<<
>>

1.2. Соединения ванадия в нефтях и их распределение по компо-нентам


Условия, в которых формируется большинство залежей, способствуют протеканию процессов накопления металлов по миграционным механизмам. Основными формами нахождения ванадия являются ванадиловые комплексы, среди которых существенную долю представляют ванадилпорфирины.
Согласно литературным данным [5, 6], ванадий- и никельсодержащие соединения в большинстве нефтей в среднем на 30-40% представлены пор- фириновыми комплексами.
По данным работы [7], остальная часть металло- содержащих соединений находится в нефтях в виде солей органических кислот и в виде хелатов со смешанными лигандами. Эту часть металлосодер- жащих соединений нефтей принято называть металлосодержащими соединениями непорфириновой структуры. Металлопорфириновые комплексы, так же как и основная часть нефтяных металлосодержащих соединений, концен-трируются в смолисто-асфальтеновых компонентах и тяжелых нефтяных остатках. По данным [8, 9] максимальное содержание ванадия, в среднем, на порядок превышающее его содержание в сырой нефти, наблюдается в асфальтенах, а ванадилпорфириновых комплексов - в смолах.
Среди металлосодержащих соединений нефтей к настоящему времени наиболее полно изучены состав и химическая структура лишь металлопор- фириновых комплексов (рис. 2).

Рис. 2, Структурный скелет ванадилпорфиринового комплекса
Соединения ванадия непорфиринового характера предложено разделять на несколько групп в зависимости от типа связывания металлов [10].
Среди множества ванадийсодержащих соединений не исключена возможность присутствия и таких, в которых ион ванадия координирует вокруг себя несколько моно- и бидентатных лигандов [11].
Никель, как и ванадий, в нефтях находится в форме порфириновых и непорфириновых комплексов. По природе и те, и другие соединения аналогичны. Низкомолекулярная часть смол и асфальтенов содержит никель в виде порфириновых комплексов. При возрастании молекулярной массы растет доля непорфириновых соединений никеля [12].
Найдено, что соотношение ванадил- и никельпорфиринов зависит от типа нефти. В высокосернистых нефтях большая часть порфиринов представлена ванадиловыми комплексами, в малосернистых нефтях обычно преобладают никельпорфирины (НП) [13].
Концентрация ВП даже для одного региона варьирует в широких пределах, комплексы с никелем распространены более равномерно. Так, для нефтей Западной Сибири концентрация ВП изменяется от 0,05 до 20 мг/100 г, НП - от 0,01 до 0,3 мг/100 г [14], для нефтей пермского Прикамья - соответственно от 0,10 до 520 и от 0,25 до 20 мг/100 г [15]. Концентрация ВП в палеозойских нефтях Татарстана варьирует от 60 до 172 мг/100 г [16], а НП - от 4 до 29 мг/100 г [17]. Авторы работы [18] разделяют асфальты месторождений бассейна Мертвого Моря (Израиль) на два генетических типа в соответствии с содержанием ВП: менее 1 мг и более 30 мг на 100 г асфальта.
По данным [19-21] максимальная концентрация ванадия приходится на асфальтены. Но поскольку общее содержание асфальтенов в нефти обычно меньше, чем содержание смол, то основная доля ванадия после разделения, как правило, приходится на силикагелевые смолы. Например, в нефтях Западной Сибири [20, 22] и Калифорнии [23] 55-88% исходного количества ванадия приходится на смолистые и лишь 11-38% на асфальтеновые фракции.
Знание микроэлементного состава высокомолекулярной части нефти, как наиболее обогащенной гетерокомпонентами, может иметь существенное значение для оценки перспективности деметаллизации нефтяного сырья и возможных негативных эффектов при переработке нефти [24].
Разработанные в ИОФХ КазНЦ РАН методики [17] показали, что доля ванадия, связанная с порфириновыми комплексами в нефтяных объектах Татарстана, составляет 10-40%. Бензольные смолы аккумулируют 10-55% ванадия, что не превышает 10% от потенциального содержания этого металла в сырье, комплексы ванадия практически нацело представлены соединениями непорфириновой структуры. Спирто-бензольные смолы аккумулируют 1085% ванадия, 20-70% которых представлены соединениями порфириновой структуры, что составляет 10-80% ВП, от их потенциального содержания в нефти. Верхний предел распределения и содержания ванадия и никеля характерен для высокосмолистых нефтей. Асфальтены аккумулируют 10-80% ванадия, 10-40% которых представлены соединениями порфириновой структуры, что составляет до 60% ВП от их потенциального содержания в нефти.
Ванадий и ВП концентрируются в составе полярных фракций смол и асфальтенов. Никель, напротив, аккумулируется в составе их неполярных фракций. Абсолютная концентрация ванадия увеличивается в ряду: неполярные фракции смол - полярные фракции смол - асфальтены, а никеля в ряду: полярные фракции смол - неполярные фракции смол - асфальтены.
Чрезмерно высокие значения измеренных некоторыми методами молекулярных масс асфальтеновых компонентов (4000-22000 а.е.м.) и концентрирование в их высокомолекулярных фракциях основной части металлов указывает, что выделенные асфальтеновые компоненты являются крупными полимолекулярными ассоциатами, в образовании которых важную роль должны играть микроэлементы, связывающие отдельные макромолекулы за счет донорно-акцепторных взаимодействий. В частности, элементы Fe и V, имеющие во внутренней оболочке не связанные электроны, за счет обменных
взаимодействий также могут организовывать крупные ассоциаты.
Именно поэтому изучение взаимосвязи структурных особенностей асфальтенов с содержанием ванадия в нефтях и асфальтенах может оказать существенное влияние при решении существующих проблем добычи и подготовки нефти.
<< | >>
Источник: Тагирзянов, Марсель Ильгисович. АСФАЛЬТЕНЫ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩИХ НЕФТЕЙ (на примере нефтяных объектов месторождений Татарстана) Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук. КАЗАНЬ - 2003. 2003

Еще по теме 1.2. Соединения ванадия в нефтях и их распределение по компо-нентам:

  1. СОДЕРЖАНИЕ
  2. ВВЕДЕНИЕ
  3. 1.2. Соединения ванадия в нефтях и их распределение по компо-нентам
  4. 1.4. Ванадиловые комплексы и свободные стабильные радикалы в нефтях и нефтяных компонентах
  5. Определение содержания ванадия
  6. 2.2.7 Методика определения содержания ВК и CP в нефтях и асфальтенах методом ЭПР
  7. 3.1. Закономерности взаимосвязи содержания ванадиловых комплексов с содержанием серы, асфальтенов и свободных радикалов в нефтях и асфальтенах.
  8. 5.2. Изучение взаимосвязи содержания ванадиловых комплексов исвободных радикалов в нефтях и асфальтенах
  9. 6.1. Степень извлечения свободных стабильных радикалов и ванадиловых комплексов асфальтенами из нефтей
  10. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
  11. ЛИТЕРАТУРА
  12. 1.1.2 Капиллярно-защемленная остаточная нефть
  13. Спор вокруг девяносто третьего элемента
  14. Некоторые вопросы структурного изучения текста
  15. §2. Грамматические нормы
  16. Основные источники выделения элементов в атмосферу [17]
  17. неспецифические органические соединения и биологическая активность почв
  18. Четвертый период. Современный (после 1992 г.)
  19. ВВЕДЕНИЕ
  20. Мировое автомобилестроение в современных условиях: значение, структура, основные тенденции развития