Следовые элементы

Согласно опубликованным отчетам, в различных сортах нефти обнаружены следовые количества более чем 45 металлов. Больше всего в ней содержится никеля и ванадия.

Было установлено, что кадмий, цинк и медь не являются естественными для нефти элементами, а попадают в нее вследствие загрязнения водой и шламом в эксплуатационных скважинах.

Хром в большинстве нефтей является исконным компонентом и связан с углеводородной матрицей. Некоторые неорганические соединения хрома были отнесены к примесям.

Происхождение мышьяка в нефти установить не удалось, но он был отнесен к вероятным примесям. От исследования ртути отказались из-за отсутствия надежных методов анализа.

Существуют доказательства того, что ртуть может содержаться в нефти в виде летучих, растворенных и взвешенных веществ, значительно различающихся по своему поведению.

В пользу наличия летучих соединений в составе ртути говорит то обстоятельство, что элементарная ртуть обнаружена в холодных зонах нефтеперегонных колонн и в криогенных теплообменниках, используемых для сжижения нефтяных газов.

Кроме того, последовательные лабораторные анализы одной и той же пробы показывают снижение концентрации ртути со временем.

Селену как загрязнителю уделяют особое внимание из-за его токсичности для водной фауны. На НПЗ он попадает в сточные воды и из очистных сооружений может выбрасываться в окружающую среду, где быстро аккумулируется биотой. Как и ртуть, селен может присутствовать в виде различных веществ, ведущих себя по-разному, что усложняет их выявление и удаление.

Сведения о присутствии следовых элементов в нефти важны в связи с тем, что эти элементы могут неблагоприятно влиять на окружающую среду (превышение норм выбросов в атмосферу при горении топлив), качество продуктов и на процессы нефтепереработки, ввиду восприимчивости многих типов катализаторов к отравлению следовыми количествами некоторых металлов. К катализаторным ядам относят такие элементы, как железо, мышьяк и свинец.

Некоторые металлоорганические соединения легко испаряются, что может привести к загрязнению дистиллятных фракций и снижению их стабильности или нарушению нормального режима работы оборудования при их горении.

Концентрация металлоорганических соединений в таких тяжелых продуктах, как кокс высшего качества, может существенно влиять на цену последних, их целевую пригодность и рыночный спрос.

Знать концентрацию следовых элементов также полезно при исследовании взаимосвязи уровней добычи из разных скважин и продуктивных пластов месторождения.

Это обусловливается применяемыми процессами нефтепереработки, номенклатурой продуктов, требованиями нормативов и экологическими соображениями.

Есть несколько аналитических методов определения многих следовых элементов в нефти, пригодных для повседневного применения.

В число методов, которые используют для определения следовых элементов, входят: беспламенная и пламенная атомно-абсорбционная спектрофотометрия (ASTM D5863 – метод определения содержания никеля, ванадия, железа и натрия в нефти и остаточных топливах пламенной атомно-абсорбционной спектрофотометрией (ААС)) и спектрофотометрия с индуктивно связанной аргоновой плазмой (ASTM D05708 – метод определения содержания никеля, ванадия и железа в нефти и остаточных топливах), атомно-эмиссионной спектрофотометрия с индуктивно связанной плазмой (АЭС-ИСП)).

Многие лаборатории для определения содержания в нефти таких элементов, как свинец и фосфор, используют модифицированный вариант ASTM D5185 (метод определения содержания элементов присадок, металлов износа и примесей в отработанных смазочных маслах и определения содержания элементов в базовых компонентах масел с помощью АЭС-ИСП).

Метод АЭС-ИСП обладает тем преимуществом перед ААС, что позволяет одновременно определять ряд элементов, но чувствительность ААС зачастую лучше. Иногда применяют и рентгенофлуоресцентную спектрометрию.