Қазақстан Республикасының білім жəне ғылым министрлігі

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

284

 

 

 

Introduction  

 

Unequal  content  of  hydrocarbon  and  heteroatomic  compounds  are  peculiarly  for 

hydrocarbon  feedstock  of    Kazakhstan  fields.  Hydrocarbon  classes  of  oil  and  oil  fractions  are 

represented  by  alkanes,    cycloalkanes,  unsaturated  hydrocarbons,  arenes  and  their  isomeric 

forms

[1].   Sulfur-containing heteroatomic compounds are found mainly  in the following forms: 

hydrogen sulfide and  elemental  sulfur originated  within destructive processes of hydrocarbons; 

mercaptanes  and  thiols  possessing  acidic  properties  and  corrosion  activity;  thermally  unstable  

and  neutral  at  low  temperature    aliphatic  sulfides;  thermally  stable  monocyclic,polycyclic 

sulifides;  heterorganic  compounds  containing  simultaneously    sulfur  ,  nitrogen  ,  oxygen  and 

metalloorganic compounds. 

The  problem  of  oil  desulfurization  occurs  at  all  stages  of  the  production  process, 

exploitation  and  processing  of  oil  and  petroleum  products.  The  search  of  new  ways  of    sulfur 

removal from hydrocarbon feedsctock and improvement of existing desulfurization  technologies 

are stimulated by toughening of requirements to sulfur content in motor fuels.  

 

Experiment  

 

The total sulfur content  in oil was determined by X-Ray Fluorescent spectroscopy , UOP-

163  method,  tube  method,  combustion  method.X-Ray  Fluorescent  spectroscopy  allowed  to 

determine sulfur content in light and middle fractions, crude oil and other products of distillation. 

The effective concentration range is between 0.0150 and 5.00 of mass percentage of sulfur. This 

method  provided  rapid  and  precise  measurement  of  total  sulfur  content  in  petroleum  products 

with minimal sample preparation. Typical analysis time was from 2 to 4 minutes per sample. The 

quality of most petroleum products is connected to the presented sulfur amount. 

The  UOP-163  method  was  used  for  determination  of  hydrogen  sulfide  and  mercaptan 

sulfur  in  liquid  hydrocarbons  such  as  petrol(gasoline),  light  recycling  fuels  and  analogous 

products of distillation. This method can be used for samples concentration of   mercaptan sulfur 

from 1.0 ppm and  hydrogen sulfide from 1.0 ppm.  

Tube  method  is  based  on  entire  combustion  of  tested  product,  catching  the  products  of 

combustion and determination of formed sulfur oxide.  

Quantitative  determination  of  sulfur  in  petroleum  fractions  is  carried  out  by  burning  a 

certain  sample  substances.  During  the  combustion  sulfur  is  converted  to  sulfur  oxide,  which  is 

caught by titrant  Na3CO3(0,05N or 0,1N). After combustion solution of soda is titrated  using 

0,05N  or  0,1N  solutions  of  HCl.  At  the  same  time  the  blank  of  product  burning    is  analysed 

which does not contain sulfur. 

N-Butyl  piridyne  tetrafluorborate  ionic  liquid  [BPy]  BF

4

  was  synthesized  with  use  of 

pyridine ( 0,2 mole), butylbromide (0,2 mole) and cyclohexane ( 50 ml) which were mixed  in 

roundly bottom  flask  at  the temperature 60

o 

C during 12 hours. The white precipitate  (N-Butyl 

piridyne)  was  filtered  and  evaporated  in  vacuum  drying  oven.  Ionic  liquid  was  obtained  via 

mixing  of  N-Butyl  piridyne  bromide  (0,2  mole)  and  sodium  tetraborfluoride  (0,2  mole)  with 

acetone (100ml) in round bottom flask and further mixing  at room temperature during 12 hours. 

The precipitate was filtered , solvent was removed  and there was yellow colored ionic liquid in 

rotary evaporator.  

 

Results and discussions 

 

The  composition  of  Kazakhstan  oil  is  mainly  represented  by  light  heteroatomic 

compounds.  The  analysis  of    middle  and  heavy  Kazakhstan  oils  data    was  made  for 

establishment of certain classification , systematization of sulfur content  and relation of physical 

and chemical properties. The data related to total sulfur content, density of oil with consideration 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

285

 

 

of  depth  of  occurrence  of  53  oil  fields,  which  are  in  operation,      was  analyzed.  To  determine 

regular  relationship  of    physical  and  chemical  properties  of    these  fields  their  change  with 

increase of sulfur content was established.  

 

Table  1  –  Quantitative  sulfur  content  in  oils,  depth  of  occurrence  and  density  of  oils  of 

Kazakhstan oil fields 

 

Oil field 

Region  

The sulfur 

content 

Density  

the depth of 

the oil

 

Dunga, Akkar, 

Northern-

pridorozhnoye 

Mangystau 

0,095 

811 

 

 

 

2250

 

0,1 

862 

0,11 

838 

Bolganmola 

West 

Kazakhstan 

0,13 

839 

Arystanovskoye 

Mangystau 

0,14 

825 

South-East 

Novobogatinskoye

 

 

Atyrau 

0,145 

632 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1640-1900

 

Bekbike

 

0,15 

891 

Kzylkeya 

Kyzylorda 

0,17 

801 

 Konys

 

0,175 

830 

 Bekturly

 

 

Mangystau 

0,2 

862 

Burmasha

 

0,2 

842 

Kamenistoye

 

0,2 

859 

Ashchisai

 

Kyzylorda 

0,21 

811 

Akingen

 

 

 

 

 

Atyrau 

0,215 

873,5 

Botahan

 

0,225 

831 

Munayly

 

0,23 

863 

Zhetybai

 

0,24 

850 

Kocshagyl

 

0,255 

877 

Makat

 

0,267 

849 

Zhanatalap

 

0,275 

853 

Tolegen

 

0,28 

926 

Tortay

 

0,3 

846 

Kumcol

 

Kyzylorda 

0,315 

815 

Zhanatan

 

Aktobe 

0,32 

852 

South-Karatube

 

0,32 

852 

Oktayabrskoe

 

Atyrau 

0,34 

939 

855-900

 

 Zhakcymay

 

Aktobe 

0,345 

876,5 

 

Komsomolskoye

 

Mangystau 

0,35 

791 

2995-3050

 

Darya

 

West 

Kazakhstan 

0,37 

866,5 

 

Kultuk

 

Mangystau 

0,44 

832 

 

Aktobe

 

Atyrau 

0,45 

845 

 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

286

 

 

Aryskum

 

Kyzylorda 

0,46 

854 

 

Krykmyltyk 

Atyrau 

0,545 

952 

1300-1400

 

Karagan

 

Atyrau 

0,565 

907,9 

 

Urihtau

 

Aktobe 

0,59 

807 

2900

 

 Gremayachinskoye

 

West 

Kazakhstan 

0,6 

879 

3152

 

 South-West Dossor

 

Atyrau 

0,612 

806,4 

3133

 

Dauletaly

 

0,64 

935 

800

 

Kumsay

 

Aktobe 

0,71 

939 

280

 

Zaburunye

 

 

Atyrau 

0,76 

892 

 

Tengiz

 

0,79 

805,5 

Karaton-Koshkimbet

 

0,805 

901,5 

 

 

70-1000

 

Kisimbay

 

0,925 

876 

Karaturun

 

Mangystau 

1,13 

909,5 

Tazhigali

 

Atyrau 

1,145 

892 

Kozhasay

 

Aktobe 

1,225 

856,5 

 

Karachaganak

 

West 

Kazakhstan 

1,26 

849 

 

Borankol

 

Mangystau 

1,27 

892 

 

Arman

 

1,46 

896,7 

Korolevskoe

 

Atyrau 

2 

965 

 

3900

 

North Buzachi

 

Mangystau 

2 

939 

Zhalgiztobe

 

2,1 

940 

Karaarna

 

Atyrau 

2,54 

964 

467-1046

 

 

Obviously,  chemically  bound  form  of  organosulfur  compounds  prevails  in    oils  of 

mentioned  oil  fields.  At  the  same  time  direct  correlations  between  physical  and  chemical 

parameters(viscosity value and density) and component composition  are observed (heterorganic 

compounds, aromatic structures, metallorganic compounds, asphaltenes content). As we see, the 

concentration of sulfur in  oil fractions increases  with  fraction weighting  as  well.  It  needs  to  be 

said, that some heterorganic compounds are unique by their structure and composition. Thus, the 

development    physical  and  chemical  basses  of  oil  feedstock  separation  and  purification  from 

sulfur  containing  compounds  contributes  the  development  of  obtaining  of  additional  valuable 

chemical feedstock and quality control of  consumed fuels.  

The  raise  of  thiofene  content  and  decrease  of  mercaptan  fraction    with  weighting  of  oil 

fractions is observed for all oils. The fraction of sulfur contained in thiofene is going up  with the 

growth of its total content in oil. Such tendency can be explained by deepening of condensation 

and increasing of its rate. 

The  extraction  of  sulphurous  compounds  by  ionic  liquids  is  used  for    desulfurization  of 

various types  of oil fractions.  Model solution  of  fuel  made by mixing 60 ml of sodium sulfide 

and 60 ml of isooctane  was  prepared for desulfurization. The determination of sufide ions  was 

provided  by  iodometric  titration.  The  extraction  was  done  with  use  of  N-Butyl  piridyne 

tetrafluorborate ionic liquid  [BPy] BF

4 

, which  was recommended as an effective, stable in  air, 

resistant to moisture reagent not affecting the physical and chemical properties. The sulfide-ion 

content  was  0,0267  g    before  the  extraction.  After  the  extraction  of  model  solution  by  ionic 

liquid the amount of sulfide ions was 0,00598 with  degree of purification of 23%. 

 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

287

 

 

Conclusion 

 

Having  analyzed  the  state  of  existing  methods  of  oil  feedstock  purification  from 

sulphurous  compounds(  demercaptanization,  biodesulfurization,  hydropurification,  extractional 

and  adsorptional  methods,  oxidative  desulfurization),  highlighted  all  pros  and  cons,  considered 

the amount of condensate in investigated oil and high concentration of mercaptanes, it is possible 

to conclude that extraction by ionic liquid is economically and technologically  the most efficient 

method  for  achieving  high  degree  of  purification  .  The  development  of  new  methods  of 

purification  and  concentration  of  sulphurous  compounds  in  oil  is  part  of  investigation  of  their 

composition,  structure  and  properties.  Therefore,  an  important  issue  is  to  create  effective 

integrated method of determination and separation of sulfur-containing compounds from oil and 

its any fractions, that allows to go to their detailed study. The proposed technological scheme of 

extraction, desulfurization and regeneration of ionic liquid will give an opportunity to decrease 

sulfur content in light oil fractions. 

 

References

 

 

1 Kharlampidi JE Organic sulfur compounds of oil, cleaning methods and modifications // 

Soros Educational Journal , Volume 6 , №7 , 2000 with 42-43 

2  Novikov  EA  Determination  of  sulfur  in  petroleum  products  .  Overview  of  analytical 

methods // Journal of World Petroleum products , №1, 2008. 20-28 p. 

3  Amanniyazov  KN  Akhmetov  AS,  KA  Kozhakhmet  Oil  and  gas  fields  in  Kazakhstan. 

Almaty, 2003. - 400 p 

4  Lurie  MA,  FK  Schmidt  Condensation  conversion  of  endogenous  methane  under  the 

influence of sulfur - a possible way the genesis of oil // Ros. Chem. Well. 2004. T. XLVIII, №6. 

C. 135-147 

5  Nadirov  NK  High-viscosity  oil  and  natural  bitumen.  V.1.  History.  Pools.  Properties.  - 

Almaty Gylym 2001, 358s. 

6 Aslanov LA, Anisimov AV Petrochemicals, 2004 , Vol. 44 , number 2, pp. 83-88 .  

7.Hongshuai Gao, Jianmin Xing, Huizhou Liu. Extractive desulfurization of fuel using 3 - 

methylpyridinium - based ionic liquids // Energy & Fuels, 2009.-79-80 p 

8 Esser J., Wasserscheid P., Jess A. Green Chemistry, 2004, № 6, p. 316—322  

 

Список литературы 

 

1  Харлампиди  Х.Э.  Сераорганические  соединения  нефти,  методы  очистки  и 

модификации  // Соросовский образовательный журнал, том 6, №7, 2000 г. 42-43 с 

2 Новиков Е.А. Определение серы в нефтепродуктах. Обзор аналитических методов 

// Журнал Мир Нефтепродуктов, №1, 2008. 20-28 с. 

3  Аманниязов  К.Н.,  Ахметов  А.С.,  Кожахмет  К.А.  Нефтяные  и  газовые 

месторождения Казахстана. Алматы, 2003. – 400 с. 

4 Лурье М.А., Шмидт Ф.К. Конденсационные превращения эндогенного метана под 

воздействием серы – возможный путь генезиса нефти//Рос. хим. ж. 2004. Т. XLVIII, №6. C. 

135-147. 

5 Надиров Н.К. Высоковязкие нефти и природные битумы. Т.1. История. Бассейны. 

Свойства. – Алматы: Ғылым, 2001, 358с. 

6  Асланов  Л.А.,  Анисимов  А.В.  Нефтехимия  ,  2004,  т.  44,  №  2,  с.  83—88. 

 

7.Hongshuai Gao, Jianmin Xing, Huizhou Liu. Extractive desulfurization of fuel using 3 – 

methylpyridinium – based ionic liquids // Energy &Fuels, 2009.-79-80 p 

8  Esser J., Wasserscheid P., Jess A. Green Chemistry, 2004, № 6, p. 316—322.  

 

 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

288

 

 

УДК 547.992

 

 

Джусипбеков У.Ж., Нургалиева Г.О., Шакирова А.К.

*

 , Баяхметова З.К., Топалова 

А.С. 

 

АО «Институт химических наук им. А.Б.Бектурова», г.Алматы 

*

E-mail: 

Sh_ainura1029@mail.ru

 

 

Влияние соотношений исходных компонентов на процесс модификации гуминовых 

соединений 

 

Представлены  результаты  процессов  модификации  гуминовых  кислот  с 

минеральными  кислотами.  Установлено,  что  повышение  соотношений  Т:Ж  приводит  к 

усилению  процессов  модификации  и  структурно-молекулярной  трансформации 

гуминовых  кислот.  Экспериментальные  данные  показали,  что  при  увеличение 

соотношений  Т:Ж  от  1:2  до  1:4  приводит  к  увеличению  выхода  свободных  гуминовых 

веществ  до  55,0%,  суммарного  объема  пор  до  0,5813  см

3

/г  и  статической  обменной 

емкости модифицированных гуминовых кислот до 19,36 мг-экв/г. Химическими и физико-

химическими  методами  исследованы  состав  и  свойства  полученных  продуктов.  Из 

результатов  функционального  анализа  следует,  что  содержания  карбоксильных  и 

фенольных групп с увеличением соотношении Т:Ж возрастает, это вызвано увеличением 

глубины  окислительно-гидролитической  деструкции  немодифицированных  гуминовых 

кислот  под  действием  минеральных  кислот.  Данные  ИКС  подтверждают  высокое 

содержание гидроксильных, карбоксильных и спиртовых группировок, принадлежащих в 

основном  к  гидролизуемой  части  молекулы.  В  целом  в  модифицированных  образцах 

гуминовых кислот присутствуют как алифатические, так и ароматические составляющие, 

при повышении соотношений Т:Ж наблюдаются усиление их интенсивности. 

Ключевые  слова:  модифиция  гуминовых кислот,  серная  и  азотная кислота,  выход 

гуминовых кислот, суммарный объем пор, статическая обменная емкость. 

 

Жүсіпбеков Ө.Ж., Нұрғалиева Г.О., Шакирова А.Қ.

*

, Баяхметова З.К., Топалова А.С. 

 

Гуминді қосылыстарды түрлендіру үрдісіне бастапқы компоненттер қатынасының 

әсері  

 

«Ә.Б.Бектұров атындағы химия ғылымдары институты» АҚ, Алматы қ. 

 

Бұл жұмыста гумин қышқылын минералды қышқылдармен түрлендіру үрдістерінің 

нәтижелері  баяндалған.  Қ:С  қатынастарын  арттырған  сайын  түрлендіру  және  гумин 

қышқылының  құрылымды-молекулалық  трансформация  үрдістерінің  қарқындылығы 

артатындығы  анықталды.  Тәжірибе  нәтижелері  Қ:С  қатынастарын  1:2-ден  1:4-ке  дейін 

арттырғанда  бос  гуминді  заттардың  шығымы  55,0%  -  ға,  кеуектің  жалпы  ауданы  0,5813 

см

3

/г -ге және түрленген гумин қышқылының статикалық алмасу сыйымдылығы 19,36 мг-

экв/г-ға  жоғарылайтындығы  айқындалған.  Алынған  өнімнің  құрамы  мен  қасиеттері 

химиялық  және  физика-химиялық  талдау  әдістерімен  зерттелген.  Функционалды  талдау 

нәтижесі  Қ:С  қатынастарын  арттырған  сайын  карбоксилді  және  фенолды  топтарының 

мәні  жоғарылайды,  бұл  минералдық  қышқылдардың  әсерінен  түрленбеген  гумин 

қышқылының 

тотығу-гидролитикалық 

деструкция 

тереңдігі 

артқандығын 

туындатқандығы  анықталған.  ИҚС  мәндері  негізі  молекуланың  гидролизденетін 

бөлшегіне  тиесілі  гидроксилді,  карбоксильді  және  спиртті  топтардың  артатындығы 

дәлелденген.  Тұтастай  алғанда,  Қ:С  қатынастарын  арттырғанда  түрлендірілген  гумин 

жүктеу/скачать 31,15 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: