Гуминовые кислоты как адсорбенты серы и других вредных примесей из нефтепродуктов

1. ВВЕДЕНИЕ 5
2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 8
2.1. Химический состав гуминовых кислот 8
2.2. Функциональные группы, входящие в состав гуминовых кислот 11
2.3. Экстракция гуминовых кислот из бурых углей 14
2.4. Модификации гуминовых кислот и основные методы внесения модификаций в состав молекул 17
2.5. Образование комплексных соединений между гуминовыми кислотами и тяжелыми металлами 20
2.6. Сера в нефтепродуктах 23
2.7. Классификация нефтей и нефтепродуктов по содержанию серы 24
2.8. Существующие методы очистки нефти и нефтепродуктов от серосодержащих соединений 25
2.9. Адсорбция серы из нефтепродуктов гуминовыми кислотами 37
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 38
3.1. Используемое и оборудование 38
3.2. Методика эксперимента 38
3.2.1. Методика выделения гуминовых кислот 38
3.2.2. Получение производных гуминовых кислот, содержащих парафениленхлорметильные (бензилхлоридные) группы 39
3.2.3. Получение производных гуминовых кислот, содержащих дифениленсульфандиилдиметандиильные группы 39
3.2.4. Получение производных гуминовых кислот, содержащих (фенилсульфанил)-метильные группы 39
3.2.5. Взаимодействие нефтепродуктов с производных гуминовых кислот, содержащих пара-фениленхлорметильные (бензилхлоридные) группы 40
3.2.6. Определение выхода гуминовых кислот 40
4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 42
5. ВЫВОДЫ 63
6. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 65
ПРИЛОЖЕНИЕ 73

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность исследования
Сера входит в состав нефти в виде различных соединений, которые подразделяют на активные и пассивные. К первым относят сероводород, меркаптаны и элементарную серу. Ко вторым – сульфиды, дисульфиды, гомологи тиофена и тиофенола. Из всех гетероциклических соединений именно серосодержащие присутствуют в наиболее высоких концентрациях в нефтяных образцах и нефтепродуктах.
Сера в нефти оказывается в результате жизнедеятельности некоторых бактерий, а также при миграции нефти с природными водами. Сера в тяжелых фракциях содержится в более высоких концентрациях, преимущественно в виде конденсированных гетероциклов. Наличие серы существенно снижает качество нефтей. Нефтепродукты могут содержать примеси серы после недостаточного обессеривания нефтяных фракций.
Более 60% добываемых в настоящее время нефтей относится к нефтям сернистым (2%) и высокосернистым (больше 2%), а сернистые соединения, оказывают негативное влияние на многие технологические процессы на всех этапах обращения с нефтью, очень остро стоит проблема эффективной очистки нефтей и нефтепродуктов от сернистых соединений.
Особо ставится вопрос об очистке нефтей от сероводорода, лёгких меркаптанов, тиофенолов как наиболее активных в коррозионном отношении сернистых соединений, которые могут значительно осложнить процессы переработки нефтяного сырья, содержащего эти компоненты.
Современная нефтеперерабатывающая промышленность сталкивается с проблемой увеличения содержания серы и других вредных примесей в нефтепродуктах, что требует разработки новых методов очистки.
В мировой практике различие в ценах на нефть определяется потенциальным содержанием светлых нефтепродуктов, а качество оценивается по ее плотности и содержанию серы.

Весь текст будет доступен после покупки

2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
2.1. Химический состав и свойства гуминовых кислот
Гумусовые (гуминовые) кислоты представляют собой одну из вариаций гуминовых или гумусовых веществ, которые широко распространены в природе и встречаются в составе почв, торфа, бурых углей, природных вод. Установлено, что органическое вещество водных и почвенных сред на 60-80 % представлено гуминовыми веществами [2]. Кроме гумусовых кислот гуминовые вещества подразделяются на, собственно, гумин и прогуминовые вещества.
Гумусовые кислоты, как одна из фракций гумусовых веществ, представляет собой сложную смесь органических соединений, имеющую выраженный коричневый, бурый, желтый или красно-коричневый цвет раствора. Гумусовые кислоты выделяют водными растворами щелочей, растворами солей или некоторыми органическими растворителями из почв, бурых углей, природных вод, или другого биокостного материала [3, 4].
Гуминовые вещества в целом можно классифицировать по их способности растворяться в кислотах и щелочах, и данная классификация является самой распространенной и общепринятой. На основании растворимости гуминовые вещества подразделяют на три фракции:
1) Гумин - остаток, нерастворимый ни в щелочах, ни в кислотах;
2) Гуминовые кислоты (ГК) фракция ГВ, растворимая в щелочах и нерастворимая в кислотах (при рН <2);
3) Фульвокислоты (ФК) фракция ГВ, растворимая и в щелочах, и в кислотах. В свою очередь у ГК и ФК существует условное общее обозначение «гумусовые кислоты» или ГФК.
Гуминовые кислоты (ГК) представляют собой макромолекулы органических веществ, распределенные в земной почве, природной воде и отложениях, образующихся в результате разложения растительных и природных остатков. Гуминовые кислоты достаточно хорошо растворимы в щелочных средах, частично растворимы в воде и нерастворимые в кислых средах [5].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Катасонова О. Н., Савонина Е. Ю., Марютина Т. А. Экстракционные методы выделения серы и ее соединений из нефти и нефтепродуктов (обзор) // Журнал прикладной химии. 2021. Т. 94. №. 4. С. 411-439.
2. Лиштван И.И. Фракции гуминовых кислот торфа и их свойства // Природопользование. 1996. Вып. 1. С. 4-6.
3. Лиштван И.И. и др. Гуминовые кислоты торфа и препараты на их основе // Природопользование. 2004. Вып. 10. С. 114-118.
4. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: МГУ. 1990. 325 с.
5. de Melo B. A. G., Motta F. L., Santana M. H. A. Humic acids: Structural properties and multiple functionalities for novel technological developments // Materials Science and Engineering: C. 2016. V. 62. P. 967-974.
6. Lowe L.E. Studies on the nature of sulphur in peat humic acids from the Fraser River Delta, British Colombia // Sci. Total Environ. 1992. V. 113. P. 133-145.
7. Ковалевский Д.В. Исследование структуры гумусовых кислот методами спектроскопии ЯМР 1Н и 13С: дисс. канд. хим. наук / МГУ. Москва. 1998. 140 с.
8. Malcolm R.L. The uniqueness of humic substances in each of soil, stream and marine environments // Anal. Chim. Acta. 1990. V. 232. P. 19-30.
9. Ковалевский Д.В., Пермин А.Б., Перминова И.В., Петросян В.С. Выбор условий регистрации количественных 13С ЯМР-спектров гумусовых кислот // Вестник МГУ. Сер. 2. Химия. 2000. Т. 41. № 1. С. 39-42.
10. Орлов Д.С. Химия почв. М.: Изд-во МГУ. 1992. 259 с.
11. Yang F., Antonietti M. Artificial humic acids: sustainable materials against climate change // Advanced Science. 2020. V. 7. №. 5. P. 1-7.
12. Perdue E.M. Analytical constraints on the structural features of humic substances // Geochim. Cosmochim. Acta. 1984. V. 48. P. 1435-1442.
13. MacCarthy P. Statistical evaluation of the elemental composition of humic substance // Org. Geochem. 1991. V.17. №5. Р. 635.
14. Bollag J.-M., Myers C. Detoxification of aquatic and terrestrial sites through binding of pollutants to humic substances // Sci. Total Environ. 1992. V. 117/118. P. 357-366.
15. Schnitzer M. Recent findings on the characterization of humic substances extracted from soils from widely differing climatic zones //Soil organic matter studies. 1977. P. 117-131.
16. Scott D. T. et al. Quinone moieties act as electron acceptors in the reduction of humic substances by humics-reducing microorganisms // Environmental science & technology. 1998. V. 32. №. 19. P. 2984-2989.
17. Wilson M.A., Gillam A.H., Collin P.J. Analysis of the structure of dissolved marine humic substances and their phytoplanktonic precursors by 1H and 13C nuclear magnetic resonance // Chem. Geol. 1983. V. 60. № 3-4. P. 187-201.
18. Григорьева З.В., Королёва Р.П., Ларина Н.К., Назарова Н.И., Недошивин Ю.Н., Касаточкин В.И. Физико-химическое исследование взаимодействия гуминовых кислот с солями металлов // Химия твёрдого топлива. 1967. №2. С. 70-76.

Весь текст будет доступен после покупки