СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАТОВ МЕТАЛЛОВ ИЗ НЕФТИ
METHOD OF EXTRACTING METAL CONCENTRATES FROM OIL

Изобретение относится к способу переработки нефтяного сырья с предварительным извлечением металлов. Способ может быть использован на нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятиях, с последующим участием предприятий вторичной металлургии.
Известен способ деасфальтизации и деметаллизации тяжелого нефтяного сырья (патент RU №2610525, опубл. 13.02.2017) включающий ультразвуковую обработку исходной нефти с выделением легкой и тяжелой фракций с последующим извлечением из тяжелой фракции соединений металлов, отличающийся тем, что исходную нефть смешивают с водой и керосином, полученную смесь обрабатывают ультразвуком с частотой в пределах от 22 до 44 кГц от 5 до 10 минут, затем легкую фракцию отправляют на переработку, а тяжелую фракцию смешивают с водой и химическим экстрагентом, полученную суспензию обрабатывают ультразвуком с частотой в пределах от 22 до 44 кГц от 10 до 20 минут, затем тяжелую фракцию отправляют на кавитационную обработку, где осуществляют выделение асфальтеновой фракции и легкой фракции, легкая фракция после кавитационной обработки объединяется с легкой фракцией после ультразвуковой обработки, а асфальтеновая фракция, ассоциированная с металлами, поступает на обогатительный передел для дальнейшего извлечения металлов.
Недостатком данного способа является низкая величина извлечения тяжелых металлов, заявляемая автором в пределах 60%. На выделение металлов на обогатительные предприятия поступают органические соединения, что увеличивает стоимость конечного продукта, когда проще и удобнее получать металлы из их водных растворов.
Известен способ деметаллизации тяжелого нефтяного сырья (патент RU №2611416, опубл. 22.02.2017), по которому тяжелую нефть или мазут пропускают через неподвижный слой адсорбента при температуре 300-600°С, скорости подачи сырья через адсорбент 0,5-2 г-сырья/г-адсорбента/ч, в присутствии водорода, подаваемого под давлением 4-7 МПа, отличающийся тем, что используют адсорбент, состоящий из гамма-оксида алюминия, полученного с помощью темплатного синтеза, содержащего макропоры, образующие регулярную пространственную структуру, причем доля макропор с размером в диапазоне от 50 нм до 500 нм составляет не менее 30% в общем удельном объеме пор.
Недостатками данного способа является использование водорода под давлением, что повышает риски и опасности в технологии, так же подобный сорбент трудно и дорого подвергать процессу регенерации.
Известен способ удаления металлов из потока углеводородов (патент RU №2245354, опубл. 27.01.2005), заключающийся в контакте потока углеводородов с адсорбентом, содержащим от 50 до 97 вес.% оксида алюминия и от 50 до 3 вес.% щелочноземельных оксидов, выбранных из оксидов кальция и магния, с весовым отношением оксидов от 10:1 до 50:50, причем адсорбент имеет величину поверхности по БЭТ не менее 100 м2/г.
Недостатками данного способа являются высокие температуры, необходимые для проведения процесса сорбции и продолжительное время контакта с активным веществом, что замедляет полный цикл переработки углеводородного сырья.
Известен способ выделения концентрата ценных металлов из тяжелого нефтяного сырья (патент RU №2631702, опубл. 26.09.2017), включающий экстракцию тяжелого нефтяного сырья растворителем - сверхкритическим диоксидом углерода с добавлением от 10 до 30% мае. от массы растворителя жидкого органического модификатора, выбираемого из ряда метанол, этанол, ацетон, ацетонитрил, этилацетат, н-гептан, толуол, о-ксилол, при температуре от 40 до 70°С и давлении от 150 до 400 бар, выбираемых таким образом, чтобы плотность диоксида углерода была не ниже 0,8 г/мл, с получением смолисто-асфальтенового остатка, отгонку растворителя, сжигание смолисто-асфальтенового остатка при температуре от 900 до 1300°С с коэффициентом избытка воздуха от 1,1 до 1,3 и выведение золошлаковый остатка как концентрата ценных металлов.
Недостатком способа является необходимость в использовании дополнительных топочных систем и многокомпонентность смеси экстрагента, что затрудняет его регенерацию и восполнение в системе.
Известен способ деметаллизации тяжелого нефтяного сырья (патент РФ №2611416, опубл. 22.02.2017), в соответствии с которым исходное тяжелое нефтяное сырье смешивают с органическим растворителем, обеспечивающим полное растворение всех компонентов исходного нефтяного сырья и образование однородного гомогенного раствора, при этом соотношение органического растворителя с исходным нефтяным сырьем и температуру смешивания выбирают из условия обеспечения полного смешивания компонентов, предотвращения испарения органического растворителя и отсутствия эффектов расслоения фаз полученной смеси и затем осуществляют противоточное контактирование полученной смеси с диоксидом углерода в условиях, обеспечивающих нахождение диоксида углерода в сверхкритическом состоянии, а именно при температуре 50-100°С, давлении 100-350 бар и массовом соотношении диоксид углерода : тяжелое нефтяное сырье от 13:1 до 35:1 с последующим отделением легких экстрагированных углеводородных компонентов с пониженным содержанием металлов от тяжелых компонентов исходного нефтяного сырья.
Недостатком данного способа является его многоступенчатость, высокая температура нагревания смеси, большой расход растворителя, который не регенерируется в процессе производства. Техническим результатом является создание способа извлечения концентратов цветных металлов из сырой нефти.
Известен способ удаления кальция из сырой нефти (патент РФ №2379330, опубл. 20.01.2010 г.), принятый за прототип, согласно которому производят контактирование упомянутой жидкой углеводородной среды с водной средой для образования эмульсии, в которой после разделения упомянутой эмульсии, по меньшей мере часть упомянутого отделенного содержащего кальций комплекса остается в упомянутой водной среде; и с. контактирование упомянутой водной среды с водорастворимым или вододиспергируемым полимером.
Недостаток данного способа заключается в том, что технология предусматривает получение только одного целевого продукта, не является универсальной или адаптируемой для других металлов.
Техническим результатом является создание способа извлечения концентратов цветных металлов из сырой нефти.
2
4
Технический результат достигается тем, что в качестве углеводородной среды используют тяжелую нефть и воду в объемном соотношении 1:1, которую помещают в камеру реактора окисления, где производят нагревание смеси до температуры от 15 до 25°С, доводят значение Ph водным раствором серной кислоты HSO до значения от 2,8 до 3,2, с продувкой воздухом, под давлением 1 атм. в течение не менее двух минут, образовавшуюся эмульсию подвергают разделению в центрифуге с образованием твердой фазы, в виде концентрата металлов, который отправляется на дальнейшую переработку, водный раствор кислоты, направляют обратно в производственный цикл и органической фазы - нефти, которая направляется на дальнейшую переработку на НПЗ.
Способ поясняется следующей фигурой:
фиг. 1 - технологическая схема извлечения металлов из нефти.
2
4
Способ реализуется следующим образом. Нефть предварительно подвергается качественному и количественному анализу на наличие цветных металлов, определяется суммарное содержание металлов. Далее нефть и равное по объему количество воды помещается в камеру реактора окисления, снабженную соплами для подачи воздуха в критическом режиме и возможностью его подогревания извне. Нагреваем смесь до диапазона температур от 15 до 25°С, доводим с помощью серной кислоты (HSO) до значения Ph от 2,8 до 3,2. Продуваем воздухом, находящимся под давлением 1 атм. (избыточная), причем скорость истечения из отверстия составляет критическую величину. Продувка проводится в течение двух минут. Образующаяся эмульсия подвергается разделению в центрифуге. В результате образуется твердая фаза - пульпа, которая является концентратом металлов, таких как железо, никель, алюминий, цинк и др., которая идет на дальнейшие обогатительные или металлургические процессы; водный раствор кислоты (для дальнейшей переработки возвращению в цикл и органическая фаза (нефть для дальнейшей переработки). Извлечение составляет 85%.
Способ поясняется следующими примерами. Образец тяжелой сырой нефти подвергли качественному и количественному анализу на предмет обнаружения металлов, данные представлены в Таблице 1.
Технология проведение эксперимента остается неизменной, согласно описанному способу. Для получения данных и возможности определения оптимальных параметров извлечения был проведен ряд экспериментов по подбору условий, согласно параметрам в Таблице 2.
Исходя из данных в таблицы 2 выводится оптимальный режим, с минимальными затратами на нагревание системы и расходом кислоты. После установления оптимальных параметров, полученный концентрат анализируется на наличие и количество извлеченных металлов, результат в Таблице 3.
Благодаря предлагаемому способу достигаются следующие эффекты: выделение концентратов цветных металлов, готовых для дальнейшего металлургического передела. Улучшение качества нефтяного сырья, поступающего на нефтеперерабатывающие предприятия.