Изменение состава н-алканов нефти после воздействия электромагнитного поля

Р. А. Галимов, Р. Н. Марданшин, Л. Е. Фосс ИЗМЕНЕНИЕ СОСТАВА Н-АЛКАНОВ НЕФТИ ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

Ключевые слова: нефть, парафиновые углеводороды, электромагнитное поле.

В составе активированной электромагнитным полем в течение 60 мин нурлатской нефти хроматографически не фиксируются низко- и высокомолекулярные н-алканы с длиной цепи меньше С15 и больше С24. В исходной нефти идентифицируются н-алканы состава С9-С32. В результате хранения в течение 30 суток проб активированных нефтей состав н-алканов вновь претерпевает изменения. В частности, состав н-алканов расширяется - фиксируются н-парафины с числом атомов углерода Ci3-C28.

Keywords: oil, paraffin hydrocarbons, electromagnetic field.

In the composition of Nurlat oil activated by electromagnetic field during 60 minutes using chromatography didn’t fix any low and high molecular weight of n-alkanes with chain length less than C15 and more C24. In the base oil n-alkanes of C9-C32 are identified. After storage samples of activated oil during 30 days the chemical composition of n-alkanes again changes. In particular it extends and n-paraffin Ci3-C28 are fixed.

В литературе описано изменение состава н-алканов нефти в нескольких случаях. Известна вариация состава н-парафинов в случае вторичных методов увеличения нефтеотдачи - выпадения их в пласте при контакте с холодной водой [1, 2]. При микробиологическом методе увеличения нефтеотдачи н-алканы с длиной цепи меньше С9 не затрагиваются, но могут быть окислены. Наоборот, н-парафины с числом атомов в молекуле от 10 до 16 наиболее чувствительны к воздействию бактерий. С возрастанием числа атомов углерода в молекуле н-парафина выше С16 активность процесса микробиологической депарафинизации падает [3].

Применение волновых воздействий для предварительной обработки нативных нефтей способствует аналогичному эффекту [4]. К числу подобных обработок относится активация нефтей в постоянном [5] и переменном магнитных полях [6]. Вследствие изменения состава нефти наблюдается увеличение выхода светлых фракций, смещение температурных порогов фракций, понижение или повышение вязкости, дисперсности системы и т.д.

Цель работы - исследование изменения состава н-алканов в результате активации нефти в электромагнитном поле.

Экспериментальная часть

Исследование проводили на установке, состоящей из трехзонного генератора переменного магнитного поля, работающего на электрическом токе. Частота тока промышленная - 50 Гц, рабочее напряжение переменного тока - 150 В, сила тока - 20 А, потребляемая мощность генератора -3,3 кВт. Объем реактора - 0,54 дм3. Максимальное время эксперимента - 60 мин. Режим работы -статический. Нефть отделялась от генератора магнитного поля и центра установки диамагнитным

материалом.

В качестве сырья использовали нефть Нурлатского месторождения. Плотность нефти при 200С - 905 кг/м3, кинематическая вязкость при 200С - 72,9 мм2/с, температура начала кипения -73,00С.

Хроматографический анализ нефти проводили на приборе «Цвет-5» с пламенно-ионизационым детектором. Колонка стальная, насадочная 2,5х3*10-4 м. Неподвижная жидкая фаза

- СКТФТ-50, нанесенная на хроматон К-А'^НБМС. Программирование температуры от 800С до 3100С со скоростью подъема 3,00С/мин. Относительное содержание парафиновых углеводородов рассчитывали методом внутренней стандартизации.

Обсуждение результатов

На рис.1-5 представлены хроматограммы исходной нурлатской (Рис.1), активированных в электромагнитном поле в течение 8 мин (Рис.2), 60 мин (Рис.3) и после их хранения 30 суток (Рис.4 и 5) соответственно. Расшифровка хроматограмм сведена в табл. 1.

Время, мин

Рис. 2 - Хроматограмма активированной в переменном магнитном поле нурлатской нефти в течение 8 мин

Время, мин

Рис. 3 - Хроматограмма активированной в переменном магнитном поле нурлатской нефти в течение 60 мин

Время, мин

Рис. 4 - Хроматограмма активированной в переменном магнитном поле нурлатской нефти в течение S мин, после ее хранения 30 суток

Время, мин

Рис. 5 - Хроматограмма активированной в переменном магнитном поле нурлатской нефти в течение 60 мин, после хранения 30 суток

Таблица 1 - Индивидуальный состав алканов нурлатской нефти

Число атомов углерода в молекуле Содержание, % мас.

Время активации, мин

0 S S' б0 60'

9 2,7 2,8 4,8 - -

10 2,3 2,1 3,7 - -

11 2,5 2,1 1,1 - -

12 2,8 2,3 2,1 - -

13 4,0 3,3 2,2 - 2,7

14 4,5 4,5 3,9 - 1,8

15 4,б 4,5 3,0 - 4,4

1б 4,б 4,4 3,7 7,9 1,8

17 4,б 4,8 4,б 7,4 4,4

18 4,2 4,2 4,1 4,1 2,7

19 4,9 4,8 4,б 11,0 5,3

20 4,5 4,5 4,б 8,4 3,5

ХС9-С20 4б,2 44,3 42,4 3S,S 2б,б

21 4,0 4,5 4,4 10,5 4,4

22 4,4 4,5 4,4 9,5 б,2

23 3,4 3,1 3,5 13,2 3,5

24 2,9 3,1 3,1 9,5 2,7

25 3,2 3,1 3,1 - 5,3

2б 2,4 2,7 3,3 - 8,0

27 1,9 1,7 2,1 - б,2

28 2,4 1,3 2,2 - 3,5

29 1,б 1,б 1,3 - -

30 1,5 2,0 1,4 - -

31 0,9 1,4 1,5 - -

32 0,8 1,1 - - -

£С21-Сз2 29,2 31,1 30,3 42,7 39,S

^н-алканов 75,4 75,4 72,7 S1,5 бб,4

1С9-С20 - легкие н-алканы, ^С21-С32 - тяжелые н-алканы.

Как видно из рис.1-5, в результате электромагнитной обработки в составе нефти снижается содержание н-алканов. Чем больше время активации нефти в электромагнитном поле, тем заметнее изменения в составе парафиновых углеводородов (см. табл. 1). Так, после

воздействия электромагнитного поля в течение б0 мин в нурлатской нефти хроматографически не фиксируются низко- и высокомолекулярные н-алканы с длиной цепи менее С15 и более С24. В исходной нефти идентифицируются парафиновые углеводороды состава С21--С32.

После обработки нурлатской нефти в электромагнитном поле в течение 8 мин суммарное содержание легких н-алканов, к которым относятся углеводороды С9-С20 снижается с 4б,2% мас. до 44,3% мас. В то же время суммарное содержание тяжелых н-алканов (ХС9-С32) изменяется с 29,2% мас. до 31,1% мас. Однако общее содержание н-алканов остается таким же, как и у нативной нефти (75,4% мас.). При хранении в течение 30 суток данного образца активированной нурлатской нефти наблюдается снижение общего содержания парафиновых углеводородов, главным образом, за счет уменьшения содержания низкомолекулярных представителей С9-С20.

В случае активации нефти в течение б0 мин наблюдается значительное снижение содержания н-алканов С9-С20. За счет указанного факта отмечается существенное повышение суммарного содержания высокомолекулярной части н-парафинов. Последнее сказывается на общем содержании н-алканов. В результате хранения в течение 30 суток этого образца активированной пробы нефти, общее содержание парафиновых углеводородов уменьшается примерно на 12%.

Последнее, что необходимо отметить по приведенным данным, при хранении активированной нефти наблюдается релаксация части низко- и высокомолекулярных н-алканов. Например, в последнем случае отмечается релаксация н-алканов С13-С15 и С25-С28, что может сказаться на практическом оформлении полученных сведений.

Литература

1. Петрова, Л.М. Формирование состава остаточных нефтей / Л.М. Петрова, - Казань, ФЭН, 2008.

- 204 с.

2. Ашмян, К.Д. Деасфальтизация и обессеривание нефтей в процессе соосаждения смолисто-асфальтеновых веществ с парафинами / К.Д. Ашмян, А.Н. Ратов, Л.Н. Дитятьева // Российский химический журнал. - 1995. - Т.34, №5. - С. 101-103

3. Фонкин, Г. Микробиологическое окисление / Г. Фонкин, Р. Джонсон. - М.: Мир, 197б. - 340 с.

4. Такаева, М.А. Особенности обессоливания парафинистой нефти. Часть 1. Возможность волнового воздействия и активирующих добавок при обессоливании нефти / М. А. Такаева [и др.]. // Известия ВУЗов. Нефть и газ. - 2009. - №б. - С. 8б-88

5. Пивоварова, Н.А. Влияние магнитного поля на результаты перегонки нефтяных остатков / Н.А. Пивоварова [и др.]. // Нефтепереработка и нефтехимия. - 2003. - №12. - С. 23-2б

6. Галимов, Р.А. Влияние электромагнитного поля на отбор узких фракций светлых нефтепродуктов / Р.А. Галимов [и др.]. // Вестник Казанского технологического университета. - 2010. - №5. -С. 171-177

© Р. А. Галимов - д-р хим. наук, проф. каф. общей химической технологии КГТУ, oxt@kstu.ru; Р. Н. Марданшин - научный сотрудник каф. общей химической технологии КГТУ, mardanshinruslan@mail.ru; Л. Е. Фосс - асп. института органической и физической химии Казанского научного центра РАН.