недостатком известных способов является низкая степень деметаллизации, значительные энергетические и финансовые затраты из-за использования в технологических циклах высоких температур и давлений,дорогостоящих катализаторов, дополнительного оборудования на зачистку транспортных коммуникаций и емкостей хранения. Нормы загрязнений от отходящих газов не всегда соответствуют требованиям экологической безопасности. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предполагаемому является Способ извлечения ванадия из нефтепродуктов /По А.с. СССР 1572035 МКИ 5 С 22 В 34/22, 1988/. Данный способ принят за прототип к предлагаемому. В соответствии с известным способом осуществляют смешивание углеводородного сырья с металлсодержащим материалом, нагрев, остывание и фильтрацию полученной реакционной смеси с последующим отделением металлсодержащего концентрата от деметаллизованного углеводородного сырья. При этом, в качестве металлсодержащего материала,используют 2 марганецсодержащий материал, в частности отходы гидрометаллургической переработки конвертерных ванадиевых шлаков, содержащих марганец и ванадий в молярном соотношении (2-4)1, а нагрев реакционной смеси осуществляют в течение 2 час при температуре 350 С в автоклаве. Известный способ имеет недостатки. Так, с его помощью нельзя сорбировать большинство металлопримесей, в частности, С, Со и другие. Необходимость создания и поддержания в технологическом процессе деметаллизации высоких температур требует специального дорогостоящего оборудования. В результате применения известного способа остаются труднофильтруемые осадки, что создает дополнительные препятствия к практическому использованию способа. Технический результат при использовании предлагаемого изобретения заключается в расширении функциональных возможностей способа,в частности,расширенной деметаллизации обеспечения условий сорбирования большого числа металлопримесей хрома,кобальта и других металлов в металлсодержащем углеводородном сырье и в повышении степени деметаллизации. Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе деметаллизации углеводородного сырья, в том числе, тяжелых нефтей, нефтебитумных пород и нефтяных остатков,включающем смешивание углеводородного сырья с металлсодержащим материалом, нагрев, остывание и фильтрацию полученной реакционной смеси с последующим отделением металлсодержащего концентрата от деметаллизованного углеводородного сырья,в качестве металлсодержащего материала используют природный мелкодисперсный алюмосиликат, перед нагревом реакционную смесь подвергают дополнительному микроволновому воздействию частотой 2300-2450 МГц в течение 15-30 мин, а последующий нагрев осуществляют до температуры 180-250 С. Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что в качестве металлсодержащего материала используют природный мелкодисперсный алюмосиликат, перед нагревом реакционную смесь подвергают дополнительному микроволновому воздействию частотой 2300-2450 МГц в течение 15-30 мин, а последующий нагрев осуществляют до температуры 180-250 С. Таким образом,заявляемый способ соответствует критерию изобретения новизна. Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной и смежных областях техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения существенные отличия. В соответствии с предлагаемым способом смешивают углеводородное сырье с металлсодержащим материалом,в качестве которого используют природный мелкодисперсный алюмосиликат, например, продукт гравитационного отделения алюминия от полиметаллических руд. Перед нагревом полученную реакционную смесь подвергают дополнительному микроволновому воздействию частотой 2300-2450 МГц в течении 1530 мин, осуществляют нагрев реакционной смеси до температуры 180-250 С, охлаждают до комнатной температуры и фильтруют с отделением металлсодержащего концентрата от деметаллизованного углеводородного сырья. Пример осуществления способа. 80 г высоковязкой нефти(например,месторождения Каражанбас Казахстана) плотностью - 0,931 г/см 3 и вязкостью - 159,1 мм 2/с с исходным содержанием в ней металлов 0,23 масс. ванадия , 0,017 никеля , 0,013 хрома (С) смешивают с 10 г катализатора в виде металлсодержащего материала (алюмосиликата, как конечного продукта гравитационного отделения алюминия от полиметаллических руд). Полученную реакционную смесь подвергают микроволновому воздействию частотой 2450 МГц в течение 20 мин. Далее реакционную смесь обрабатывают, например,в автоклаве, при температуре 180 С и давлении 3 атм., после чего охлаждают до комнатной температуры и фильтруют. В результате получено- нефти в количестве 77 г с остаточной концентрацией металлов, масс. ванадия 0,0011, никеля 0,003, хрома (С) 0,006. Степень деметаллизации (по , , С) составила 96. В результате микроволнового воздействия на реакционную смесь произошла механо-химическая активация нефтяной дисперсной системы с реструктуризацией смол и асфальтенов, а,следовательно, переход металлкомпонентов на поверхность металлосодержащего материала(аллюмосиликата). Поскольку отдельные металлы, например, ванадий и никель в нефтях являются естественными катализаторами, то за счет обменного связывания с введенным катализатором в виде алюмосиликатного материала (алюмосиликата) происходят изменения коэффициентов распределения неорганических компонентов в нефтяной среде,что позволяет выделить металлкомпоненты из нефти без изменения физикохимических свойств и структурного состава поступающей на переработку нефти. Использование температурного режима в 180-250 С обусловлено разрушением физических и химических связей между дисперсными частицами и перераспределением углеводородных частиц из дисперсной фазы в дисперсионную среду. При этом,понижение температуры ниже 180 С привело бы к снижению эффективности процесса реструктуризации нефтяной дисперсной системы, а повышение температуры выше 250 С увеличило бы коксообразующую способность углеводородов, что,как известно, снижает выход легких фракций. Соблюдение температурного режима в 180-250 С позволило всего этого избежать. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ деметаллизации углеводородного сырья,в том числе тяжелых нефтей, нефтебитумных пород и нефтяных остатков, включающий смешивание углеводородного сырья с металлсодержащим материалом, нагрев, остывание и фильтрацию полученной реакционной смеси с последующим отделением металлсодержащего концентрата от деметаллизованного углеводородного сырья,отличающийся тем,что в качестве металлсодержащего материала используют природный мелкодисперсный алюмосиликат, перед нагревом реакционную смесь подвергают дополнительному микроволновому воздействию частотой 2300-2450 МГц в течение 15-30 мин, а последующий нагрев осуществляют до температуры 180-250 С.