Изобретение относится к промышленной технологии извлечения из углеводородных масел химических элементов Au и/или V и/или Ni и/или Al и/или Ca и/или S и/или Si и/или P и/или Со в виде металлоорганических кластеров, состоящих из металлического ядра, покрытого снаружи слоем тиолов, органических сульфидов, создающих замкнутую оболочку.

Термин «клacтep» используется в настоящем описании и в прилагаемой формуле изобретения в общем смысле и служит описанием макромолекулы с содержанием металлизированных молекул во внутренней и гетероорганическими лигандами во внешней сфере.

В состав нефти , входит огромное количество металлоорганических, коллоидных и иных химических и композиционных соединений, содержащих большое разнообразие элементов [Б. Тиссо, Д. Вельте, Образование и распределение нефти, M., Мир, 1981]. Однако, до 70-х годов XX века многие из них даже не определялись в ее составе методами аналитической химии, ввиду того, что они содержатся внутри гетероатомных кластерных образований размерами 1 - 100 нм [Суздалев И.П., Физика-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов, «KoмKнигa», M, 2005], обладающих способностью возгоняться вместе со светлыми фракциями нефти, не оставляя следов в золе углеводородного сырья.

Появление высокочувствительного нейтронно-активационного метода анализа позволило узнать о присутствии в нефти многих элементов, например, металлов, в тoм _; числе благородных [Определение рассеянных элементов в нефти и нефтяных фракциях методом нейтронной активации. Вегkutоvа LD. , Viuпоvа E.S., Jаlпiпа T.I., Zlоtоvа I.M., Yаkubsоп K.I., Dоssаgе dеs еlеmепts-trасеs dапs lеs реtrоlеs еt lеuгs fiгасtiопs раг Ia mеthоdе d'асtivаtiоп аuх пеutrопs, «J. Rаdiопаl. Chem.», 1973, 18, JN ^» 1-2, 119- 132 (франц)]. Но и ЭТОТ метод не позволяет получать достоверные количественные результаты из-за высокой температуры в реакторе при облучении проб тепловыми нейтронами, вследствие чего содержание металлов в результатах анализа сильно занижено.

Из уровня техники известны способы обработки углеводородных масел электростатическим, магнитным и ультразвуковым полями. Известен способ обработки жидких углеводородов посредством электромагнитных полей и установка для его осуществления (патент RU 2098454, С 1, опубл. 10.12.1997 г.), который заключается в том, что на жидкие углеводороды воздействуют импульсным магнитным полем напряженностью 0,8 - 2 МА/м с частотой импульсов 700 - 800 Гц и длительностью импульсов 0,02 - 0,009 с.

Известен способ обработки жидких углеводородов с помощью магнитного поля и установка для его осуществления (патент RU 2121595, С 1, опубл. 10.11.1998 г.), который заключается в воздействии на горюче-смазочные материалы магнитного поля, частоту которого -увеличивают от начала обработки к концу. Изменение частоты магнитного поля в процессе обработки приводит к значительному снижению сил поверхностного натяжения в углеводородных жидкостях, активному перемешиванию потока.

Известен способ обработки жидких углеводородов и установка для его осуществления (патент RU 2179572, С 1, опубл. 20.02.2002 г.), который заключается в обработке доведенных до парообразного состояния жидких углеводородов однополярными электромагнитными импульсами мощностью более 1 МВт, длительностью менее 1 не и частотой повторения не менее 1 кГц.

Известен способ очистки жидких углеводородов от сернистых соединений (патент RU ÷Ns 2166530, С 1, опубл. 10.05.2001 г.), включающий их окисление при контактировании углеводородного сырья с рабочим реагентом, содержащим ионы переходных металлов в степени окисления, превышающий их минимальную степень окисления, разделение смеси, полученной в результате контактирования углеводородного сырья с рабочем реагентом с получением очищенного углеводородного сырья и отработанного рабочего реагента, при этом рабочий реагент дополнительно содержит ионы по меньшей мере одного металла и/или сам металл, выбранный из группы непереходных металлов, включающий медь, свинец, олово, золото, и/или их соли, нанесенные на поверхность сорбента.

Из уровня техники также известны способы акустического возбуждения жидкостей для решения различных технологических задач. Эти способы включают передачу к жидкости колебательной энергии с помощью источника механических колебаний, взаимодействующего с жидкостью, в качестве которого могут быть использованы широко известные в технике механические, электромеханические, магнитострикционные, пьезоэлектрические, гидродинамические и - другие акустические излучатели.

Наиболее близким к заявленному изобретению является выбранный нами за прототип способ переработки тяжелых нефтесодержащих фракций (патент RU 2215775, С 1, опубл. 10.11.2003), включающий подачу сырья в зону обработки, обработку сырья волновым воздействием путем формирования широкого спектра частот от акустического до светового ₍ ^• диапазона в обрабатываемой среде с последующим термическим крекингом продуктов воздействия, осуществляющегося в режиме первичной переработки нефти, и получением из парообразной фазы конечных продуктов.

Основным недостатком данного способа является то, что он не позволяет в промышленных масштабах извлекать из углеводородных масел химические элементы Au, V, Ni, Al, Ca, S, Si, P, Со в виде металлоорганических кластеров, состоящих из металлического ядра, покрытого снаружи слоем тиолов, органических сульфидов, создающих замкнутую оболочку.

Технической задачей настоящего изобретения является создание способа извлечения из углеводородных масел продукта в виде гелеподобного концентрата, содержащего гетероатомные кластеры, включающие химические элементы Au и/или V и/или Ni и/или Al и/или Ca и/или S и/или Si и/или P и/или Со, в качестве сырья для последующей промышленной переработки.

Технический результат достигается тем, что предлагаемый способ включает комбинированное электростатическое, магнитное и ультразвуковое воздействие на углеводородное масло, при котором внутри замкнутого пространства обеспечивают формирование электростатического поля с напряженностью не менее 750 вольт на сантиметр, воздействие на углеводородное масло ^" импульсным магнитным полем напряженностью 400 А/м с частотой импульсов 50 Гц и длительностью импульсов 10 секунд, воздействие на углеводородное масло ультразвукового излучения частотой от 18000 до 44000 Гц. Такое комбинированное воздействие позволяет обеспечить поляризацию металлосодержащих кластеров, включающих химические элементы Au и/или V и/или Ni и/или Al и/или Ca и/или S и/или Si и/или P и/или Со, и их осаждение на сорбирующие электростатические электроды в виде гелеподобного концентрата. На Фиг.l представлено устройство, состоящее из реактора I ₅ имеющего технологические отверстия для подачи 4 и слива 5 углеводородного масла, размещенных внутри реактора сорбирующих электродов 7 и 8, которые имеют сетчатую структуру и жестко закреплены внутри трубы из диэлектрического материала, фиксируемой внутри корпуса реактора съемными верхней 2 и нижней 3 крышками. Корпус реактора представляет собой цилиндр, изготовленный из коррозионностойкого металла или пластмассы. В корпусе реактора предусмотрены технологические отверстия для подачи напряжения на электроды через токоввод 9, для подключения по меньшей мере двух ультразвуковых излучателей 12, для монтажа форсунки 11 с целью подачи растворителя внутрь реактора, чтобы смыть гелеподобный концентрат, осажденный на сорбирующих электродах, через технологическое отверстие в реакторе 6. В верхней крышке 2 смонтирован рассекатель потока нефти 13. Снаружи вокруг корпуса реактора смонтирована обмотка электромагнита 10. Способ реализуют следующим образом. Углеводородное масло через отверстие в корпусе 4 и рассекатель 13 подают потоком внутрь реактора 1, где сразу происходит комбинированное воздействие электростатического, магнитного и ультразвукового излучений. В результате комбинированной обработки в углеродном масле происходит поляризация золотосодержащих кластеров. По мере осаждения на сорбирующих электродах 7 и. 8 гелеподобного концентрата, содержащего химические элементы Au и/или V и/или Ni и/или Al и/или Ca и/или S и/или Si и/или P и/или Со, фиксируется повышение величины тока до заданного значения. После этого подачу электричества и углеводородного масла прекращают, углеводородное масло сливают из реактора. Полученный концентрат с помощью подаваемого через форсунку 11 растворителя смывают с У электродов и выводят из корпуса реактора через сливное отверстие 6. Выделенный концентрат передают для дальнейшей переработки в качестве обогащенного сырья для выделения из него химических элементов. По своим физико-химическим характеристикам концентрат соответствует следующим показателям:

- структура имеет гетероатомный кластерный характер, в центре остова которого находиться металлическое ядро, окруженное гетероорганическими лигантами; -содержание химических элементов составляют Au и/или V, и/или Ni, и/или Al, и/или Ca, и/или S, и/или Si, и/или P, и/или Со;

- полученный желто-коричневого цвета имеет 8 мПа.с и плотность 1,15-1,28 г/см , -длительность комбинированного воздействия в процессе обработки составляет 30 сек.; Примеры конкретного применения заявленного изобретения.

Пример 1.

Углеводородное сырье в объеме 0,8 куб.М ( магистральный нефтепродукт Ямашнефть, Татарстан), пропуская через реакционную ёмкость со скоростью 100 куб.м./час подвергалось комбинированному воздействию электростатического поля напряженностью не менее 750 В/см, магнитного импульсного напряженностью 400A\м с частотой импульсов 50 Гц и длительностью Юсек., ультразвукового с частотой 18000 до 21000 Гц Время прохождения сырьем области комбинированного воздействия не превышало 30 сек. Полная переработка сырья проводилась в три цикла. Завершали каждый цикл по мере насыщения концентрата на электродах, при этом критерием насыщения принимали увеличение протекающего через электроды тока в 3-4 раза по отношению к начальному. По завершению каждого цикла осуществляли смыв накопленного концентрата растворителями с низкой температурой кипения (бензол, гексан). Последующим взвешиванием израсходованного растворителя и раствора, полученного после смыва, установлено, что в результате полного цикла обработки сырья получено около 22 г. гелеобразного концентрата. Последующее электронно- микроскопическое исследование проб концентрата, собранных непосредственно с электродов до его смыва показало, сто он состоит из различных по форме и размерам от первой десятки ангстрем до первых тысяч ангстрем кластерных образований с зонально- концентрическим строением, в которых металлическое ядро окружено гетероорганическими лигандами в виде оболочки, а также имеются как единичные, так и групповые образования с единой оболочкой, идентичные кластерам, выявленным в черных сланцах золоторудных месторождениях Бакынчик. Последующая переработка концентрата путем высотемпературного выпаривания в течение 2,5 часов позволили получить 0,67 г. порошка желтого цвета при процентном содержании извлеченных химических элементов: Au-90,2% , Al-2.5%, Si-0,4 % , P-0,1%.

Пример 2

Условия проведения операции по обработке нефти те же, за исключением диапазона ультразвукового воздействия, которое изменялось в этом случае от 21000 до 330000Гц. Выход концентрата составил 12 г., а содержание элементов в сухом остатке: Au-47,4% ; V-3,2%; Ni-0,4%; Al-2,2%; Ca-1,0%; S-3,1%; Si-0,4%; P-0,3%; Co-01%.

Пример 3

Условия проведения операции по обработке нефти те же, за исключением диапазона ультразвукового воздействия, которое изменялось в этом случае от 33000 до 440000Гц. Выход концентрата составил 10 г., а содержание элементов в сухом остатке: Au-32,0% ; V-6,0%; Ni-5,0%; Al-2,0%; Ca-1,0%; S-0,6%; Si-0,3%; P-0,1%; Co-01%.