Қазақстан Республикасының білім жəне ғылым министрлігі

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

101 

 

Введение 

 

Образование  устойчивых  эмульсий  понижает  товарные  показатели  и  качество 

резервуарной  товарной  нефти.    Важнейшие  показатели,  как  фракционный  состав, 

плотность,  содержание  воды,  содержание  хлористых  солей,  механических  примесей  и 

серы зависят от стабильности компонентного состава. Следствием этого и необходимым 

условием является совокупное постоянство  особо важных технологических показателей, 

как    давление  насыщенных  паров,  вязкость,  содержание  парафинов,  температуры 

застывания  и  вспышки,  содержание  асфральтенов  и  смол,  кислотность,  молекулярная 

масса.  Всвязи  с  этим,    показатели  качества  нефти  требуют  постоянного  контроля  и 

установления  условий  их  стабильности,  устойчивости  при  различных  условиях. 

Специфика  нефтяных  эмульсий  состоит  в  том,  что    достаточно  не  просто  выявить 

единственный  фактор,  обуславливающий  их  стабильность,  а  установить  взаимосвязь 

процессов  физическо-химической  деструкции.    Следовательно,  подбор  соответствующей 

методики разрушения нефтяной эмульсии  предполагает собой решения целого комплекса 

задач,  среди  которых  исследование  физико-химических  свойств        нефтяной  эмульсии 

отечественных нефтей играет ключевую роль. 

 

Эксперимент 

 

В  ходе  работы  были  определены  основные  физико-химические  параметры, 

позволяющие  дать  характеристику  нефтяной  эмульсии,  выявить  стимуляторы 

устойчивости и подобрать соответствующие пути  её разрушения.  

Для  анализа  был  взят  образец  резервуарной  товарной  нефти    месторождения 

Мортук, расположенного в  Актюбинской области.  

Известно, 

что 

характеристики 

нефти,  находящейся  в  резервуарах  варьируются  в  результате  действия  гравитационных 

сил. В работе были исследованы свойства и условия образования устойчивых  нефтяных 

эмульсий  нижней пробы, так называемой, шламовой части.  

Плотность  нефтяной  эмульсии  была  определена  ареометрически  при  температуре 

22

0

С и составила 0,930 г/см

3

 . Учитывая пересчет  плотности при температуре испытания 

на плотность при температуре 20

0

С,   согласно ГОСТ 3900-95 , получено  значение равное  

0,9513 г/см

3

. 

Высокое  значение  плотности  вызвало  необходимость  определения  механических 

примесей. Анализ на содержание механических примесей  по 

ГОСТ 51858 составил 6%.

 

Полученный  результат  во  много  раз  превышает  значение,  допускаемое  по 

ГОСТ 

51858.  Наличие  механических  примесей  в  таком  количестве  в  большой  степени 

обуславливает    высокие  значения  плотности  и  вязкостных  показателей.  Ввиду  этого 

обстоятельства, кинематическая вязкость определена при 50 

0

С и составила 6,23 мм

2 

/с. 

Содержание  асфальтенов  проводилось  методом

  выделения  асфальтенов  н-гептаном 

и  петролейным  эфиром  из  нефти  с  последующем  фильтрованиием.  Определение  смол, 

растворенных  в  фильтрате,  адсорбировали  на  силикагеле  и  провели  десорбцию   спирто-

толуольной смесью.

 

Количественное  содержание  хлористых  соединений    было  определено 

экстрагированием солей из нефтяного шлама и титрованием водного экстракта по методу 

Мора.

 

Таким  образом,  было  выяснено,  что  исследуемая  нефтяная  эмульсия  содержит 

практически  следовое  количество  хлористых  соединений.  Массовая  концентрация 

хлористых солей намного меньше концентрации, указанной в требовании ГОСТ 51858 для 

нефтей первой группы.  

Известно,  что  свойства  нефтяных  исследуемых  компонентов  находятся  в 

зависимости  от  количества  обоих  компонентов  в  системе  «вода  в  нефти».  Для 

определения  содержания  воды  в  нефти  использовали  метод  Дина-Старка.Высокое 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

102 

 

содержание  воды  в  качестве  дисперсной  фазы  характеризует  высокоустойчивость 

эмульсии,  а  также  объясняет  высокие  значения  плотности  и  эффективной  вязкости  

анализируемой нефтяной эмульсии.  

Проанализировав исследуемую  водонефтяную эмульсию на кислотность, получили 

значение равно 2,24. Данное значение необходимо учитывать при создании необходимой 

среды - pH   с целью  эффективного действия  деэмульгатора. 

Полученные результаты представлены в таблице1. 

 

Таблица 1 – Физико-химические показатели резервуарной нефти месторождения Мортук. 

 

Плотность, ρ, г/см

3

 , 22

0

С 

0,9501  

Плотность, ρ, г/см

3

 , 20

0

С 

0,9513 

Кинематическая вязкость, при 50

0

 С 

6,23 мм

2 

/с 

Содержание воды,% 

34 

Содержание механических примесей, % 

6, 00 

Содержание асфальтенов,% 

6,54 

Содержание карбенов и карбоидов,% 

3,21С 

Содержание силикагелевых смол,% 

4,35 

Содержание хлористых солей, 

мг/дм

3

 

4,

5*10

-4

 

 

Кислотное число (в мг КОН на 1г) 

2,20 

 

Результаты и обсуждения 

 

Предполагалось,  что  возникновение  укрупненных  частиц  на  границе  фаз 

значительно  увеличивает  стойкость  эмульсий.  Это  происходит  за  счет  укрепления 

«стенок»  присутствующих  глобул.  Подобные    нефтяные  эмульсии  с  высоким 

содержанием  механических  примесей  требуют  увеличения  расхода  добавляемого 

деэмульгатора  и  интенсификации  физико-химических  воздействий.  В  условиях 

резервуарного  состояния  их  наличие      существенно  ухудшает  товарность  ввиду 

накопления    асфальто-смолистых  отложений.  Такие  нерастворимые  компоненты 

возникают  в  результате  появления  солевых  отложений  из-за  присутствия  кислых 

компонентов.  Наличие    лиофильных  асфальто-смолистых  веществ  приводит  к 

накоплению  асфальто-смоло-парафиновых  соединений.  Поэтому  исследованная  нефть 

представляет  собой  не  только 

 

устойчивую

 

водонефтяную          эмульсию,      но      и 

полигетерогенную дисперсную систему типа золя или суспензии.

 

Установление  состава  определяет  оптимальных  способы  устранения  активных 

центров  зарождения  глобулизированных  частиц,  и  способствует  выбору  эффективных 

химических реагентов.

 

Наличие  механических  примесей,  асфальто-смолистых  веществ  в  исследуемой 

эмульсии  объясняет  их  трудноудаляемость  с  режиме  резервуара  ввиду  повышенных 

адгезионно-когезионных сил взаимодействий, а также воздействия связанной воды. 

Важным  показателем  качества  нефти  является  содержание  в  ней  хлористых 

соединений,  которые  являются  также  основной  причиной  коррозии. Вследствие 

электрохимических реакций, протекающих в процессе коррозии, ионы металла переходят 

в  раствор,образовывая  нерастворимые  соединения,  которые  предположительно  входят  в 

состав «бронирующих» оболочек.  

 

Заключение 

 

Выявлено,  что  исследуемый  образец  относится  к  типу  обратных  эмульсий  с 

содержанием  воды  в  качестве  дисперсной  фазы  34%,  в  которой  присутствует  следовое 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

103 

 

количество  хлористых  соединений  4,5*10

-4

  мг/дм

3

    .Определено,  что  исследуемая 

нефтяная эмульсия обладает высоким значениями плотности  и  вязкости. Для устранения 

влияния  данных  реологических  показателей  на  устойчивость  исследуемой  эмульсии 

целесообразно применять  нагрев с целью увеличения разности плотностей и уменьшения 

вязкости  среды.  Таким  образом,  можно  добиться  ускорения  процесса  осаждения  более 

тяжелого слоя. 

Выяснено, что устойчивость исследуемой эмульсии обусловлена в большей степени 

повышенным  содержанием  механических  примесей,  которые  составляют  основу 

бронирующих  оболочек  на  глобулах  воды.    В  частности,  анализ  на  определение 

содержания  отдельных  компонентов  таких  как,  асфальтены,  карбены  и  карбоиды, 

силикагелевые  смолы,  показал  их  значительное  количество  в  системе  «вода-нефть». 

Вследствие этого,  для разрушения таких оболочек необходимо воздействовать реагентом, 

способным  эффективно  растворять  указанные  выше  вещества,  тем  самым  увеличивая 

возможность  коалесценции  глобул  воды.  Установлено,  что  полученный  результат 

кислотности  является  дополнительным    стимулирующим  фактором  формирования 

твердообразных  адсорбционных  слоев  на  поверхности  глобул  дисперсной  фазы 

исследуемой  системы  «вода-нефть».  Следовательно,  в  уменьшении    жесткости  такого 

адсорбционного слоя  ключевую роль играет увеличение значения рН среды. 

 

Список литературы 

 

1  Виноградов  В.М.  «Основные  свойства  и  принципы  разрушения  нефтяных 

эмульсий»,  Метод.указ.  —  М.:  ФГУП  «Нефть  и  газ»,  РГУ  нефти  и  газа  имени  И.  М. 

Губкина, 2007.-31. 

2 Simone  Less  «The electrocoalescers’ technology :  advances, strengths and limitations 

for crude oil separation»,2012 – С. 1-2. 

3  C.M.Ojinnaka  «Formulation  of  best-fit  hydrophile/liophyle  balance-dielectric 

permittivity demulsifiers for treatment of crude oil emulsions»,2015 – Р. 1-2. 

4 Kukizaki,  M. and M. Goto  «Demulsification of water in  oil emulsions by permeation 

through Shirasu-porous-glass (SPG) membranes», Journal of Membrane Science,2008 – P.196-

203. 

5    Петров  А.А.  «Основы  химического  деэмульгирования  нефтей»,  //  Сб.  трудов 

Гидровостокнефти. Куйбышев: 1974. вып. XXII. С.3. 

6  R.A. Mohammed , A.I.Bailey «Dewatering of crude oil emulsions: Emulsion resolution 

by chemical means», 1993 – P.1-11 

7  Yanzhen  Zhang,  Younghong  Liu,  Renjie  Ji  «Application  of  variable  frequency 

technique on electrical dehydration of water-in-oil emulsion», 2011 – Р.6. 

8  Ayman M.Atta, Hamad A.Allohedan, Gamal A. El-Mahdy, «Dewatering of petroleum 

crude oil emulsions using modified Schiff base polymeric surfactants», 2012 – Р.16. 

9    Nissar  Ali,  Baoliang  Zhang,  Hepeng  Zhan  «Novel  Janus  magnetic  micro  particle 

synthesis  and  its  applications  as  a  demulsifier  for  breaking  heavy  crude  oil  and  water 

emulsion»,2014 – Р.1-2. 

 

References 

 

 1 VM Vinogradov "The basic properties and principles of the destruction of oil emulsions", 

Metod.ukaz . - M .: Federal State Unitary Enterprise "Oil and Gas " , State University of Oil and 

Gas named after Gubkin ,2007 (in Russian).

 

2 Simone  Less  «The electrocoalescers’ technology :  advances, strengths and limitations 

for crude oil separation»,2012 – С. 1-2. 

3  C.M.Ojinnaka  «Formulation  of  best-fit  hydrophile/liophyle  balance-dielectric 

permittivity demulsifiers for treatment of crude oil emulsions»,2015 – Р. 1-2. 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

104 

 

4 Kukizaki,  M. and M. Goto  «Demulsification of water in  oil emulsions by permeation 

through Shirasu-porous-glass (SPG) membranes», Journal of Membrane Science,2008 – P.196-

203. 

5 

Petrov  AA  "Fundamentals  of  chemical  demulsification  oil  ",  //Сoll.  Gidrovostoknefti 

works. Kuibyshev: 1974 vol. XXII. C.3(in Russian)

 

6  R.A. Mohammed , A.I.Bailey «Dewatering of crude oil emulsions: Emulsion resolution 

by chemical means», 1993 – P.1-11 

7  Yanzhen  Zhang,  Younghong  Liu,  Renjie  Ji  «Application  of  variable  frequency 

technique on electrical dehydration of water-in-oil emulsion», 2011 – Р.6. 

8  Ayman M.Atta, Hamad A.Allohedan, Gamal A. El-Mahdy, «Dewatering of petroleum 

crude oil emulsions using modified Schiff base polymeric surfactants», 2012 – Р.1,6. 

9  Nissar  Ali,  Baoliang  Zhang,  Hepeng  Zhan  «Novel  Janus  magnetic  micro  particle 

synthesis  and  its  applications  as  a  demulsifier  for  breaking  heavy  crude  oil  and  water 

emulsion», 2014 – Р.1-2. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

105 

 

УДК 628.447 

 

Досжанов О.М., Казаков Ю.В., Досжанов Е.О.*,  

Бекболат Ж.Б., Аймашева Ж.К. 

 

Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті, Алматы қ., Қазақстан 

*E-mail: Yerlan.Doszhanov@kaznu.kz 

 

Органикалық қалдықтардан биогаз алуға арналған экспериментальді қондырғы 

 

Биогазды алу тәсілдері өте көп, бірақ оны алу технологиясы, процесі әлі күнге дейін 

басқарылмай  келеді.  Қарастырылып  отырған  экспериментальді  қондырғының  көмегімен 

шағын  шаруа  қожалықтарында  және  жеке  үйлерге  тиімді  пайдаланылатын  жоғары 

сападағы  тыңайтқыш  пен  газ  алу  үшін  зерттеу  жұмыстарын  жүргізу  ыңғайлы. 

Қондырғының  ерекшелігі:  шағын,  барлық  жүріп  жатқан  процестерді  жіті  және  дәл 

қадағалап отыруға болады. 

Түйін  сөздер:  анаэробты,  биоэнергетика,  биогаз,  реактор,  метантенк,  газгольдер, 

биомасса. 

 

Досжанов О.М., Казаков Ю.В., Досжанов Е.О.,  

Бекболат Ж.Б., Аймашева Ж.К. 

 

Казахский национальный университет им. аль-Фараби, г. Алматы, Казахстан 

 

Экспериментальная установка для получения биогаза из органических отходов 

 

Переработка  органических  отходов  с  целью  получения  высококачественных 

органических удобрений и биогаза в селах и частных хозяйствах. Установка относится к 

биоэнергетике,  а  именно  к  устройствам  по  переработке  органических  отходов 

преимущественно 

сельскохозяйственных 

отраслях 

с 

целью 

получения 

высококачественных органических удобрений и биогаза. 

Ключевые  слова:  анаэробная,  биоэнергетика,  биогаз,  реактор,  метантенк, 

газгольдер, биомасса. 

 

Doszhanov О.М., Кazakov J.V., Doszhanov Ye.О.,  

Bekbolat Zh.B., Aimasheva Zh.К. 

 

Al-Farabi Kazakh National University, Almaty, Kazakhstan 

 

Experimental installation for the production of biogas from organic waste 

 

Recycling  organic  waste  to  produce  high-quality  organic  fertilizer  and  biogas  in  villages 

and  private  farms.  The  setting  relates  to  the  bio-energy,  in  particular  to  devices  for  processing 

organic  waste  mainly  agricultural  sectors  in  order  to  obtain  high-quality  organic  fertilizer  and 

biogas. 

Keywords: anaerobic, bio-energy, biogas, reactor, methane tank, gas holder, biomass. 

 

Кіріспе 

 

Біріккен ұлттар ұйымының ғылым мен техника саласында өткен конференциясында 

дамушы  елдер  үшін  экологиялық  және  әлеуметтік  комиссияның  мамандары  Азия  және 

Тынық мұхит елдері үшін ауыл шаруашылығында биогаз алуға бағытталған бағдарламаны 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

106 

 

мақұлдады.  Атап    айтқанда,  биогаз  өндірісінің  берер  пайдасы  өте  мол  екендігі  қаралды. 

Біріншіден, экологиялық жағын алатын болсақ, малдың қиында гельминт-құрттар болады. 

Осылардың  кесірінен  төрт  түлік  паразиттік  ауруларға  көп  ұшырайды.  Ал  қиды  ашытып 

өңдеу  арқылы  біз  осы  құрттарды  залалсыздандыра  аламыз.  Сонымен  қатар  анаэробты 

ашыту  кезінде  арамшөптер  тұқымының  өсу  қабілеті  толығымен  жойылады  және 

тыңайтқышта  өсімдікке  қажетті  қоректік  заттар-азот,  фосфор,  калий  т.б.  химиялық 

элементтер толық сақталады. Екіншіден, агрохимиялық пайдасы бар. Өйткені, қиды өңдеу 

арқылы  одан  экологиялық  таза  органикалық  тыңайтқыштар  алынады.  Бұлардың  өзге 

тыңайтқышқа  қарағанда  ерекше  бір  қасиеті  –  топыраққа  енген  соң  өсімдік  тамырлары 

арқылы  тез  сіңіріледі.  Үшіншіден,  энергетикалық  тұрғыдан  қарастыратын  болсақ 

пайдалы.  Мәселен,  биоэнергетикалық  қондырғыларды  электр  жүйелеріне  қосылмаған 

аймақтарда  қолдануға  болады.  Былайша  айтқанда,  энергиялық  тәуелділіктен  толық 

құтқарады. Ең соңғысы, экономикалық жағынан тиімді. Айталық, шаруа 1 га егістік жерін 

тыңайтқышпен өңдеу үшін шамамен 60-70 АҚШ долларын жұмсайды екен [1]. Ал биогаз 

технологиясын  қолданса,  электр  энергиясын  өндіреді  әрі  өз-өзін  органикалық 

тыңайтқышпен қамтамасыз етеді. 

Органикалық қалдықтарды ашыту арқылы биогаз алу 1776 жылдан бері белгілі. Ол 

биологиялық  заттардың  энергияға  және  құнарлы  органикалық  тыңайтқыштарға  айналу 

процесі  арқылы  жүреді.  Бұны  ең  алғаш  рет  Вольт  ашып,  метан  газын  батпақты  жерден 

алды және оны биогаз деп атады. Оның құрамында 61-75 % метан, 23-38 % көмірқышқыл 

газы  және  1-2  %  басқа  газдар  (азот,  сутегі,  оттегі  т.б.)  екенін  анықтаған.  Оны  жаққан 

кездегі  бөлінетін  жылу  шамамен  18-24  ккалорияны  құрайды.  Мысалға  көлемі  16,8  м

3

 

табиғи газдың, 20,8 л мұнайдың немесе 18,4 л дизельдік жанар майдың энергиясына тең 

[2]. 

Биогазды  отын  ретінде  тікелей  пештерге  жағуға  болады,  бірақ  құрамында 

көмірқышқыл  газы  болғандықтан  газ  плиткаларына  арнайы  өзгерістер  жасау  керек. 

Ғылыми  зерттеулер  мен  деректерге  қарағанда,  бір  тонна  құрғақ  заттан  анаэробты  өңдеу 

арқылы: ірі қара қиынан 450 м

3

 биогаз немесе 321 кг шартты отын; құс саңғырығынан 660 

м

3

 биогаз немесе 428 кг шартты отын алуға болады [3]. 

 

Эксперимент 

 

Қиды  өңдеу  кезінде  жүретін  ең  негізгі  технологиялық  процесс  биогаз  реакторында 

(метантенкте)  өтеді.  Оның  формасы,  көлемі  және  орналасуы  әр  түрлі  болады.  Көп 

жағдайда  формасы  цилиндр  тәрізді,  көлемі  өңдейтін  қидың  көлеміне  байланысты. 

Орналасуы көлденең, тік және жартылай қисайтылған болып келеді.  

Биогазды алу тәсілдері өте көп, бірақ оны алу технологиясы, процесі әлі күнге дейін 

басқарылмай  келеді.  Қиды  ашыту  және  газ  алу  20-25  тәулікке  дейін  жүреді.  Осыған 

байланысты реактор өте үлкен көлемде болуы тиіс немесе процесс тоқтаусыз жүру үшін 

бірнеше  реактор  қолданылады.  Биоэнергетикалық  қондырғыларға  талдау  жасай  келіп, 

олардың көбісінің ірі қара мал шаруашылық фермалары мен кешендеріне арналғандығын 

және  олардың  жұмыс  істеуіне  көп  энергия  шығыны  жұмсалатынын  байқаймыз. 

Сондықтан  қазіргі  кезде  пайда  болған  фермерлік  және  шаруа  қожалығы  ұжымдарына 

арнап, шағын механизация құралы болатын биоэнергетикалық қондырғылар жасау- заман 

талабы.  

Қарастырып отырған экспериментальді қондырғы негізінен биоэнергетикаға жатады. 

Соның  ішінде  органикалық  қалдықтарды  өңдеуге  арналған.  Атап  айтқанда  ауыл 

шаруашылық  өндіріске  бағытталған.  Негізгі  мақсат  жоғары  сапалы  органикалық 

тыңайтқыш  және  биогаз  алу.  Экспериментальді  қондырғының  көмегімен  шағын  шаруа 

қожалықтарында және жеке үйлерге тиімді пайдаланылатын жоғары сападағы тыңайтқыш 

пен  газ  алу  үшін  зерттеу  жұмыстарын  жүргізуге  ыңғайлы.  Қондырғының  ерекшелігі: 

шағын, барлық жүріп жатқан процестерді жіті және дәл қадағалап отыруға болады. Негізгі 

жүктеу/скачать 31,15 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: