vestichИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series1561-83312524-2342The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"vestich-244Research ArticleТЕХНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯTECHNICAL CHEMISTRY AND CHEMICAL ENGINEERINGФЛОКУЛЯЦИЯ И СЕДИМЕНТАЦИЯ НЕФТЯНЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ В ПРИСУТСТВИ ДОБАВОК , СОДЕРЖАЩИХ АМИНО - И ФОСФАТНЫЕ ГРУППЫFLOCULATION AND SEDIMENTATION OF OIL DISPERSIVE SYSTEMS OVER THE ADITIVES CONTAINING PHOSPHATE AND AMINEОпанасенкоО. Н.OpanasenkoO. N.

канд. хим. наук, доцент, зав. лаб. нефтяных и органо-минеральных дисперсий

Ph. D. (Chemistry), Associate Professor, Head of laboratory of oil and organomineral dispersions

ionch@igic.bas-net.byЯковецН. В.YakavetsN. V.

канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник лаборатории нефтяных и органо-минеральных дисперсий

Ph. D. (Chemistry), Senior Researcher in the laboratory of oil and organomineral dispersions

yakov25@tut.byКрутькоН. П.Krut’koN. P.

академик, д-р хим. наук, зав. отделом композиционных материалов

academician, D. Sc. (Chemistry), Head of D epartment of composition materials

krutko@igic.bas-net.byИнститут общей и неорганической химии НАН БеларусиInstitute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of Belarus2017090320170199108Copyright © Опанасенко О.Н., Яковец Н.В., Крутько Н.П., 20172017Опанасенко О.Н., Яковец Н.В., Крутько Н.П.Opanasenko O.N., Yakavets N.V., Krut’ko N.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestichem.belnauka.by/jour/article/view/244

В мире наблюдается тенденция роста добычи трудно извлекаемых тяжелых нефтей и битумов, характеризующихся высоким содержанием смолисто-асфальтеновых веществ, агрегирование которых приводит к выпадению их в осадок и потере устойчивости нефтяных дисперсных систем. Цель работы – установить закономерности влияния нефтерастворимых поверхностно-активных добавок, содержащих полярные функциональные группы различной химической природы, на процессы флокуляции и седиментации модельных нефтяных дисперсных систем. Методы исследования – ИК-спектроскопия, метод турбидиметрического титрования и дисперсионнный анализ. В результате установлено, что при использовании отечественной поверхностно-активной добавки, содержащей одновременноамино- и фосфатные группы в цепи, наблюдается синергетический эффект за счет суммарного действия этих функциональных групп, который проявляется в замедлении процессов флокуляции (эффективность действия составляет 108%) и седиментации модельных нефтяных дисперсий, что подтверждается снижением в 13 раз показателей скорости и константы седиментации и уменьшением в 1,6–3,2 раза размера ассоциатов смолисто-асфальтеновых веществ, что приводит к повышению агрегативной и кинетической устойчивости коллоидной системы. Показано, что данная добавка является эффективным ингибитором флокуляции и диспергирующим агентом для нефтяных дисперсных систем, что позволяет рекомендовать ее для практического применения вместо импортных дорогостоящих аналогов.

There is a trend in the world for production growth of hardly recoverable heavy oils and bitumen with high content of resin-asphaltene substances that precipitate when aggregated, causing stability loss of oil dispersies. The goal of this work is to establish regularities for the effect of oil soluble surfactant additives containing the polar functional groups of different chemical nature on the processes of flocculation and sedimentation of model oil dispersions. Methods emplоyed are infrared spectroscopy, turbidimetric titration and dispersion analysis. It has been found that the domestically produced surfactant additive containing both amino and phosphate groups in the chain causes synergistic effect, due to simultaneous action of these functional groups, that slows down flocculation processes (efficiency is 108%) and sedimentation of model oil dispersions, which is confirmed by 13 times reduction of rates and sedimentation constants and 1.6–3.2 times decrease of associate size for resin-asphaltene substances. This results in the increase of aggregative and kinetic stability of the colloidal system. It has been shown that the additive is an effective flocculation inhibitor and dispersing agent for oil dispersion systems, that can be recommended for practical application as a substitute for expensive imported analogues.

флокуляцияседиментациянефтяные дисперсные системыповерхностно-активные веществаflocculationsedimentationoil dispersive systemssurfactantsReferencesСафиева, Д. О. Адсорбция асфальтенов на твердых поверхностях и их агрегация в нефтяных дисперсных системах : дис. … канд. хим. наук: 02.00.04, 05.17.07. / Д. О. Сафиева ; Ин-т биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН. – М., 2011. – 137 c.Safieva D. O., ″The adsorption of asphaltenes on hard surfaces and their aggregation in oil disperse systems″, Ph.D. Thesis, physical chemistry, chemical technology of fuel and high-energy substances, Institute of Biochemical Physics. NM Emanuel RAS, Moscow, RU.Abdel-Moghny, Th. Effect of surfactant on the growth of onset aggregation of some Egyptian crude oils / Th. AbdelMoghny, S. M. Desouky, M. Ramzi // J. of Dispersion Science and Technology. – 2008. – Vol. 29. – P. 397–405.Abdel-Moghny Th., Desouky S.M. and Ramzi M., ″Effect of surfactant on the growth of onset aggregation of some Egyptian crude oils″, Journal of Dispersion Science and Technology, 2008, vol. 29, pp. 397–405.Asphaltene flocculation and collapse from petroleum fluids / V. A. M. Branco [et al.] // J. of Petroleum Science and Engineering. – 2001. – Vol. 32. – P. 217–230.Branco V.A.M., Mansoori G.A., De Almeida Xavier L.C., Park S.J. and Manafi H., ″Asphaltene flocculation and collapse from petroleum fluids″, Journal of Petroleum Science and Engineering, 2001, vol. 32, pp. 217–230.Measurement and prediction of the rate of deposition of flocculated asphaltene particles from oil / M. Jamialahmadi [et al.] // Intern. J. of Heat and Mass Transfer. – 2009. – Vol. 52. – P. 4624–4634.Jamialahmadi M., Soltani B., Müller-Steinhagen H., Rashtchian D., ″Measurement and prediction of the rate of deposition of flocculated asphaltene particles from oil″, International Journal of Heat and Mass Transfer, 2009, vol. 52, pp. 4624–4634.Leon, O. Amphiphile adsorption on asphaltene particles: adsorption isotherms and asphaltene stabilization / O. Leon, E. Contreras, E. Rogel // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. – 2001. – Vol. 189. – P. 123–130.Leon O., Contreras E. and Rogel E., ″Amphiphile adsorption on asphaltene particles: adsorption isotherms and asphaltene stabilization″, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2001, vol. 189, pp. 123–130.Gonzalez, G. Peptization of asphaltene by various oil soluble amphiphiles / G. Gonzalez, A. Middea // Colloids and Surfaces. – 1991. – Vol. 52. – P. 207–217.Gonzalez G. and Middea A., ″Peptization of asphaltene by various oil soluble amphiphiles″, Colloids and Surfaces, 1991, vol. 52, pp. 207–217.Rocha Junior, L. C. Inhibition of asphaltene precipitation in Brazilian crude oils using new oil soluble amphiphiles / L. C. Rocha Junior, M. S. Ferreira, A. C. da Silva Ramos // J. of Petroleum Science and Engineering. – 2006. – Vol. 51, no. 1–2. – P. 26–36.Rocha Junior L.C., Ferreira M.S. and Da Silva Ramos A.C., ″Inhibition of asphaltene precipitation in Brazilian crude oils using new oil soluble amphiphiles″, Journal of Petroleum Science and Engineering, 2006, vol. 51, no. 1–2, pp. 26–36.Zaki, N. Rheology, particle size distribution, and asphaltene deposition of viscous ashaltic crude oil-in-water emulsions for pipeline transportation / N. Zaki, T. Butz, D. Kessel // Petroleum Science and Technology. – 2001. – Vol. 19, no. 3–4. – P. 425–435.Zaki N., Butz T. and Kessel D., ″Rheology, particle size distribution, and asphaltene deposition of viscous ashaltic crude oil-in-water emulsions for pipeline transportation″, Petroleum Science and Technology, 2001, vol. 19, no. 3–4, pp. 425–435.Mansoori, G. A. Remediation of asphaltene and other heavy organic deposits in oil wells and in pipelines / G. A. Mansoori // Socar proceedings. – 2010. – No. 4. – P. 12–23.Mansoori G.A., ″Remediation of asphaltene and other heavy organic deposits in oil wells and in pipelines″, Socar proceedings, 2010, no. 4, pp. 12–23.Асфальтены : проблемы и перспективы / К. Акбарзаде [и др.] // Нефтегазовое обозрение. – 2007. – Т. 19, № 2. – С. 28–53.Akbarzade K., Khammami A., Kharrat A., Chzhan D., Allenson S., Krik D., Kabir Sh., Dzhamaluddin A., Marshal A. Dzh., Rodzhers R.P., Mallins O.K. and Solbakken T., ″Asphaltenes: problems and prospects″, Neftegazovoe obozrenie [Oilfield Review], 2007, vol. 19, no. 2, pр. 28–53.Яковец, Н. В. Влияние поверхностно-активных веществ на агрегативную и кинетическую устойчивость нефтяных дисперсных систем / Н. В. Яковец, Н. П. Крутько, О. Н. Опанасенко // Вестник Фонда фундаментальных исследований. – 2013. – № 3. – С. 36–45.Yakovets N.V., Krut’ko N.P. and Opanasenko O.N., ″Effect of surfactants on the aggregative and kinetic stability of oil disperse systems″, Vestnik Fonda fundamental’nykh issledovanii [Bulletin of the Foundation for Fundamental Research], 2013, no. 3, pp. 36–45.СТБ 1463-2011. Присадки адгезионные для дорожных битумов. Общие технические условия. – Госстандарт Респ. Беларусь, 2011. – 12 c.State Standard of the Republic of Belarus, STB 1463-2011: Prisadki adgezionnye dlya dorozhnykh bitumov. Obshchie tekhnicheskie usloviya [STB 1463-2011: adhesive additives for road bitumen. General specifications], Gosstandart, Minsk, BY, 2011.Влияние природы функциональных групп химических модификаторов на термическую стабильность нефтяного битума / О. Н. Опанасенко [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. хiм. навук. – 2015. – № 1. – С. 101–106.Opanasenko O.N., Luksha O.V., Zhigalova O.L., Krut’ko N.P., Chernetskaya V.M. and Kozinets T.A., ″Vliyanie prirody funktsional’nykh grupp khimicheskikh modifikatorov na termicheskuyu stabil’nost’ neftyanogo bituma″, Vestsі Natsyyanal’nai akademіі navuk Belarusі. Seryya khіmіchnykh navuk [Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Chemistry Series], 2015, no. 1, pp. 101–106.ТУ BY 190512898.001-2012. Эмульгаторы «БЕЛЭМ». Технические условия.– 2012. – ОДО «Химавтодорсервис ». – 12 с.ODO “Himavtodorservis”, TY BY 190512898.001-2012: Emul’gatory ″Belem″. Tekhnicheskie usloviya [TY BY 190512898.001-2012: Emulsifiers “Belem”. Specifications], Minsk, BY, 2012.Фролов, Ю. Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы / Ю. Г. Фролов. – М. : Химия, 1988. – 464 с.Frolov, Yu.G., Kurs kolloidnoi khimii. Poverkhnostnye yavleniya i dispersnye sistemy [Colloid Chemistry. Surface phenomena and disperse systems], Chemistry, Moscow, RU, 1988.Абрамзон, А. А. Поверхностно-активные вещества. Синтез, анализ, свойства, применение / А. А. Абрамзон, Л. П. Зайченко, С. И. Файнгольд. – Л. : Химия, 1988. – 200 с.Abramzon A.A., Zaichenko L.P. and Faingol’d S.I., Poverkhnostno-aktivnye veshchestva. Sintez, analiz, svoistva, primenenie [Surfactants. Synthesis, analysis, properties and application], Chemistry, Leningrad, RU, 1988.Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии / под ред. Ю. Г. Фролова и А. С. Гродского. – М. : Химия, 1986. – 216 с.Frolov Yu.G., Grodskii A.S. (ed.), Laboratornye raboty i zadachi po kolloidnoi khimii [Laboratory assignments and problems on colloidal chemistry], Chemistry, Moscow, RU, 1986.Опанасенко, О. Н. Свойства и применение битумных дисперсий и битумно-эмульсионных материалов /О. Н. Опанасенко, Н. П. Крутько. – Минск : Беларус. навука, 2014. – 270 с.Opanasenko O.N., Krut’ko N.P., Svoistva i primenenie bitumnykh dispersii i bitumno-emul’sionnykh materialov [Properties and application of bitumen dispersions and bitumen emulsion materials], Belarusian science, Minsk, BY, 2014.Петрухина, Н. Н. Регулирование превращений компонентов высоковязких нефтей при их подготовке к транспорту и переработке : дис. … канд. техн. наук : 05.17.07. / Н. Н. Петрухина ; РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина. – М., 2014. – 205 с.Petrukhina N.N., ″Regulation of high-viscosity oil components transformations during their preparation for transport and processing″, Ph.D. Thesis, chemical technology of fuel and high-energy substances, Russian State University of Oil and Gas. Gubkin, Moscow, RU, 2014.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.