ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ КАВИТАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ ТЕМНЫХ НЕФТЕПРОДУКТОВ НА СОДЕРЖАНИЕ В НИХ СЕРЫ
Аннотация
В работе рассмотрено влияние условий проведения кавитационной обработки тёмных нефтепродуктов (мазута, гидроочищенного вакуумного газойля и газойля каталитического крекинга) на содержание в них серы. Обработку нефтепродуктов проводили в гидродинамическом режиме, используя для этого аппарат ДА-1. В ряде случаев, для усиления эффекта обработки, сырье предварительно насыщали воздухом, пропан-бутановой фракцией или компаундировали с декалином. Отмечено, что кавитационная обработка образца приводила к снижению содержания в нем серы. Установлена связь межу условиями обработки (давлением, создаваемым в аппарате, количеством циклов воздействия, компаундирования образца с газами или декалином) и снижением содержания серы – оно было тем больше, чем «жестче» было воздействие. Изменение содержания серы было неравномерным в различных фракциях. Во всех случаях оно снижалось во фракциях с температурой кипения выше 480 °С. При этом, в ряде случаев (в зависимости от условий воздействия), во фракциях с меньшими температурами кипения отмечалось увеличение содержания серы. Такой характер изменения содержания серы в образце, особенно в высококипящих фракциях, позволяет предположить локализацию пузырьков кавитации на поверхности сложных структурных единиц нефтяной дисперсной системы, сформированных смолами и асфальтенами (характеризующихся наибольшим содержанием гетероатомных структур), их деструкцию и миграцию образовавшихся серосодержащих компонентов во фракции с меньшими температурами кипения. Установлено, что при использовании пропан-бутановой фракции (по сравнению с воздухом) достигается большая эффективность обработки, что, вероятно, связано с большей растворимостью газообразных углеводородов в нефтепродуктах.
Для цитирования:
Пешнев Б.В., Никишин Д.В., Николаев А.И., Королев А.Н. Влияние условий кавитационной обработки темных нефтепродуктов на содержание в них серы. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 12. С. 104-112. DOI: 10.6060/ivkkt.20256812.7170.
Литература
Mullakaev M.S., Saltykov A.A., Saltykov Yu.A., Mul-lakaev R.M., Rayanov A.R., Prachkin V.G. Analysis of the existing acoustic equipment and technologies of its application to enhanced oil recovery. Geologiya, Geofizika Razrab. Neft. Gaz. Mestorozhd. 2019. N 10. P. 60-70 (in Russian). DOI: 10.30713/2413-5011-2019-10(334)-60-70.
Promtov M.A., Gatapova N.Z., Borschev V.YA., Koliukh A.N., Stepanov A.YU., Sheina O.A. The influence of hydropulse processing on rheological oil parameters. Vestn. TGTU. 2020. V. 26. N 2. P. 243-253 (in Russian). DOI: 10.17277/vestnik.2020.02.pp.243-253.
Grumondz V.T. Nanotechnology of oil refining using physical-chemical phenomena of bubble cavitation. Vestn. Nizhegorod. Univ. im. N.I. Lobachevskogo. 2011. N 4 (5). P. 2120-2122 (in Russian).
Torkhovsky V.N., Antonyuk S.N., Vorobyev S.I., Nikolaeva M.V. Transformation of short-chain n-alkanes under treatment of hydrodynamic cavitation. Tonkie Khim. Tekhnol. 2017. V. 12. N 5. P. 65-70 (in Russian). DOI: 10.32362/2410-6593-2017-12-5-65-70.
Song G., Wang D., Zhang Z., Liu M., Xu Q., Zhao D. Novel ultrasonic-assisted method for enhanced yield of light oil in the thermal cracking of residual oil. Ultrason. Sonochem. 2018. V. 48. P. 103-109. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2018.05.029.
Nadirov N.K., Shirinskih A.V., Nurzhanova S.B., Solodova E.V., Tanybaeva A.K., Zaitova S.T. Processing technology of heavy hydrocarbons raw by mechano-wave method. Vestn. Evraz. Nauki. 2019. V. 11. N 6. P. 91-98 (in Russian).
Yessentayeva N.A. Cavitation treatment of heavy oil. Proceedings of the II International Scientific and Practical Congress on Science and Technology 2022. Petrozavodsk. 2022. P. 179-183 (in Russian).
Khamidullin R.F., Kharlampidi Kh.E., Nikulin R.M., Sitalo A.V., Sharaf F.A. Increasing yield of light distillates by activation of oil stock. Khim. Tekhnol. Topliv. 2016. N 6 (598). P. 29-34 (in Russian). DOI: 10.1007/s10553-017-0759-9.
Promtov M.A. Prospects of Cavitation Technologies Application for Intensification of Chemical Technological Processes. Vestn. TGTU. 2008. V. 14. N 4. P. 861-869 (in Russian).
Terenteva V.B., Peshnev B.V., Nikolaev A.I. Hydrodynamic activation of heavy oil residues. Tonkie Khim. Tekhnol. 2021. N 16 (5). P. 390-398 (in Russian). DOI: 10.32362/2410-6593-2021-16-5-390-398.
Arsentev S.D. Sonochemical Transformations of Methane and Ethylene in Aqueous Solutions under Condi-tions of Cavitation. Russ. J. Phys. Chem. A. 2020. V. 94. N 9. P. 1811-1815. DOI: 10.1134/S0036024420090022.
Batoeva A.A., Khandarkhaeva M.S., Sizykh M.R., Ryazantsev A.A. Cavitational Activation of the Galvano-chemical Oxidation of Phenol. Russ. J. Appl. Chem. 2010. V. 83. N 1. P. 72-75. DOI: 10.1134/S1070427210010155.
Ivantsova N.A. Oxidation of phenol by ultrasonic action in the presence of hydrogen peroxide. Naukosfera. 2020. N 12 (2). P. 214-218 (in Russian).
Dudkin D.V., Fedyaeva I.M., Zhuravleva L.A. Chemical transformations of isoalkanes on aluminum oxide un-der hydrodynamic cavitation action of water media. Vestn. TvGU. Ser. Khimiya. 2020. N 3 (41). P. 88-101 (in Russian). DOI: 10.26456/vtchem2020.3.10.
Kukharchuk I.G. Ultrasonic action on hydrocarbon fuel components. Ves. Nats. Akad. Nav. Belarusi. Ser. Fiz.-Tekhn. navuk. 2015. N 2. P. 77-81 (in Russian).
Dudkin D.V., Fedyaeva I.M., Zhuravleva L.A. Chemical transformations of n-alkanes under the hydrodynamic cavitation effect of aqueous media. Sat. tr. of the International scientific forum "Science and Innovation – modern concepts". Moscow. 2020. P. 158-166 (in Russian).
Suryawanshi N.B., Bhandari V.M., Sorokhaibam L.G., Ranade V.V. Non-catalytic Deep Desulphurization Pro-cess using Hydrodynamic Cavitation. Sci. Rep. 2016. V. 6. 33021. DOI: 10.1038/srep33021.
Suryawanshi N.B., Bhandari V.M., Sorokhaibam L.G., Ranade V.V. Developing techno-economically sustaina-ble methodologies for deep desulfurization using hydro-dynamic cavitation. Fuel. 2017. V. 210. P. 482-490. DOI: 10.1016/j.fuel.2017.08.106.
Ju H.-J., Jeon S.-K. Effect of Ultrasound Irradiation on the Properties and Sulfur Contents of Blended Very Low-Sulfur Fuel Oil (VLSFO). J. Marine Sci. Eng. 2022. V. 10. P. 980. DOI: 10.3390/jmse10070980.
Sunagatullin R.Z., Kutukov S.E., Golianov A.I., Chetvertkova O.V., Zverev F.V. Control of oil rheological properties by exposure to physical methods. Neft. Khoz-vo. 2021. N 1. P. 92-97 (in Russian). DOI: 10.24887/0028-2448-2021-1-92-97.
Akhmetov S. A., Serikov T. P., Kuzeev I. R., Bayazitov M. I. Technology and equipment of oil and gas refining processes. St. P.: Nedra. 2006. 868 p. (in Russian).
A short reference book of physico-chemical quantities. Ed. by K.P. Mishchenko, A.A. Ravdel. L.: Khimiya. 1974. 200 p. (in Russian).
Syrkin Ya.K., Dyatkina M.E. Chemical bond and structure of molecules. M., L.: Goskhimizdat. 1946. 591 p. (in Russian).
Liu J., Yang F., Xia J., Wu F., Pu C. Mechanism of Ultrasonic Physical−Chemical Viscosity Reduction for Different Heavy Oils. ACS Omega. 2021. V. 6. N 3. P. 2276-2283. DOI: 10.1021/acsomega.0c05585.
Nabiullin N.N., Solodova N.L., Fakhrutdinov R.Z., Gizzatullin E.A. Acoustic effect on petroleum raw materials. Collection of the All-Russian scientific and practical conference of students, postgraduates, young scientists and specialists "Energy saving and innovative technologies in the fuel and energy complex". Tyumen. 2013. P. 150-154. (in Russian).
Taheri-Shakib J., Shekarifard A., Naderi H. The experimental investigation of effect of microwave and ultra-sonic waves on the key characteristics of heavy crude oil. J. Analyt. Appl. Pyrol. 2017. V. 128. P. 92–101. DOI: 10.1016/j.jaap.2017.10.021.
Torkhovsky V.N., Antonyuk P.S., Antonyuk S.N., Vorobyov S.I. The use of hydrodynamic cavitation to in-crease the depth of selection of vacuum distillates in the processing of bituminous hydrocarbons. Collection of tr. "Unconventional natural resources, innovative technologies and products". Moscow. 2016. V. 23. P. 81-85. (in Russian).
Vinokurov V.A., Frolov V.I., Krestovnikov M.P., Lesin S.V., Shishkin Yu.L. Investigation of the effect of wave action on oil. Neftepererab. Neftekhim. Nauch.-Tekhn. Dostizh. Peredovoj Opyt. 2012. N 8. P. 3-8 (in Russian).
Vorobyev S.I., Torhovsky V.N., Tutorsky I.A., Kazmaly I.K. Mechanodestruction of raw oil hydrocarbons by highpressure disintegrator. Vestn. MITHT. 2008. V. 3. N 3. P. 78-85 (in Russian).
Nikishin D.V., Peshnev B.V., Nikolaev A.I., Shebarshinova P.M. Intensification process of cavitation treatment of the heavy oil feedstock. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 9. P. 111-117 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20246709.7012.
Safina I.R., Ibragimova D.A., Yaushev E.A., Khismiev R.R. Application of the SARA analysis method to charac-terize petroleum dispersed systems. Vestn. Kazan. Tekhnol. Univ. 2014. V. 17. N 24. P. 212-213 (in Russian).
Vitenko T.N., Gumnitsky Ya.M. The mechanism of activating action of hydrodynamic cavitation on water. Khim. Tekhnol. Vody. 2007. V. 29. N 5. P. 422–432 (in Russian). DOI: 10.3103/S1063455X07050037.
Ershov M.A., Mullakaev M.A., Baranov D.A. Reduction of viscosity of paraffinic oils by treatment in a hy-drodynamic flow reactor. Oborud. Tekhnol. Neftegaz. Kompleksa. 2011. N 4. P. 22-26 (in Russian).
Nikolaev A.I., Peshnev B.V., Alhamedi M.H.I. Cavitation treatment of watered oil products. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 7. P. 94-99. DOI: 10.6060/ivkkt.20226507.6611.
