Способ определения ванадия в нефтебитуминозных породах, высоковязких нефтях и углеродсодержащих материалах Советский патент 1993 года по МПК C10C3/02 C10C3/08 G01N31/00 

ел

с

Сущность изобретения:, проводят предварительное облучение образца ионизирующим излучением в диапазоне доз 0,01-0,1 Мрад и мощностью дозы 130 Р/с с последующим разложением полученного продукта ультразвуком в смеси кислот HCI и HNOa при соотношении 1:3 и температуре 70- 90°С и экстрагируют твердым экстрагентом, например стирол-трибутилфосфатом или АВ-17 (стирол-дивинилбензолом), с полученного продукта проводят десорбцию 10%-ной HCI и титриметрически определяют концентрацию ванадия по флуоресцирующему комплексу ванадия с резорцином. 2 табл.

Изобретение относится к способам определения ванадия в нефтебитуминозных породах, высоковязких нефтях и углеродсо- держащих материалах и может быть исполь- зованов нефтехимической, нефтеперерабатывающей и угольной отраслях промышленности.

Наиболее близким к предлагаемому способу определения ванадия является способ спектрофотометрического определения ванадия в тяжелом нефтяном сырьё - топливе. Способ включает предварительное озо- ление анализируемых образцов при 1000°С с последующим переводом золы в водяной раствор, который экстрагир/ют фенилбен- зогидроксамовой кислотой в присутствии 10%-ного раствора пиросульфита калия К2$2Об и концентрированной HCI. Полученный экстракт фотометрируют. Чувствительность определения , точность 5%.

Недостатки данного способа - заниженные результаты из-за частичных потерь ванадийсодержащих соединений при озоле- нии, трудоемкость и длительность проведения анализа..

Цель изобретения - повышение точности и ускорение анализа.

Цель достигается предлагаемым способом определения ванадия в нефтебитуминозных породах, высоковязких нефтях и углеродсодержащих материалах путем минерализации образца с последующим пере- водом его в раствор и определением ванадия, отличающимся тем, что образец предварительно облучают ионизирующим излучением мощностью дозы 130 Р/с в диапазоне 0,01-0,4 Мрад с последующим разложением . полученного продукта ультразвуком в смеси кислот HCI и НМОз при соотношении 1:3 и температуре 70- 90°С и экстрагируют твердым экстрагентом, например ТВЭКС-ТБФ (стирол-трибутил- фосфат) или АВ-17 (стирол - дивинилбен- зол), с полученного продукта проводят

XI 00

с

О

ел VI

десорбцию 10%-ной HCI.ититриметрически определяют ванадий по флуоресцирующему комплексу ванадия с резорцином.

При разработке способа исходили из требований многотоннажного производства переработки природных объектов - неф- тебитуминозного сырья, высоковязких нефтей и углеродсодержащих материалов - экспрессности, доступности и дешевизны реагентов, возможности автоматизации всех процессов и решения экологических проблем (газовыделения).

Известны примеры положительного влияния ионизирующего излучения на деструкцию органических соединений, в частности на радиационно-термические превращения индивидуальных углеводородов, легких фракций нефти,

Предлагается использование ионизирующего излучения для концентрирования ванадия непосредственно из сырой нефти или нефтебитуминозной породы за счет осаждения его в минеральную часть.

Начиная с доз 1 1(У рад разрушаются порфириновые комплексы при мощности дозы не менее 100 Р/с и создаются благоприятные условия для последующего кислотного разложения пробы. Наилучший результат достигнут при использовании смеси кислот НС и НЫОз(1:3) с одновременным воздействием ультразвука средней частоты 2,6 МГц, 3 Вт при нагревании до 70-90°С. При таком кислотном разложении ванадий переходит в наиболее устойчивую форму V04-. Это позволяет применить для его выделения из раствора наряду с универ- сальным твердым экстрагентом ТВЭКС- ТБФ,сёлективныйанионитАВ-17вгранульной форме с размером зерен 0,1-0,2 мм.

Наилучшие условия достигнуты при элюировании ванадия с анионита 10%-ной HCI. . . . .... .

С целью обеспечения экспрессности проведения анализа предложен метод люминесцентного титрования с помощью резорцина (СбНбОа), который образует с ванадием флуоресцирующий комплекс.

Таким образом, все признаки, введенные в формулу изобретения являются необходимыми и достаточными для достижения цели, кроме того, ни один из них не может .быть исключен или заменен другим, иначе цель не будет достигнута.

В качестве исследуемых образцов использовали нефтебитуминозную породу месторождения Йманкара и Мунайлы-Мола, высоковязкую нефть месторождения Кара- жанбас, имеющие в своем составе следующие микроэлементы: Sn, Mn, Tl, Р, РЬ, Мо, Be, Co, Se, V, Nl, Cd, Cr, Zn, Nb, Bl, Se, Ga.

Экибастузский уголь/имеющий в своем составе следующие микроэлементы: Ti, Pb, Mo, W, Mg, Co, Cr, NI, V, Zn, Nb, Bi, Cd, Ga, Be.

Предлагаемый способ реализован следующим образом.

Навеску пробы 1 г помещают в реактор (объемом 0,5 см3) с отсеком для накопления газов и помещают в установку РХМ- у-20

для радиационной обработки. Облучение проводят при комнатной температуре на воздухе при мощности дозы 0,4 Мрад. После облучения пробу помещают в полиэтиленовый стакан, заливают смесью кислот HCI и

НМОз (1:3) и ставят в ультразвуковую установку с электромагнитной мешалкой для разложения. Используют ультразвук средней частоты 2,6 МГц и 3 Вт при нагревании до 90°С. Через 4 мин в полученный продукт

опускают твердый экстраге.нт АВ-17, перемешивают 1 мин. Затем проводят десорбцию 10%-ной HCI и раствор отфильтровывают, Полученный раствор титруют резорцином до исчезновения красного

свечения при А 625 нм. Концентрацию ванадия определяют по количеству связанного резорцина. Проведению анализа не мешают другие металлы. Диапазон измеряемых концентраций 1 10 - 1 . Для

возбуждения флуоресценции используют ртутно-кварцевую лампу с фильтром 365 нм. Регистрацию свечения осуществляют ФЭУ- 106, УПТ и самописцем КСП-4 либо визуально.

Остальные примеры конкретного выполнения приведены в табл.1.

Как видно из табл.1, при определении содержания ванадия в исследуемых образцах по прототипу значения концентрации

ванадия занижены в 3-5 раз. Анализ стандартного образца ГСО с основой нефтяного топлива предлагаемым способом значительно ближе к истинному содержанию ванадия, чем по прототипу. Время,

затраченное на проведение одного анализа, по прототипу 12 ч, предлагаемым способом - 30 мин,

В табл.2 приведены результаты определения ванадия в зависимости от дозы облучения; типа твердого экстрзгента и температуры.

Как видно из табл.2, оптимальными условиями определения ванадия для НБП являются доза 0,4 Мрад, 90°С, ТВЭКС-ТБФ;

для нефти-доза 0,05 Мрад, 90°С, АВ-17; для угля - доза 0,1 Мрад, 90°С, АВ-17. Эффективность выделения ванадия на твердый экстрагент ТБФ или АВ-17 в основном аналогична. При температурах ниже 70°С скорость разложения снижается.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет значительно повысить эффективность количественного определения ванадия в сложных природных образцах, которые могут служить доступным, дешевым сырьем для получения такого высокоценного металла. По сравнению с прототипом максимально устранены потери ванадия при разложении пробы, уменьшеновремя разложения. Экспресс-методика люминесцентного титрования позволяет с достаточной точностью (3%) проводить анализ на ванадий.

Для осуществления радиационно-хими- ческого концентрированна не требуется специального технологического оформления. Облучение можно проводить на действующих гамма-установках, выпускаемых отечественной промышленностью в широком ассортименте.

Результаты количественного определения ванадия

Формулаизобретения Способ определения.ванадия в нефте- битуминозных породах, высоковязких неф- тях и углеродсодержащих материалах,

включающий перевод исследуемого образца в раствор и определение ванадия, о т л и- ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности и ускорения анализа, перед переводом образца в раствор его облучают ионизирующим излучением величиной дозы 0,01-0,1 Мрад и мощностью 130 Р/с, перевод исследуемого образца в раствор осуществляют воздействием на него ультразвука в смеси соляной и азотной кислот, взятых в

соотношении 1:3, при 70-90°С, в качестве экстрагента используют стирол-трибутил- фосфат или стирол-дивинилбензол, перед определением ванадия экстрагент обрабатывают в 10%-ной соляной кислоте, а определение концентрации ванадия осуществляют люминесцентным титрованием..

Таблица 1

Таблица 2