Соглашение: 14.576.21.0043 от 08.07.2014г. на период 2014

14.576.21.0043 от 08.07.2014г.
<Номер постера>
Федеральная целевая программа
«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического
комплекса России на 2014—2020 годы»
Рациональное природопользование
Тема: Изучение потенциала природных битумов и тяжелых нефтей различных месторождений РФ для их использования в качестве сырья при
производстве металлов (включая редкие и редкоземельные)
Соглашение: 14.576.21.0043 от 08.07.2014г.
на период 2014- 2016 гг.
Руководитель проекта: руководитель департамента технологий добычи и переработки
металлоносных полезных ископаемых, д.х.н. Марютина Татьяна Анатольевна
Получатель субсидии: Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговый центр МФТИ по трудноизвлекаемым полезным ископаемым"
Цели и задачи проекта
Цель проекта: Исследование и разработка комплекса научно-технических и технологических решений, направленных на создание отраслевых нормативных документов, обеспечивающих решение
проблемы организации высокорентабельного промышленного производства ценных и редких металлов из нефтяного сырья
Многие месторождения тяжелых нефтей и битумов обогащены рядом металлов (V, Ni, Re, Mo, Se, U, Sb, As, Au, Cd и другими редкими и рассеянными элементами), содержание которых может
достигать уровня промышленных рудных концентраций, особенно в остаточных продуктах переработки. В рамках выполнения проекта будет произведен отбор проб с различных месторождении
металлоносных нефтей и природных битумов РФ, выполнен их элементный анализ по различным предлагаемым методикам и произведена оценка содержания ценных и редких металлов, а также других
полезных попутных компонентов, содержащихся в нефти. По полученным данным будут построены карты металлоносности нефти различных месторождений РФ.
Ожидаемые результаты проекта






Регламент контроля содержания элементов в тяжелых нефтях и природных битумах
База данных по полному элементному составу природных битумов и тяжелых нефтей различных месторождений РФ
Карты-схемы металлоносности тяжелых нефтей и природных битумов различных месторождений РФ
Критерии выбора эффективного доступного способа извлечения металлов из нефтяного сырья в зависимости от элементного состава
Рекомендации по использованию тяжелых нефтей и природных битумов в качестве сырья при производстве металлов
Проект Программы мероприятий, направленных на модернизацию нефтеперерабатывающих предприятий с целью внедрения технологий деметаллизации нефтяного сырья в зависимости от его
исходного элементного и углеводородного состава
Перспективы практического использования
Составление карт металлоносности нефтей различных месторождений РФ позволит оценить регионы и объемы добычи перспективных для последующего выделения металлов высоковязких нефтей и
природных битумов, что поможет сформулировать рекомендации по использованию тяжелых нефтей и природных битумов в качестве сырья для производства металлов. Наличие данных рекомендаций
будет способствовать составлению оптимальной и наиболее экономичной технологической схемы не только эксплуатации месторождений, но и дальнейшей переработки тяжелого нефтяного сырья.
На основании информации, собранной в ходе выполнения всего проекта, и результатов проведенных исследований должны быть разработаны рекомендации по подбору технологических решений
для выделения металлов из нефтяного сырья в зависимости от его исходного элементного и углеводородного состава, при наличии которых появится возможность разработки мероприятий для организации
в России высокорентабельного промышленного производства ценных и редких металлов из нефтяного сырья.
Результаты исследовательской работы, полученные в 2015 г.
Содержание элементов (мг/кг) в нефтяном сырье при различных способах
пробоподготовки
1. Разработана база месторождений тяжелых нефтей и природных битумов Российской Федерации, потенциально
перспективных в качестве сырья при производстве металлов
Крупные
месторождения
Уникальные
месторождения
Распределение
наиболее
крупных
месторождений
на
территории Волго-Уральской, Тимано-Печорской и ЗападноСибирской нефтегазоносной провинции
Карта распределения месторождений тяжелых нефтей и
природных битумов России
2.
Закуплены
комплектующие
системы
сверхкритической флюидной экстракции (СФЭ)
3.
Разработаны
способы
пробоподготовки
для
концентрирования микроэлементов для их последующего
элементного анализа
Элем
λ, nm
ент
Пробоподготовка
Thermo Scientific iCAP 6500 Duo
с приставкой ISOMIST
Шейкер
Аппарат Сокслета
Вращающаяся спиральная колонка
Система СФЭ
Автоклавное
разложение
Растворение тяжелого
нефтяного сырья
Экстракция
Раствор нефтяного
сырья в о-ксилоле
Аппарат
Сокслета
Аппарат
Сокслета
Шейкер
Шейкер
Толуол
О-Ксилол
0,41 ±
0,12
2,5 ± 0,5
0,40 ±
0,12
3,0 ± 0,5
1,7 ± 0,2
1,6 ± 0,2
< ПО
0,41 ±
0,08
< ПО
0,35 ±
0,11
1,8 ± 0,2
1,5 ± 0,2
Mg
279,5
0,32 ± 0,07
Al
308,2
3,8 ± 0,9
Ca
317,9
1,0 ± 0,31
V
309,3
89,5 ± 0,8
0,22 ±
0,18 ±
0,18 ± 0,01
0,02
0,01
3,5 ± 0,8
2,7 ± 0,1 3,0 ± 0,2
0,77 ±
0,88 ±
1,0 ± 0,1
0,17
0,27
91,2 ± 4,0 63,6 ± 0,4 66,3 ± 0,4
Ni
221,6
29,9 ± 0,1
27,6 ± 5,5 21,9 ± 0,3 22,3 ± 0,2
Zn
213,8
2,0 ± 0,1
1,7 ± 0,3
1,0 ± 0,1
0,82 ±
0,04
Содержание элементов (мкг/кг) в концентратах, полученных из образцов нефтяного
сырья с использованием в качестве экстракционного реагента 1М HNO3*
Элем
ент
Детектирование
микроэлементов
Раствор нефтяного
сырья в толуоле
Экстракция
(вращающаяся
спиральная
колонка)
Li
Be
Al
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Co
Ni
Cu
Zn
Неф Неф
Неф
Элем
ть
ть
ть
ент
№15 №16
№15
1,82 5,79
Ga
1,24
0,088 0,155
As
8,46
856
194
Se
0,00
0,00 0,00
Rb
1,56
4,26 0,00
Sr
143
109
10,4
Y
0,47
22,4 4,58
Zr
1,05
423
41,9
Nb
0,10
8,40 6,18
Mo
1,64
51,4 7,22
Cd
0,79
42,2 18,8
Sn
6,59
915
208
Sb
1,20
Неф
Неф Неф
Неф Неф
Элем
Элем
ть
ть
ть
ть
ть
ент
ент
№16
№15 №16
№15 №16
0,81
Te
0,00 0,00
Er
0,084 0,116
6,56
Cs
1,540 0,975 Tm 0,008 0,013
0,00
La
0,332 0,146
Yb
0,045 0,059
1,20
Ce
1,015 0,610
Lu
0,00 0,00
303
Pr
0,132 0,085
Hf
0,00 0,00
0,72
Nd
0,665 0,399
Ta
0,00 0,082
0,00
Sm 0,171 0,104
W
0,596 0,134
0,11
Eu
0,044 0,036
Re
0,00 0,00
1,42
Gd
0,108 0,067
Tl
1,209 0,494
0,26
Tb
0,023 0,023
Bi
0,00 0,031
0,37
Dy
0,108 0,131
Th
0,166 0,026
0,00
Ho
0,024 0,035
U
0,723 0,940
В качестве наиболее эффективной экстракционной системы по результатам исследований выбрана 1М HNO3
Основные выводы:
1. Установлено, что наиболее металлоносным нефтяным сырьем в Российской Федерации (РФ) являются нефти Волго-Уральского нефтегазоносного бассейна. К перспективным регионам также можно отнести
Тимано-Печорскую и Западно-Сибирскую провинции. Составлен реестр перспективных для отбора проб месторождений тяжелых нефтей и природных битумов РФ.
2. Сравнение результатов исследований элементного состава экстрактов металлов из сырых и товарных нефтей показало, что наиболее оптимальными составами водных растворов, используемых для
получения концентрата металлов из нефтяного сырья являются водные растворы 0,5 М, 1 М азотной кислоты и смеси 0,5 М азотной и 0,1% серной кислот. Указанные растворы позволяют выделить
большинство элементов, присутствующих в нефтях, включая редкоземельные методом многоступенчатой жидкостной экстракции.
3. К наиболее важным критериям выбора эффективного доступного способа извлечения металлов из нефтяного сырья можно отнести: а) возможность глубокой переработки нефтяного сырья в
независимости от его элементного состава и свойств; б) достижение максимальных степеней деметаллизации и концентрирования металлов, обеспечивающихся за счет максимальной конверсии сырья в
более легкие и высококачественные углеводородные фракции и минимизации выхода металлсодержащего остатка; в) технологическую простоту, низкие капитальные и операционные затраты, а также
гибкость применяемого процесса. В этой связи к наиболее эффективным процессам переработки нефтяного сырья можно считать гидроконверсию с суспендированным слоем гомогенного катализатора,
термоконтактный крекинг с непрерывным сжиганием или газификацией кокса и экстракцию растворителями (в том числе, в сверхкритических условиях).
Партнеры проекта
Индустриальный партнер проекта – ПАО «ЛУКОЙЛ»
Внебюджетное финансирование в 2015г.:
01.01.2015 – 30.06.2015гг
1. Участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию результатов
исследований.
2. Проведение экспериментальных исследований по определению элементного состава
экстрактов металлов.
01.07.2015 – 31.12.2015гг
1. Проведение экспериментальных исследований экстрактов металлов.
2. Участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию результатов исследований.
3. Подготовка заявки на охранный документ
Данный проект предусматривает привлечение Аналитических лабораторий ведущих институтов для проведения анализа тяжелых нефтей и их растворов в органических растворителях
14.576.21.0043 от 08.07.2014г.
<Номер постера>